宝泉电站浆砌石重力坝结构的ANSYS分析_王勤香

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1、第21卷第2期黄河水利职业技术学院学报Vol．21No．22009年4月JournalofYellowRiverConservancyTechnicalInstituteApr．2009宝泉电站浆砌石重力坝结构的ANSYS分析王勤香，郭永（黄河水利职业技术学院，河南开封475004）摘要：利用ANSYS有限元软件，对宝泉电站堆石坝的工程结构建模、网格剖分、单元选择、加载求解等进行分析处理，论述了其具体环节的交互式操作方法，提出了使用ANSYS软件时的注意事项。关键词：宝泉电站；抽水蓄能；ANSYS；结构分析；坝体模

2、型；网格剖分中图分类号：TV641.4文献标识码：B文章编号：1008-486X(2009)02-0021-030引言坝基深度（Y方向）取180m，约为坝高的两倍；沿河宝泉抽水蓄能电站下水库是在已建的宝泉电站流方向（X方向）在坝踵、坝趾上下游各取150m；下游水库的基础上进行改建而成的，主要建筑物为左、右岸（Z方向）岩体各向外扩展150m，并高出坝浆砌石重力坝，最大坝高为107.5m。由于大坝经历顶10m。最后确定计算模型长（Z）815m、宽（X）397.4m、了3次加高，新老坝体砌体的弹性模量存在较大的高（Y）2

3、86.0m，有限元模型的计算范围为：-161.2m≤变异性，这可能会对加高后的大坝坝体受力状况产X≤236.2m、-213.5m≤Y≤72.5m、-370.0m≤Z≤生不利影响。因此，要使其设防烈度达到8°，需要对445.0m。坝体结构进行分析。1.3坝体建模的步骤工程界分析坝体结构常用的软件有ANSYS、建立坝体模型的步骤为：1）输入关键点（坐标单ADINA等。ANSYS是一种高效、通用的大型有限元位m）。其命令为：Preprocessor→Modeling→Create→分析软件，它融结构、流体、电磁场、声场和

4、热场分析Keypoints→inActiveCS。建立几何模型时，可以使于一体，具有强大的建模能力、求解能力、非线性分用工作平面更加方便地输入坐标点。其命令为：（1）析能力、后处理能力、多场耦合能力及二次开发能WorkPlane→ChangeActiveCSto→WorkingPlane。力，可进行静力分析、模态分析、谱分析等，因而广泛（2）WorkPlane→DisplayWorkingPlane。（3）Work应用于水利、土木、机械等工程领域[1-2]。Plane→OffsetWPto→Keypoint+。2）

5、连线。即通过1坝体有限元模型的建立各关键点，用直线或曲线将各点连接起来。其命令ANSYS程序提供的实体建模方法有自底向上为：Preprocessor→Modeling→Create→Lines→和自顶向下两种。这两种建模方法在实际应用中没Lines→StraightLine。3）创建面。即通过各线，创建坝有严格限制，根据分析对象的不同，二者还可混合使体剖面。其命令为：Preprocessor→Modeling→用[3]。以下采用自底向上建模的方法。Create→Areas→Arbitrary→ByLine。4）创建

6、实体。首1.1确定坐标系先沿Z向建线，通过面沿着线延伸得到体。其命令采用笛卡尔三维坐标系，以挡水墙左侧面与高为：Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→程为196m的廊道左下角的交点为整体坐标系原Aeeas→AlongLines。点，顺河流方向为X轴方向（向下游为正）；竖直方在建模过程中，可以分别通过命令Plot→Keyp－向为Y轴方向（向上为正）；坝轴线方向为Z轴方向oints→Keypoints、Plot→Lines、Plot→Areas、Plot→（向右岸为正）。Volum

7、es和菜单查看已建的点、线、面、体。1.2确定坝体模型计算范围1.4坝体几何模型根据圣维南原理，为了消除山岩和坝基边界条根据以上建模步骤，得出如图1所示的宝泉电件对坝体受力的影响，尽量扩大有限元的计算范围。站下水库大坝整体模型。收稿日期：2008-08-30作者简介：王勤香（1969-），女，汉族，河南中牟人，副教授，硕士，从事治河防洪及水力学的教学与研究工作。21黄河水利职业技术学院学报2009年第2期2.3坝体有限元网格的划分TYPENUM网格划分是有限元分析的重要环节，也是影响分析精度和求解规模的一个重要因素

8、。ANSYS软件提供了多种网格划分工具，应在对实际问题仔细研究后，采用几何体分割等技巧来实现对几何模型有[5]效的网格划分。文献6、7结合工程实例，对ANSYS软件网格划分的主要方法和技巧进行了探讨，同时给出了不同网格划分方法的适用范围、应用特点和[6-7]注意事项。针对宝泉电站坝体的特点，首先应采用工作平面对几何体分割，然后对面进行网格划分，最后对几何模型