分层流水槽槽体结构的有限元分析

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有限元分析在大型水池结构设计中的应用

有限元分析在大型水池结构设计中的应用

有限元分析在大型水池结构设计中的应用摘要:本文首先分析了大型水池结构设计的方法与特点,重点分析了大型水池结构设计的荷载组合以及内力的计算方式,从而使得水池的结构能够在理论上符合强调的要求,然后以某大型矩形水池的为例,运用有限元分析的方法对水池的结构进行了定量的设计分析,以期为实践施工提供参考。

关键字:有限元分析;大型水池结构;设计;应用中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:目前,对于大型水池结构的设计,主要还是以倒楼盖法和静定分析法为主导的简化方法进行设计的计算,两种计算方法的共同点是把组成水池结构的地基、池壁及底板分离出来,各自作为单独的结构单元,然后分别对其进行独立力学分析与计算,这种计算方式对于大型水池而言的主要缺点在于很难准确的模拟出水池整体结构的实践工作状态。

本文将以有限元分析方法作为理论基础,运用ansys软件对某大型矩形水池进行结构设计上的具体分析,从而提出一种新的大型水池结构设计理论。

1.水池结构设计分析在运用有限元分析方法之前,首先是对大型水池的具体结构设计方法与特点进行基础性的分析。

1.1大型水池的荷载与内力组合(1)水池结构的作用概述结构上的自重标准值,主要是按照组成构建的实际大小进行计算,构件的体积与对应材料容重的乘积(其中素混凝土容重:23kn/m3,钢筋混凝土容重:25kn/m3);竖直方向上土压力标准值,地下式水池在池顶板上的作用土压力用有效覆土厚度进行计算,在水池顶板的长度大于宽度10倍以上时,应将算出的土压力值与压力系数(1.2)相乘(覆土容重:18kn/m3);侧向上土压力标准值,在计算过程中,对水池中位于水位之上部分的侧向土压力应根据郎肯主动公式进行计算,(土的容重:18kn/m3),而对于水位之下的部分的土压力应取静止状态的地下水水压力与主动土压力之和,(土的容重:10kn/m3)。

(2)水池之内的水压力水池之内的水压力依据设计水位自身的静水压进行计算(静水的容重:10kn/m3);顶板上的荷载标准值,在不上人的情况下水池顶板上的活荷载标准值为0.7kn/m3,其准永久系数是0,而上人情况下荷载标准值为1.5kn/m3,这时准永久系数是0.4;(3)施工设备机具的荷载施工设备机具荷载主要依据施工条件进行验算,标准值根据设备机具的使用重量而不同,其准永久系数是0。

槽轮机构的有限元分析与仿真

槽轮机构的有限元分析与仿真

槽轮机构的有限元分析与仿真槽轮机构的有限元分析与仿真槽轮机构是一种常见的传动机构,广泛应用于机械设备中。

为了更好地理解和优化槽轮机构的性能,有限元分析与仿真成为了一种重要的工具。

本文将介绍槽轮机构有限元分析与仿真的步骤。

第一步是建立几何模型。

首先,根据实际的机构尺寸和形状,使用计算机辅助设计软件绘制出槽轮机构的三维模型。

在建立模型时,需要考虑到槽轮的齿数、齿廓等几何参数。

第二步是定义材料属性。

根据实际使用的材料类型,确定槽轮机构各个零件的材料属性,如弹性模量、泊松比等。

这些属性将影响有限元计算的结果。

第三步是网格划分。

将几何模型转化为有限元网格是有限元分析的关键步骤。

通过将模型划分为许多小的元素,可以对机构的行为进行离散化描述。

网格划分需要考虑到模型的复杂程度和计算的精度。

第四步是施加边界条件和加载条件。

根据机构的实际工作情况,确定边界条件和加载条件。

边界条件包括固定支撑和自由度限制,加载条件包括外力或力矩的施加。

这些条件将影响有限元计算结果的准确性。

第五步是进行有限元分析。

使用有限元分析软件对划分好的网格进行计算。

根据施加的边界条件和加载条件,计算机将通过求解离散化后的方程组,得到机构在给定工况下的应力、变形等结果。

第六步是结果验证与优化。

根据有限元分析的结果,对机构进行性能评估和优化。

如果计算结果与实际情况不符,需要重新检查模型、材料属性、加载条件等,直到达到预期的结果。

最后一步是结果可视化和报告撰写。

将有限元分析的结果可视化展示,如绘制应力云图、变形图等。

报告撰写是有限元分析工作的重要一环,通过清晰地记录分析过程和结果,便于后续参考和交流。

槽轮机构的有限元分析与仿真可以帮助工程师更好地理解和改进机构的性能。

通过逐步进行几何建模、材料定义、网格划分、边界条件与加载条件的设定、有限元分析、结果验证与优化等步骤,可以得到对机构行为的准确描述,并提供优化设计的依据。

渡槽三维有限元分析

渡槽三维有限元分析

图 5所示是渡槽的侧墙 和中墙 的应力分布 图。
术 出版社 ,1997.
从图 5可知 ,中墙 和侧墙 的 内侧 出现拉 应力 ,其 中最 大拉 应
[2]盛和 太,喻 海良,范训益 .ANSYS有 限元原理 与工程应 用实例
力值为 1.6 MPa,不能满足抗裂 要求 。
大全[M].北京 :清华大学出版社 ,2006.

