斐济南德瑞瓦图水电站隧洞进口事故闸门结构应力有限元计算与分析.pdf

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1、水利水电工程设计DWRHE·2012年第31卷第4期斐济南德瑞瓦图水电站隧洞进口事故闸门结构应力有限元计算与分析田志伟吕传亮摘要依托商用有限元软件ANSYS为平台建立了实体闸门三维有限元模型，经过仔细划分单元后，模拟施加闸门所承受的各种荷载，计算闸门的应力分布情况，并对计算结果进行分析，发现某些结构件的尺寸可以根据计算结果适当调整，使钢闸门的设计更加安全、经济、合理。关键词闸门应力有限元强度刚度ANSYS斐济南德瑞瓦图水电站中图分类号TV663文献标识码B文章编号1007—6980(2012)04—0012—04工程位于斐济VitiLevu岛中南部，坝址处于单元。据此所建

2、立的闸门结构有限元计算模型如图东经177。5628．93，南纬17。40"02，距离Nadi机2。坐标系定义为：轴为沿主横梁轴向，Y轴闸门场135km，距离首都苏瓦约300km。主要包括：对称轴的铅直方向，z轴位于水平指向上游。拦河坝、输水系统、电站厂房、132kV开关站和输王鲎垫圈堑塑国±墼变电线路系统。工程的主要作用是拦河蓄水发电。一{}／厂]输水隧洞进口设1孔事故闸门。孔口尺寸3rex3m一29in(宽度×高度一水头)，主要用于机组或钢：。_9管事故时快速关闭闸门。闸门为平面定轮闸门，操二[Li作方式为动水闭门静水启门，启门时通过旁通充水睡蝰I鼬一lIil9{阀平压

3、后启门，充水阀发生事故时也可动水启门。I鞫闸门由630kN液压式启闭机操作。IL-3}601计算模型及参数1．1建立模型嚯蹲闸门是一种立体空间薄壁结构体系．由一系————一图1门叶结构示意图(单位：mm)列板、壳、梁、杆等构件组合而成。正常工作时．闸门所承受荷载将通过各构件的相互传递来共同承担，面板、主横梁、纵梁等将发生弯曲、轴向、扭转、剪切等组合变形。因此计算模型的选择必须考虑到各构件的几何性质、变形特征、受力特点以及相互作用关系等，以正确反映出闸门的整体作用以及各构件的实际工作状态。本文以大型商业通用有限元软件ANSYS为平台，根据闸门各构件的实际外形尺寸建立三维有限

4、元模型，闸门门叶结构形式如图I。1．2单元划分图2闸门结构空间有限元计算模型根据闸门的结构形式和受力特点，将闸门面板、主横梁、纵梁、边梁、底梁等离散为1．3约束处理SHEELL63单元，支承主轮轴离散为SLOID45实体闸门底部受铅直向约束．闸门在主轮支承处田志伟等．斐济南德瑞瓦图水电站隧洞进口事故闸门结构应力有限元计算与分析’l5·表3主横梁最大挠度构件共同承受荷载，模拟施加的荷载也更加趋近于实际情况，而不是取每个构件为脱离体单独计算，因此对于钢闸门的优化设计具有一定的参考横梁的计算跨度(3400mm)，可以得到主横梁的最意义。大挠度容许值为4．533mm。参考文献由计

5、算结果可知，主横梁的最大挠度值均小⋯1王勖成，邵敏．有限单元法基本原理和数值方法[M]．北京：清于主横梁的挠度容许值，闸门主横梁的刚度满足华大学出版社，1997[2】李围．ANSYS土木工程应用实例(第2版)[M】．北京：中国水利设计要求。水电出版社．20075结语作者简介本文首先介绍了工程的基本情况，然后建立田志伟男助理工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222闸门的三维有限元模型并对计算结果进行分析，吕传亮男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公发现闸门中的某些构件的尺寸可以适当减小(例司天津300222如面板的厚度)，而有些构件的尺寸却要加大(例(收稿日期

6、2012—09—11)如底梁)。相比传统的平面计算体系，采用有限元计算得出的结果更加合理，因为此法考虑了所有欢迎订阅2013年《水利水电工程设计》杂志《中国期刊网》全文上网期刊《万方数据一数字化期刊群》入网期刊(中国学术期刊)(光盘版)入编期刊《中文科技期刊数据库》收录期刊《中国学术期刊综合评价数据库》统计源期刊·《水利水电工程设计》杂志是向国内外公开发行的技术性期刊，国际刊号ISSN1007—6980，国内刊号CN12—1246／TV，1982年创刊。·《水利水电工程设计》杂志以总结工程建设经验，传播先进科学技术，开展专题讨论，为水利水电工程建设服务为办刊宗旨。以设计、

7、施工技术方案为特色，辅以地质勘测、基础处理、科学试验、水利经济、大坝安全、新技术应用和科技信息等栏目。·《水利水电工程设计》杂志以大、中、小水利水电工程为主线，配合技术改造全方位展开报导。·《水利水电工程设计》杂志以水利、水电、铁道、交通、建筑，及其他工程建设的技术人员、管理人员、科研人员和大专院校相关专业师生为读者对象。·《水利水电工程设计》杂志为季刊，每季中月25日出版，大16开本，56页，配以彩色封面，每期定价6．00元，全年24．00元，自办发行，亦参加全国非邮发报刊联合征订(代号9436)，并由中国国际图书贸易总公司