梅州抽水蓄能电站模拟建模探讨.pdf

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1、第33卷第2期人民黄河Vo1．33．No．22011年2月YELL0WRIVERFeb．，2011【水利水电工程】梅州抽水蓄能电站模拟建模探讨乔一帆(河海大学水利水电学院，江苏南京210098)摘要：针对结构工程数值模拟工作中迅速、精确地建立三维有限元模型所面临的难题，首先在CAD中建立结构模型，其次进行剖面切割，提取剖面节点与单元信息，然后在Excel中整理成有限元数据格式，最后导入三维有限元数值模拟软件(ADINA)中。以梅州抽水蓄能电站工程为例进行建模应用，结果表明，该方法具有划分网格灵活、建模容易和

2、模拟结果精度高等优点。关键词：三维有限元；数值分析；ADINA；梅州抽水蓄能电站中图分类号：TV743文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2011．02．047随着现代计算技术的发展，数值模拟技术在岩土工程及坝工结构等领域的应用越来越广，已成为各类工程地质体演化预测和水工结构体应力应变分析不可缺少的关键技术手段。从当前的应用情况来看，数值模拟分析中，在模型建立等前处理方面存在工作量大、计算繁琐、难以真实反映工程结构缺陷的问题。目前处理手段主要有大量简化数据和耗时建模，前者

3、难以建立反映真实工程结构的模型；后者将大量的时间用于工程体的模型建立上，工作效率非常低。有限单元法是一种常用的数值模拟计算方法，其基本思想是将连续的求解域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。单元可以按不同的联结方式进行组图1表征地形的三角形示意合，且单元本身可以有不同的形状，因此可以模拟几何形状复2建立有限元模型杂的求解域。随着电子计算机的发展，越来越多的实际工程采用有限元软件(ANSYSj、ADINAJ、ABAQUS)进行结构模建立有限元模型需要对结构体进行离散化、单元化。这项拟和稳定

4、性分析，以便对实际工程进行合理评价，提出更为科工作量非常大，需要输入大量的数据才能完成任务，若采用手学的修改方案。工输入，则繁琐易错，不易操作，严重影响工作效率。为了大幅笔者以梅州抽水蓄能电站动力和静力分析模型构建为例，降低数据处理工作量并确保准确率，可利用CAD的．dxf数采用三维CAD模型作为辅助设计软件提取结构体数据，进而据格式提取所需数据，建立有限元模型。整理成可以输入到有限元的模型数据，然后利用三维有限元软(1)构造底网格。建立有限元模型需要对CAD构筑的三件进行了外部建模。维工程实体进行剖切，得

5、到代表性的剖切面，并对这个剖面进行网格剖分，构造成满足后续使用要求的底网格。1建立CAD模型(2)提取数据。首先提取底网格的坐标信息和材料信息，(1)构建面域。根据梅州抽水蓄能电站工程区的地形等值然后按要求依次提取不同高程的能够反映结构体变化的坐标线图，进行简化处理，利用三维制图软件CAD，在相邻等值线之数据和材料数据。间用三维多段线连成三角形，见图1。(3)进行数据处理。按有限元软件需要的数据格式对所提(2)构建地质体。使用CAD的EXTRUDE命令，通过拉伸取的数据进行整理。所选面域创建实体，用三维多段

6、线创建三角形面域，沿竖直方(4)导人数据，完成模型。整理后的数据导入任意有限元软向拉伸成实体。由众多的三角形面域沿垂直坝轴线方向向下件(ANSYS、ADINA、ABAQUS)中，形成三维有限元模型。拉伸成实体，并合并成三维实体，用来模拟大坝计算范围。收藕日期：20lo_o6—07(3)绘制土石坝坝体。考虑面板和断层对计算的影响，对作者简介：乔一帆(199o一)，男，河南郑州人，在读本科生，研究方向为水利水相应影响添加摩擦单元，绘制土石坝坝体，添加摩擦单元会使电I程。模拟结果更接近实际工程。E-mail：49

7、0127976@qq．corn·1l1·人民黄河2011年第2期梅州抽水蓄能电站大坝有限元分析采用8节点单元，在Excel中整理成有限元数据格式，包括节点坐标信息、单元信3结论息，见图2。水利工程结构体复杂，局部点面多而且密集，用三维有限一是j∞0拍珏Olll2锯钍"掰e29323ttt元软件建模不仅影响建模速度，而且影响模型模拟精度。在盘_j2ln57O∞83(1：235756237g∞”2433tj一生31l0．O08∞l33q啦57研，2。蛐243424铝11CAD中建立结构模型、剖面切割、提取剖面节

8、点与单元信息，然量J4317iO钟啪l4{5钳58打鼬胤24352{1l～点J542e∞l55鲫597。8l222t243S11■0652器0∞gl667616oz223832¨TI《靶1IT63430o。g30l7T8626123S32324∞243T．I后在Excel中整理成有限元数据格式，导入三维有限元软件874∞0∞830I83{∞622≈j24392{∞lij＆』“sT8309g*63拈孵磷24们鹳39