.001 343
一 ::


632E 一03
0 39皿 【J3
口 一 15匝 一 【J3 口 .78匝 一O4
一 蓁
ANS 10 0 H D rm . 1
田 2 349
i 一 3 218

图 7 渡槽 的纵 向应 力 分 布 视 图 2(单 位 :Pa)
皿 2 610 口 一 21302
部分 ,采取相关 的措施 ,减小挠度值 。
从图 2结果 可以看 出 ,渡槽挠 度的最 大值为 2.05 iTlm,在 正 常设 计水位的工况下 ,其竖 向的挠度值完全满 足规 范的要求 。
AN科 S 10.0 H o rN0. 1
_ 002 054
口 oo1 817

00 158
3.4 渡槽 的纵 向应力分析
Three.dim ensional finite elem ent m ethod analysis an aqueduct
ZHAO W ang-yang LIU Xian-liang HAN Li-feng Abstract:Adopt finite element method to calculate a mftware carrying out three—dimensional finite element metho d analysis on concrete rectan_ gle aqueduct.find out in the deflection and strain condition accepting the force deformation queen concrete aqueduct,the characteristic reaching whose stiffness and the intensity thereby,has a destination to carry out the stability matching a tendon,raising an aqueduct on concrete aque— duct according to this characteristic. Key words:concrete rectangle aqueduct,finite element metho d analysis,strain

名湖渡槽抗震性能有限元分析

名湖渡槽抗震性能有限元分析

渡槽 已 运行 1 7年 , 由 于 设 计 施 工 和 管 理 维 护 方 面 的
原因, 排架露筋 十分 严重 , 分 布普 遍 , 部分 箍筋 甚 至 主筋 都 已完全锈 蚀 , 保护层膨 胀爆 裂的情况 十分普 遍和 突出。 槽 身也存在不同程度的露筋 。 现场对渡槽 3 2 0跨排 架 的露 筋检查 记 录数 据统 计见
Ab s t r a c t : Th e a q u e du c t ha s 3 2 0 b e n t f r a me s,t h e he i g h t o f wh i c h v a r i e s wi t h c ha n g e s i n t e r r a i n . Be n t f r a me s wh o s e h e i g h t a bo v e 7 . 5 m we r e s e l e c t e d, a n d Two c o n d i t i o n s we r e a n a l y z e d,wh i c h i s 7 0% o f t h e o ig r i n a l d e s i g n r e i n f o r c e me n t o f t h e o ig r i n a 1 . By u s i n g t h e ANS YS in f i t e e l e me n t a n a l y s i s pr o g r a m ,s e i s mi c p e fo r r ma n c e s o f a q u e d u c t wa s a n a l y z e d un d e r d e s i g n i nt e n s i t y .
第2 0卷第 1期
2 0 1 4年 1月

关体式渡槽钢筋混凝土结构三维有限元分析

关体式渡槽钢筋混凝土结构三维有限元分析
1 模 型 建 立
渡槽 是输 送渠道水流跨越河渠 、 道路 、 山冲 、 谷 口等的架
空输 水建 筑物 , 是水工建筑物 中应用最广 的立体交叉建 筑物
之一 。 目前 国内外 已进行 了较 多研究 , 研 究 主要集 中在 结 构选 型 、 优化设计 、 结构抗 震等 几个 方面… 。对 于渡槽结 构
结构 的 简 化计 算方 面 的 文献 尚不 多 , 本 文采 用 耦 合 约 束 方 程
态以公路为界划分 为东西 两部分 : 公 路 以西为河 道右 岸 、
二阶地 , 地 面 高程 4 3 . 0 0~6 2 . 0 0 I I l ,第 四 系 覆 盖 层 厚 7~
2 8 . 5 I l l ; 公路 以东为河道宽谷 , 河床高程在 4 2 . 1 0~ 4 4 . 5 0 I l l , 第 四系覆盖层厚 1 0~2 9 . 9 m, 槽身 长 2 1 9 9 I n 。主河床槽段 采用 3 0 m多侧墙 三 向预应力 钢筋混 凝土结 构 , 单槽 断 面尺 寸6 . 0 m X 5 . 4 m, 边墙厚 0 . 6 m, 顶部设 2 . 0 m宽 的人行 道 板; 中墙厚 0 . 7 i n , 顶 部设 2 . 7 m宽的人行道板。两墙 中间设 拉杆 , 宽0 . 3 m, 高0 . 4 m, 问距为 2 . 5 m, 槽端 问距 为 0 . 7 8 I n 。 槽身两边墙设侧 肋 , 宽0 . 5 m, 高0 . 7 m。布 设底肋 , 近槽 墩 底肋宽 0 . 7 i n , 高2 . 0 i n , 其余底肋宽 0 . 5 m, 高0 . 9 I l 。两槽
渡 槽 的 应 力应 变值 。约 束 方 程 法 让 本 来 很 难 处 理 的 钢 筋混 凝 土 结 构 变的 容 易 处理 , 且 比 节 点 耦 合 法 更加 精 确 。 该 方 法 同样 适 用 于其 他 复杂 钢 筋 混 凝 土结 构 分 析 , 也 为连 体 式 渡槽 结 构 计 算提 供 了设 计 依 据 。

有限元分析在大型水池结构设计中的应用

有限元分析在大型水池结构设计中的应用

有限元分析在大型水池结构设计中的应用摘要:本文首先分析了大型水池结构设计的方法与特点,重点分析了大型水池结构设计的荷载组合以及内力的计算方式,从而使得水池的结构能够在理论上符合强调的要求,然后以某大型矩形水池的为例,运用有限元分析的方法对水池的结构进行了定量的设计分析,以期为实践施工提供参考。

关键字:有限元分析;大型水池结构;设计;应用中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:目前,对于大型水池结构的设计,主要还是以倒楼盖法和静定分析法为主导的简化方法进行设计的计算,两种计算方法的共同点是把组成水池结构的地基、池壁及底板分离出来,各自作为单独的结构单元,然后分别对其进行独立力学分析与计算,这种计算方式对于大型水池而言的主要缺点在于很难准确的模拟出水池整体结构的实践工作状态。

本文将以有限元分析方法作为理论基础,运用ansys软件对某大型矩形水池进行结构设计上的具体分析,从而提出一种新的大型水池结构设计理论。

1.水池结构设计分析在运用有限元分析方法之前,首先是对大型水池的具体结构设计方法与特点进行基础性的分析。

1.1大型水池的荷载与内力组合(1)水池结构的作用概述结构上的自重标准值,主要是按照组成构建的实际大小进行计算,构件的体积与对应材料容重的乘积(其中素混凝土容重:23kn/m3,钢筋混凝土容重:25kn/m3);竖直方向上土压力标准值,地下式水池在池顶板上的作用土压力用有效覆土厚度进行计算,在水池顶板的长度大于宽度10倍以上时,应将算出的土压力值与压力系数(1.2)相乘(覆土容重:18kn/m3);侧向上土压力标准值,在计算过程中,对水池中位于水位之上部分的侧向土压力应根据郎肯主动公式进行计算,(土的容重:18kn/m3),而对于水位之下的部分的土压力应取静止状态的地下水水压力与主动土压力之和,(土的容重:10kn/m3)。

(2)水池之内的水压力水池之内的水压力依据设计水位自身的静水压进行计算(静水的容重:10kn/m3);顶板上的荷载标准值,在不上人的情况下水池顶板上的活荷载标准值为0.7kn/m3,其准永久系数是0,而上人情况下荷载标准值为1.5kn/m3,这时准永久系数是0.4;(3)施工设备机具的荷载施工设备机具荷载主要依据施工条件进行验算,标准值根据设备机具的使用重量而不同,其准永久系数是0。

大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式

大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式

大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式大型渡槽是大型水利工程中不可或缺的重要组成部分,也是城市水泵房、自来水厂等水利设施的重要设备之一。

在渡槽的设计过程中,抗震性能一直是工程设计者关注的重点之一。

而流体的位移是影响渡槽抗震性能的重要因素之一。

如何通过有限元模式对大型渡槽的流体位移进行分析,以提高其抗震性能,是目前研究的热点问题之一。

一、大型渡槽抗震性能分析大型渡槽在受到地震作用时,其结构会受到一定幅度的变形,其中流体位移是影响其抗震性能的重要因素之一。

通常情况下,工程设计者会考虑流体位移对渡槽结构的影响,对其进行相应的抗震分析。

在分析中,通常会采用数值模拟的方法,通过有限元分析等数学方法对其进行分析。

但是,在大型渡槽抗震性能分析中,流体的位移对其结构的影响较为复杂。

一方面,流体的位移会产生剪切力和压力,从而对渡槽结构产生影响;另一方面,流体的位移还会对渡槽结构的材料和性能产生影响,影响其整体的抗震性能。

二、大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式在大型渡槽抗震分析中,有限元模式是一种广泛使用的数值模拟方法,其基本原理是将复杂结构划分为小块进行分析。

在大型渡槽抗震分析中,有限元模式可以将渡槽结构划分为多个小块,通过对小块之间的相互作用进行分析,得出整体渡槽结构的抗震性能。

在大型渡槽抗震分析中,流体的位移有限元模式通常采用两种模型:1. Euler模型Euler模型是一种适用于高速流体计算的数值模型。

在Euler模型中,流体被看作是一个连续的介质,其运动状态可以通过状态密度、速度和压力等变量来描述。

由于其计算方法简单,因此在一些高速流体计算中被广泛使用。

在大型渡槽抗震分析中,Euler模型可以用于分析流体在地震作用下的运动状态,得出其对渡槽结构的影响。

2. Navier-Stokes模型Navier-Stokes是一种适用于缓慢流体计算的数值模型,其基本原理是对流体的质量、动量和能量守恒等进行数学形式的表述,用于分析流体在静水作用下的运动状态。

水工结构的三维阶谱有限元分析

水工结构的三维阶谱有限元分析

水工结构的三维阶谱有限元分析程昭陈胜宏(武汉水利电力大学水电学院)摘要根据p型有限单元法的阶谱特点,详细论述了三维阶谱单元法的基本的分析过程和具体的实现路径,包括基函数的构造、边界约束条件的处理、刚度矩阵和荷载列阵的形成、提高数值积分效率的途径等。

引入了三维阶谱单元法的虚结点和广义结点的概念,并把三维阶谱单元法应用于水工结构计算。

关键词有限元法,阶谱单元,三维分析,p型,水工结构。

本文于1999年5月24日收到,系国家自然科学基金资助项目(59979021).有限元法是研究工程结构问题最为广泛的数值方法。

从逼近真实解的途径分类,有限元法可以分为:(1)h型,即传统的有限元法,通过减小单元尺寸h来提高有限元解的精度;(2)p型,通过增加基函数多项式的阶数p来提高有限元解的精度;(3)hp型,综合了(1)(2)两种方法。

文献[1]给出了p型有限元法的理论分析,指出p型有限元的收敛速度比h型快,而对于奇点问题,至少是h型的两倍。

文献[2]阐述了p型有限元法中的阶谱概念及其优点。

基函数具有阶谱特性的p型有限元法,称为阶谱有限单元法或阶谱单元法。

当前,p型有限元法一般都采用阶谱单元,所以在不作特别说明的情况下,p型有限元法和阶谱单元法是同一个概念。

文献[3]对一维阶谱单元法作了较为详细的研究。

目前对阶谱有限单元法的研究主要是针对二维问题,且偏重于理论分析,对工程计算的具体过程如何实现论述较少。

比如,约束如何体现,如何提高数值积分效率等等。

本文详细地给出了三维阶谱单元法的基本的分析过程和实现路径,包括基函数的构造、边界约束条件的处理、刚度矩阵和荷载列阵的形成、提高数值积分效率的途径等。

引入了三维阶谱单元法中的虚结点和广义结点的概念,并应用于水工结构工程计算,取得了满意的效果。

1 三维阶谱单元的基函数表示单元尺寸不变时pi阶阶谱单元逼近空间,阶谱的1.1 基函数的特点以H pi要领即低阶单元逼近空间是高阶单元逼近空间的一个子集:(1)因此,低阶单元刚度矩阵是高阶单元刚度矩阵的子块,当为提高精度而升阶时,可继续利用已经计算出来的低阶单元刚度矩阵[3,4]。

最新 大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式-精品

最新 大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式-精品

摘要:利用弹性体与流体位移运动方程的相似性,将弹性体有限元模式直接用于流体有限元计算,使得整个渡槽流—固耦合系统具有统一的有限元计算模式。

数值计算表明,这种流体有限元模式计算简便,易于工程应用,具有较好的计算精度,满足工程计算的要求。

关键词:大型渡槽抗震分析流体位移有限元;我国目前在建的广东省东江—深圳供水改造工程建有3座大型渡槽,其设计流量为90m3/s,是目前国内在建的流量最大的渡槽,已经开工的南水北调工程将有更多的、流量更大的大型渡槽,这些大型渡槽都面临着同一个问题——结构抗震,如何评估地震对渡槽结构的作用与影响,是渡槽结构设计中的重要问题。

; 大型渡槽中水量大,流体重量与结构重量相当或甚至超过结构重量,在地震及脉动风作用下,槽内水体的大质量运动会对渡槽结构的动力特性及地震、脉动风反应产生重要影响,因此流体的作用是不可回避且必须加以考虑的问题。

渡槽体系振动时,流体会伴随着结构的振动而产生晃动,反过来流体的晃动又将对结构的振动产生影响,这是一个较为复杂的流体—结构相互作用问题。

在渡槽抗震计算中,采用的有限元法有两类计算格式:一种以流体压力(或流体速度势)为待求未知量[1],利用流体运动方程与结构弹性体运动方程的相似性[2],可得到与结构有限元格式相一致的流体有限元计算模式,但由于结构通常采用位移模式,使得结构流体交接面上位移与压力协调关系不易处理;另一种有限元模式[3]以流体位移为待求未知量,流体与结构均为位移计算格式,流—固交接边界易于处理,容易应用标准的有限元程序,适用面广,适合于复杂渡槽结构—流体的相互作用问题,但位移模式待求未知量的个数多于压力模式,占用的内存较多,且容易产生伪模态,当然目前的微型机内存可配得足够的大,可满足绝大多数的工程计算问题,至于伪模态可通过数值处理方法加以克服[3]。

渡槽抗震计算一般情况要计算两个水平方向(横向和纵向)及一个竖直方向的地震作用,在横向与竖向,槽身结构与流体在正法向发生相互作用,这种法向相互作用对结构与流体的运动具有很大的影响,而在纵向,槽身与流体仅在切向发生相互作用,如果水体假设为理想流体(无粘性),则槽身与水体之间并不传递剪力,无相互作用,事实上,水体的粘性很小,槽身与流体在交接面(边界层)的切向相互作用可忽略不计。

流体二维振动抛光槽体振动性能有限元分析

流体二维振动抛光槽体振动性能有限元分析
果 即 图 8 ( )所 示 。 a
图 9是 流 体 在 不 同 时 刻
( ) 水 平 方 向 a 图 8 两 方 向的 位 移 曲线
( ) 垂直 方 向 b
的 流 动 轨 迹 。 流场 中 由于 水 平 方 向和 垂 直 方 向两 个 振 动 的 存 在 ,耦 合 后 的振 动使 得
正 好 和 模 态 分 析 中 得 到 的 固 有 频 率 相 同 ,说 明 只有 当 激 振
器 的 工 作 频 率 在 这 三 个 频 率 段 时 抛 光 槽 的 响应 效 果 才会 比 较 好 。 在 实 验 中 也 发 现 在 1 5I 3I - z的时 候 ,振 动 的效 果是 最
好 的 ,这 与分 析 的结 果 吻 合 较好 。
( ) 时刻 二 b
图 7 响 应 曲线
振 动 耦 合 下 的 流体 的振 动 状 态 ,分 析 磨 料 粒 子 在 二 维 高 频 振 动耦 合 下 的运 动 轨 迹 ,便 于 以后 对 加 工 机 理 进 行 深 入 的
研 究 。采 用 了 A S S作 为 工 具 ,对 二 维 高 频 振 动 下 的 振 NY
维普资讯
业信 息化
动 频 率 为 15 z ,振 动 体 的 响 应 效 果 最 好 ,因 此 在 做 流 3H 时
固耦 合 分 析 的 时 候 ,选 择 水 平 方 向 的 频 率 为 15 ,振 幅 3Hz
() 时刻 一 a 图 6 加 载 模 型
( )第 五 十 阶模 态 振 型 b
图 4 有 限 元 模 型
2 )模态 分 析 模 态 分 析 列 出装 置 的 固有 振 动 频 率 及模 态 振 型 ,通 过 对模 态 振 型 的分 析 ,找 出 可 能 发 生 共 振 的频 率 点 。从 振 动 模 态 识 别 来 看 ,整 个 结 构 的 振 动 模 式 有 三种 :第 一 种 弹 簧

南水北调某渡槽三维有限元设计分析

南水北调某渡槽三维有限元设计分析

计算 结果 及 分 析
混 凝 土 . 应力 筋 不 考 虑 , 座 支 撑 情 况 为简 支 约 束 。 文 通 过 有 限 元 预 支 本 41 位 移结 果 及 分 析 . 分析程序 , 建立 三维 有 限元 模 型 考 虑 在 自重 和 水 荷 载 作 用 下 整 个 渡 槽 计 算 得到 渡槽 在 自重 荷 载 、.m 深 水 压 力 荷 载 下 X 向 、 向 、 向 08 Y Z 的结 构 分 析 。本 文 主 要 分 析 了设 计 水 位 为 1 4 m,计 算 水 位 为 O8 .0 9 .m 及 U U 位 移 , 计 算 结 果 来 看 : 向位 移 均较 小 , x 向 位 移 来 说 , SM 从 各 对 时 :渡 槽 的 xYz向 的 位 移 图 ;并 指 出 最 大 值 所 在 位 置 及 其 原 因 , 、、 纵 最 大 值 为 04 4 m: 槽 身 顶 板 边 缘 对 称 分 布 , 侧 位 移 向 上 右 侧 位 .7 m 沿 左 向 、 向 、 平 最大 、 小 应 力 值 所 在 位 置 及 原 因 ; 大 拉 应 力 大 小 , 横 水 最 最 并 移 向 下 ; 小 值为 0 位 于 渡 槽 横 断 面上 沿 纵 向分 布 。 对 于竖 向位 移 r 最 , Y 判 断 是 否 需 要 施加 预 应 力 筋 。 向1 大 值 为 O6 rm, 向 向下 位 于渡 槽 跨 中 , 小 值 为 0, 于 支 座 最 .a 方 4 最 位 约 束 处 : 是 由 于对 于简 支 结 构 来 说 , 布荷 载 和 重 力荷 载作 用 下 , 这 均 跨
拉 强度 为 2 MP 。 . a 因此 渡 槽 的 最 大拉 应 力 大 于混 凝 土 抗拉 强度 值 , 要 配 置预 应 力 筋 , 防槽 体 开 裂 。 0 需 以

钢丝网混凝土U形渡槽结构有限元分析

钢丝网混凝土U形渡槽结构有限元分析
最 大 环 向 压 应 力 为 00 2 a 路 径 2上 渡 槽 的 最 大 环 向拉 应 力 为 . MP 。 7 00 6 a 渡槽 的最 大 环 向压 应 力 为 00 8 a . MP , 7 . MP 。路 径 1 渡 槽 的 最 大 6 上
23 计 算 工 况 考 虑 到 渡 槽 结 构 在 施 工 和 运 行 过 程 中 的 受力 特 点 日 现 在 渡槽 槽 底 的 内表 面 上 。 - . 主 要 考 虑 了 以 下 3种 计 算 工 况 : 1 结 构 自重 ; 况 2 设 计 水 位 + 况 , 工 , 结 在 工 况 2下 , 径 1上 渡 槽 的 最 大 竖 向 位 移 为 22 8 m, 路 .8 m 出现 在 构 自重 : 况 3 满 槽 水 位 + 构 自重 。 工 . 结 渡槽 槽 底 的 内表 面上 。路 径 2上 渡槽 的 最 大 竖 向 位 移 为 1 7 mm, .3 5 出
纵 向 拉应 力 为 1 1MP . 槽 的 最 大 纵 向 压应 力 为 1 3 MP 。路 径 2 . 5 a渡 2 . 1 a 4 21 模 型 参 数 鲍 川 渡 槽 采 用 的 混 凝 土 强 度 等 级 为 C 0 . 2 .弹 性 模 量 上 渡 槽 的 最 大 纵 向 拉 应 力 为 09 6 a . MP ,渡 槽 的 最 大 纵 向 压 应 力 为 9 E 2 . a 泊 松 比 = .6 [ 容 重  ̄ 2 k / , 墩 及 基 础 采 用 1 3 11 1 a 各个 最 大应 力 出现 的位 置 与 工 况 2相似 。 = 55 GP , O17 , ” = 5 N m3槽 :~ . MP 。 0 15水 泥砂 浆 砌 石 或 1 3石 灰 砂 浆 砌 砖 、 。 : : 石 从 上 面 的 分 析 可 以 看 出 . 槽 内表 面 的 环 向应 力 较 小 , 渡 自重 和 水 22 模 型 单 元 应 用 有 限 单 元 法 对 向东 渡槽 进 行 受 力 分 析 ,渡 槽 槽 压 对 环 向应 力影 响不 大 。而 渡 槽 内表 面的 纵 向 应 力 较 大 , 且 受 自重 - 并 身 和槽 墩 采 用 8节 点 等 参 块 体 单 元 。 单 元 应 用 于 实 体 结 构 的 三 维模 和 水 压影 响 明显 。 该 型 中 , 有 塑 性 , 变 , 胀 , 力 刚 化 , 变 形 和 大 应 变 的 特 性 , 元 33 变 形 分 析 分 析 结 果 表 明 .在 各 个 工 况 下 渡 槽 2条 分 析 路 径 上 具 蠕 膨 应 大 单 . 具 有 8个 节 点 . 个 节 点 具 有 3个 平 动 自由 度 。 丝 网 采 用 整体 有 限 的竖 向位 移 分 布 规 律 如 下 。 每 钢 元 计 算 模 型 ,即 在 8节 点 等参 块 体单 元 中设 置 各 个 方 向的 配 筋 率 , 用 在 工 况 1下 , 径 1上 渡 槽 的 最 大 竖 向 位 移 为 1 7 m 出现 在 路 . 5 m, 3 来 模 拟 钢 丝 网的 作 用 。 渡槽 槽 底 的 内表 面 上 。路 径 2上 渡槽 的 最 大 竖 向 位 移 为 O8 3 m, .1r 出 a

U形渡槽流固耦合有限元建模与响应谱分析

U形渡槽流固耦合有限元建模与响应谱分析

U形渡槽流固耦合有限元建模与响应谱分析U形渡槽流固耦合有限元建模与响应谱分析韩晓育1,2,王俊1,2(1.黄河水利职业技术学院,河南开封475004;2.小流域水利河南省高校工程技术研究中心,河南开封475004)摘要:渡槽结构的振动特性分析是进行结构抗震设计与安全评价的重要内容之一。

结合景泰川电力提灌二期工程的特点,考虑实际工程输水过程中水体与槽体间的耦合作用,采用ANSYS软件中融合的流固耦合模块建立了渡槽三维有限元模型,并对3种不同水位工况进行模态计算,得出相应的固有频率和主振型特征,再将正常水位工况下的计算结果与用HHT方法辨识的结果进行对比,误差范围为0.2%~4.4%,能够满足实际工程要求,说明有限元模型的适用性较强,同时对其主振型特征进行分析总结并提出合理的建议,最后利用反应谱理论对渡槽结构进行动力响应计算,得出不同工况下渡槽结构的位移、应力响应最值及变化规律,为渡槽结构的抗震设计、后续研究和该工程的加固改造提供理论依据。

关键词:渡槽;流固耦合;有限元建模;模态参数辨识;模态分析;响应谱分析近年来,随着国家对水利建设投资的不断加大,渡槽在各地水利工程建设中得到了广泛应用[1],为满足工程结构的实际需求,加强渡槽结构的分析研究是十分必要的。

常用于渡槽结构理论计算的方法有结构力学法和有限元模拟法,进行结构动力计算时往往选用有限元模拟法,其能通过图像来方便、直观地反映出结构的振动特征。

目前,渡槽抗震设计计算研究中考虑更多的是槽体与水体之间的流固耦合作用[2-4],且不同模型的计算结果差别很大,动力计算模型的选取还有待统一。

实际工程抗震设计中只有合理地选取流固耦合仿真模型,其动力响应结果才能作为抗震设计的依据。

为此,笔者以景泰川电力提灌二期工程(以下简称景电工程)中大型渡槽为研究对象,结合流固耦合理论,使用ANSYS有限元软件建立了槽体-水体-排架-基础-地基为一体的三维有限元动力模型,对渡槽结构进行了3种不同水位工况的模态计算,通过将正常水位工况下渡槽结构的自振频率与用HHT[5-7]方法得到的辨识结果进行对比、分析,证实了FSI系统模型的适用性,结果精度较高,可在实际工程抗震设计计算中推广应用;最后利用基于FSI系统的有限元模型对景电工程渡槽结构进行了动力响应谱分析,其计算结果可为该工程的后期改造、加固提供理论依据。

有限元语言应用案例:湿陷性黄土中大型槽仓三维非线性力学分析

有限元语言应用案例:湿陷性黄土中大型槽仓三维非线性力学分析

有限元语言应用案例:湿陷性黄土中大型槽仓三维非线性力学分析山西平朔东露天煤矿是国家规划的平朔矿区三大露天煤矿之一,包括露天矿、选煤厂、铁路专用线三个单项工程:露天矿设计生产能力 2000 万吨/年,服务年限 75 年;选煤厂设计原煤处理能力 2000 万吨/年;铁路专用线正线长 27 公里,设计运输能3250 万吨/年。

东露天煤矿位于宁武煤田北端,矿田勘探范围东西长4.42—5.47公里,南北宽6.53—10.3公里,面积 48.73 平方公里,地质储量 18.49 亿吨,是我国为数不多的适合露天开采的优良矿田之一。

2009 年 1 月 5 日,东露天煤矿正式开工建设,露天煤矿基建剥离、选煤厂地面工程等陆续开始施工。

产品煤槽仓长 213 米,宽 41.1 米,高 37.7-41.1 米,于 2009 年 4 月 20 日开工,基坑土方开挖约 4 万 m3,桩基 99 根,现完成 10 层以上锚杆、土钉、锚索喷射砼浇注。

主厂房于2009 年 5 月 25 日开工,独立基础混凝土浇筑、基坑回填土已完工。

产品煤巷道于 2009 年10 月 18 日开工,已完成掘进进尺 274 米。

浓缩车间土方开挖 1.7 万 m3,现底板暗道垫层完工,正在进行钢筋绑扎。

机修车间及材料库累计土方开挖 2.1 万 m3,正进行夯扩桩施工。

产品煤槽仓至铁路装车站801带式输送机栈桥累计土方开挖20万m3,正进行桩基施工准备。

产品煤槽仓位于黄土地层,仓底位于地下水位以下,仓体部位地基属半挖半填施工,地层含有红土软弱夹层,支护采用锚杆、锚索、钢筋网、喷混凝土、加筋土及钢筋混凝土侧墙等联合支护方式,形式多样,结构特殊,地质条件复杂,使用期间工况复杂,场地存在的大量填方、露天坑和开挖均会引起环境水文、地质条件变化,为保证工程安全,采用PFEPG进行基础和结构的多场耦合力学分析,通过计算机仿真,用于指导设计和安全运行。

本项目与中煤西安设计工程有限责任公司合作,进行了槽仓三维非线性有限元力学分析,根据原位监测成果进行反分析。

某大型工程溜槽设计及有限元分析

某大型工程溜槽设计及有限元分析

某大型工程溜槽设计及有限元分析摘要:为保证基础底板浇筑的整体性,采用一次性连续无缝浇筑施工技术,运用溜槽施工工艺和斜面分层浇筑法,合理的溜槽设计,支撑架的安全显得尤为重要,本文结合实际工程,运用MIDAS/gen有限元软件对溜槽的设计及其支架的设计进行验算分析,以保障施工安全。

关键词:连续无缝浇筑施工技术;溜槽;有限元;支架验算1工程概况某工程大体积底板混凝土采用一次性浇筑,具有体积大,施工工艺复杂等特点,同时对混凝土材料的要求较高,需要混凝土具备低热量、低收缩及抗裂性能好等多方面性能。

为保证混凝土的浇筑质量,掺和适量粉煤灰混凝土以提高混凝土的性能,采用溜槽施工工艺和斜面分层浇筑法。

溜槽顾名思义通常指在地面上的从高处向低处运输混凝土的槽,内面光滑,混凝土能自动溜下。

溜槽下端用脚手架做支撑,其单立杆3排脚手架,脚手架支设在上焊500mm长钢管的角钢支架上,脚手架的立杆横距1.5m,纵距1.5m,横杆步距1.5m,并根据实际搭设高度及荷载情况进行计算后确定。

整个施工过程及工艺底部脚手架支撑的设计对整个溜槽的安全性能具有关键作用。

2算例分析2.1有限元模型的建立利用Rhionceros对溜槽、支撑架系统建立三维模型,并将三维计算模型导入MIDAS/Gen有限元计算软件,赋予截面属性,施加相应荷载工况进行理论分析和计算。

2.2 根据工程中的实际情况,构件材料及单元类型如下:2.3荷载工况及边界条件自重荷载由Midas/gen有限元软件自动生成,考虑到混凝土下落时会产生惯性力,对溜槽施加2倍的重力荷载沿溜槽向下的分力,即1.22KN/m。

根据所提供资料、现场的实际情况,采用三种荷载工况进行组合,荷载组合如下表。

边界条件是有限元分析中的一个关键步骤,能有效的模拟实际施工状态,立柱顶底部有效的承担竖向荷载,故约束住竖直方向的自由度,即Z方向上的自由度;而缆风绳一端与脚手架支撑结构相连,另一部分锚固在地面,约束其地面一端xyz三个方向的自由度;溜槽两端约束z方向的自由度较符合实际情况。

普通混凝土 U 型渡槽槽身有限元分析

普通混凝土 U 型渡槽槽身有限元分析

普通混凝土 U 型渡槽槽身有限元分析摘要:梁式渡槽槽身结构的计算方法一般分为普通梁理论方法及空间弹性力学方法,渡槽槽身的跨宽比不小于 4 时,可采用梁理论方法计算,跨宽比大于 4 时,应采用空间弹性力学方法计算。

本文采用 Midas FEA 空间有限元软件,对某灌区工程渡槽中 15m 跨径的普通混凝土U 型槽身结构进行了整体有限元分析,并得出U 型槽身各工况下内力状况,为槽身纵向及横向的配筋提供依据。

关键词:梁理论分析;U 型渡槽;空间有限元分析概述渡槽设计流量 23.8m3/s,设计水深 2.87m,加大流量 28.56m3/s,加大水深 3.22m。

槽身采用 15m 跨径普通混凝土 U 型结构,槽身内侧过水断面半径 2.6m,壁厚 260mm,直段高度 1.25m,槽身高 4.37m。

槽身采用 C30(1)混凝土,采用支架现浇方式进行施工。

计算方法本文采用空间有限单元法对 15m 跨径普通混凝土U 型槽身各计算工况进行整体分析。

计算假定及边界条件(1)混凝土结构受力后应力应变符合线弹性假定。

(2)温变场对结构的应力场影响较小,本计算忽略不计。

(3)栏杆及人行荷载在模拟时直接加结点荷载。

(4)渡槽支座处采用简支约束。

(5)渡槽基础沉降在模拟时直接加支座沉降位移。

计算模型计算模型采用空间直角坐标系,以顺水流方向为 X 向,指向下游为正;垂直水流向为Y 向,指向左岸为正;竖直向为 Z 向,指向上为正。

图 1 槽身整体模型单元网格图计算模型:取龙城渡槽 15m 跨普通混凝土槽身整体结构作为计算对象。

单元数量:实体单元 19211 个;节点数量:25230 个;支座边界条件数量:4 个;施工阶段:1 个。

有限元计算模型见图 1。

工况及荷载组合1)空槽荷载组合工况(基本组合):恒荷载 + 人群荷载+ 沉降;2)设计水荷载组合工况(基本组合):恒荷载 + 人群荷载 + 设计水荷载+ 沉降;3)加大水荷载组合工况(偶然组合):恒荷载 + 人群荷载 + 加大水荷载+ 沉降;4)满槽水荷载组合工况(偶然组合):恒荷载 + 人群荷载 + 满槽水荷载+ 沉降;根据渡槽槽身受力情况,渡槽槽身的应力主要由是结构自重、水重引起,空槽工况下,结构受力最小,该工况并不是控制工况,本次计算仅对设计水深工况、加大水深工况及满槽工况进行计算。

某大型高效沉降槽有限元分析计算及结构优化

某大型高效沉降槽有限元分析计算及结构优化

某大型高效沉降槽有限元分析计算及结构优化曹万秋【摘要】高效沉降槽是氧化铝生产过程中结构比较复杂的大型设备,设备整体重量重约几百吨左右,如何有效地降低整个设备的重量减少投资,同时又要确保整个设备的强度及稳定性满足实际生产要求,对于氧化铝厂安全生产至关重要.由于结构复杂,常规算法很难进行详尽的计算和分析.本文采用有限元分析软件ANSYS进行了分析计算,与类比法设计进行比较,最后根据计算结果和设计经验进行优化,保证设备的安全运行,同时减少投资.【期刊名称】《有色设备》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】4页(P32-35)【关键词】沉降槽;强度;稳定性;ANSYS【作者】曹万秋【作者单位】沈阳铝镁设计研究院有限公司,辽宁沈阳110001【正文语种】中文【中图分类】TF3510 前言高效沉降槽是氧化铝生产过程中比较复杂的大型设备,其结构复杂,对于整个氧化铝生产系统的运行起着至关重要的作用[1],设备重量达到几百吨左右,如何减轻重量减少投资进行优化设计,同时保证安全运行是设计者一直追求的目标[2]。

因此,降低设备重量后的沉降槽能否满足实际生产需要,需要进行分析计算,常规算法对于这种大型设备来说难以完成计算,本文采用有限元分析软件ANSYS进行分析计算,同时与常规设计进行互补,确保设备运行的安全性。

1 目前现场使用设备与本文优化后设备对比原有设计槽体锥体厚度为20 mm,现在锥体加两圈扁钢加强环(如图1所示),锥体厚度由20 mm降低为14 mm,锥体重量降低约9 t左右,新增两圈扁钢重量约1.4 t左右,那么锥体部分整体降低约7.6 t。

图1 沉降槽锥底加强图现有设备内圈立柱型钢采用HK400c,每延米重量约256 kg,本文计算采用HW400×400型钢,每延米重量约172 kg,同时采用顶部和底部加强结构。

内圈立柱单根节约材料重约294 kg,共计18根,共计节约材料量5.29 t。

工程有限元实例分析

工程有限元实例分析

溜槽挡板槽帮的有限元分析摘要:本文根据刮板输送机溜槽在煤矿井下推溜工况下时的受力情况,对溜槽挡板槽帮建立力学模型。

根据计算得溜槽挡板槽帮最大的载荷值及其作用部位,结合Solidworks和ABAQUS软件强大的CAD/CAE功能建立挡板槽帮的实体模型并对其进行有限元分析。

根据溜槽在井下的实际工作情况,重点分析挡板槽帮的凹、凸端头和推移耳这三个部位的强度。

通过有限元分析,明确挡板槽帮在实际工作中易损部位,并为槽帮的焊接制造提供建设性建议。

关键词:刮板输送机;溜槽挡板槽帮;ABAQUS有限元分析Chute Baffle Slot for Finite Element AnalysisAbstract: In this paper, according to the stress situation of scraper conveyor chute in coal mine underground pushing conditions, establishing the mechanical model of chute baffle slot. Based on the calculation of chute baffle groove for maximum load value and its location, solid and finite element analysis model is established for the baffle slot combining with SolidWorks and ABAQUS software with powerful function of CAD/CAE. In the light of the chute's actual working situation in the mine, taking the strength analysis for baffle of concave convex end and passes the ear of the three parts as emphasis. By the finite element analysis, the baffle vulnerable in practical work site can be clear, so as to help the groove welding manufacturing provide constructive advices.Key words: scraper conveyor; baffle; ABAQUS finite element analysis1引言多年来的生产实践证明,刮板输送机事故影响生产时间为工作面其他设备之首,占工作面事故时间的25%~50%[1]。

大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式.

大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式.

大型渡槽抗震分析中流体的位移有限元模式摘要:利用弹性体与流体位移运动方程的相似性,将弹性体有限元模式直接用于流体有限元计算,使得整个渡槽流—固耦合系统具有统一的有限元计算模式。

数值计算表明,这种流体有限元模式计算简便,易于工程应用,具有较好的计算精度,满足工程计算的要求。

关键词:大型渡槽抗震分析流体位移有限元我国目前在建的广东省东江—深圳供水改造工程建有3座大型渡槽,其设计流量为90m3/s,是目前国内在建的流量最大的渡槽,已经开工的南水北调工程将有更多的、流量更大的大型渡槽,这些大型渡槽都面临着同一个问题——onclick="g('结构');">结构抗震,如何评估地震对渡槽onclick="g('结构');">结构的作用与影响,是渡槽onclick="g('结构');">结构设计中的重要问题。

大型渡槽中水量大,流体重量与onclick="g('结构');">结构重量相当或甚至超过onclick="g('结构');">结构重量,在地震及脉动风作用下,槽内水体的大质量运动会对渡槽onclick="g('结构');">结构的动力特性及地震、脉动风反应产生重要影响,因此流体的作用是不可回避且必须加以考虑的问题。

渡槽体系振动时,流体会伴随着onclick="g('结构');">结构的振动而产生晃动,反过来流体的晃动又将对onclick="g('结构');">结构的振动产生影响,这是一个较为复杂的流体—onclick="g('结构');">结构相互作用问题。

矩形水槽冲压成形有限元分析与研究

矩形水槽冲压成形有限元分析与研究

冲压成形越来越多地应用在汽车制造业及其它工业中。

矩形件是板材成形中的一种典型件,因此研究影响矩形水槽冲压成形的各种因素是非常重要的。

本课题利用Dynaform对矩形水槽拉深进行了因素影响的有限元仿真分析。

通过改变各工艺参数,研究分析矩形件冲压成形的成形极限、板料的变薄及增厚情况,找出最优的分块压边圈方案,得出压边力、速度、凹模圆角半径、凹模转角半径等工艺参数的较优组合,可以有效地提高矩形件的冲压成形性能,为现实中零件的设计和生产提供一个可行的方案。

关键词板料成形矩形水槽有限元分析Title Finite Element Analysis and Research of RectangularTank StampingAbstractStamping is increasingly used in automobile manufacturing and other industries. Rectangular part is one of the typical workpieces in sheet metal forming process. It is very important to study on various factors which affecting stamping rectangular tank.The finite element analysis of the factor which affecting rectangular tank drawing is simulated via Dynaform. By changing the process parameters, the depth of forming, the changing of thickness and thinness during the forming process is analyzed. The optimal block the blank holder scheme is founded.A suitable combination of factors which includes blank holder force, punching speed, the die fillet radius, the die corner radius is gotten. Thus,it can effectively improve forming performance of rectangular piece.A feasible option is provided for the real part of the design and production. Keywords Sheet metal forming Rectangular tank Finite element analysis目录1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 矩形件冲压成形研究现状 (1)1.3 主要研究目标及内容 (2)1.4 论文的组织结构 (3)2 矩形件冲压成形工艺理论分析 (4)2.1 矩形件冲压成形理论 (4)2.2 矩形件冲压成形工艺特点 (5)2.3 影响矩形水槽冲压成形的因素 (6)2.4 本章小结 (6)3 基于有限元的矩形水槽拉深成形建模与仿真 (8)3.1 Dynaform简介 (8)3.2 基于Dynaform的矩形水槽冲压成形模拟的流程 (9)3.3 矩形件成形仿真 (10)3.4 本章小结............................................. 错误!未定义书签。

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