李蓓蓓[1]2003年在《船闸人字门有限元分析》文中研究表明通过有限元分析软件Ansys对某工程船闸人字门的实体模型进行建模，采用了一些特殊的处理方法以便于该模型的网格划分和求解。并且对船闸人字门的应力、变形进行了分析计算。以某船闸工程的人字门为例，把《水利水电工程钢闸门设计规范DL/T5013-95》(以下简称《规范》)算法的结果与有限元算法的结果相比较。计算结果表明，有限元算法的结果与《规范》算法的结果有一定的差异，分析产生这种情况的原因，指出了《规范》算法的一些缺陷，进而说明了有限元算法的优点，并分析了该人字门的动态特性。在此基础上提出了用软件Ansys分析船闸人字门过程中存在的一些问题。
陈文龙[2]2003年在《船闸人字门可视化CAD集成系统研究》文中认为人字门是船闸闸门最常用的形式，其设计复杂，任务繁重，出图量大。本文根据水工金属结构CAD研究现状，着眼于国内船闸人字门的主要结构形式，借鉴了相关CAD系统的开发经验，研制开发了一套船闸人字门可视化CAD集成系统(RZMCAD系统)。主要研究内容如下： 1、研究探讨了CAD的系统结构；根据人字门的设计过程特点，研究采用了集平面结构设计——空间有限元分析——施工图绘制于一体的并行结构设计方法。系统研制选用了当前流行的VB、VF、VBA等开发工具混合编程，使系统具有友好的用户界面和高效的计算能力。 2、研究了基于AutoCAD平台的VBA二次开发技术，进行了金属闸门可视化空间有限元分析系统的开发。针对平面金属闸门的结构特点，提出了适用于平面金属闸门有限元建模的HHU超单元技术，实现了剖分参数的可视化方式输入，大大提高了平面闸门有限元建模的效率和准确性。 3、依据现行的《水利水电工程钢闸门设计规范》、《船闸设计规范》、《水电站机电设计手册》，综合相关的钢结构设计原理，研究了人字门的平面结构设计计算方法并研制开发了融入智能因素的人字门平面结构设计子系统。 4、运用空间薄壁结构有限元理论，建立了能真实模拟人字门运行过程变形和应力规律的空间薄壁结构有限元数学模型；根据人字门的结构特点，研究了人字门参数化前后处理技术，开发了人字门空间有限元分析子系统，并进行了工程实例的有限元分析计算。 5、探讨了人字门参数化绘图的程序开发技术，研究建立了水工金属结构图形库，开发了人字门施工图绘制子系统，实现了人字门施工图的自动绘制。
程小龙[3]2013年在《船闸人字门结构有限元分析》文中研究指明内河水运是国家综合运输体系和水资源综合利用的重要组成部分。加快推动水运事业，不仅符合环境友好型社会建设总体要求，而且促进了经济社会可持续发展。目前，随着国民经济迅速发展和综合实力的不断增强，水运工程基础设施薄弱以及船闸现实功能缺陷，已经很难满足国内水路运输形势的要求。在这种紧迫的局势下，船闸的设计和建设将会面临更为严峻的考验。人字闸门作为船闸最为复杂的部分，在船闸中发挥着不可替代的作用。闸门的经济适用和安全高效直接关系着船闸运行效率和建造成本。所以，对人字闸门的不断研究显得日益重要。为了实现船闸人字门更为合理的设计，以及对设计成果准确的评估和优化，本文以萨拉康水电站船闸为工程背景，基于通用的Ansys有限元软件，开展了对人字闸门的初步研究。首先介绍了船闸的工程概况、有限元基本原理和使用的有限元软件Ansys的相关功能。然后根据规范对闸门的主要部件进行设计，得出人字闸门基本参数，在此基础上对闸门进行有限元数值模拟。模拟过程主要有：建立实体模型、定义单元类型和实常数、网格划分、施加载荷以及计算分析等。利用Ansys实体和CAD叁维实体模型建立有限元模型。实体模型的定义主要是采用solid45单元属性，有限元模型根据部件的要求分别采用shell63、solid45和beam188等单元属性。闸门施加荷载时，主要考虑正常通航水位下的静水压力。根据模拟得出的人字闸门的应力应变结果，对整体闸门结构的强度和刚度进行评定。利用有限元模型对闸门进行结构动力学分析，根据模态分析的基本理论和结构自振特性，研究人字闸门自振的应力应变状态。最终确定闸门结构的安全可靠性。
赵凌宇[4]2014年在《波浪荷载作用下船闸人字门结构疲劳分析》文中进行了进一步梳理船闸人字闸门因其结构形式布置合理、运行方便可靠、闸门启闭力小以及节省材料等优点,已经成为大中型船闸的主要工作门型。在实际运行过程中,船闸人字门存在疲劳开裂问题。国内外学者对大型船闸人字门开展有限元研究分析和水弹性材料的模型试验,主要是基于人字闸门的结构内力计算,鲜有涉及人字门运行后的疲劳开裂研究。因此,在采用适当的分析方法对船闸人字闸门进行结构内力计算的基础上,进一步展开对结构疲劳的研究,并提出合理的抗疲劳措施,具有较重要的理论及实际意义。本文利用ANSYS有限元软件建立人字闸门叁维空间结构有限元模型,针对依托工程选取不同工况进行有限元分析计算,并基于结构疲劳理论,首次引入FE-SAFE疲劳计算软件对人字闸门进行疲劳寿命分析,主要结论如下：1、设计工况下,人字闸门的整体结构朝下游侧凸出,结构变形和应力呈现对称分布趋势,整体最大折算应力与最大变形均位于面板中下部。面板结构起到挡水和传递荷载的重要作用,在局部位置如面板与主梁连接处存在应力集中现象。主梁结构为主要受力构件,其最大折算应力出现在主梁端部,最大变形出现在主梁结构跨中处,腹板处应力值远大于上下翼缘,易发生翘曲变形。2、高水工况下,闸室内外水位较高,静水荷载作用于闸门的范围更广,闸门整体最大折算应力与最大变形均位于面板中上部。由于人字闸门主横梁按等荷载布置,上部主梁间距更大,导致上部结构的内力及变形也随之增大。两种工况下结构整体最大变形相差54.41%～68.69%,整体折算应力相差55.65%～64.08%,二者应力和变形的变化趋势相差甚大。3、波浪荷载作用下闸门的疲劳分析结果表明,疲劳破坏主要出现在面板与主横梁连接处与主横梁端部。波高值从0.1增大到1.5m时,人字闸门疲劳对数寿命值相差42.3%。波高值线性递增时,人字闸门疲劳循环次数按指数级递减。4、其他影响因素分析表明,残余拉应力导致人字闸门疲劳强度降低,残余压应力存在时结果反之；材料表面参数与闸门疲劳寿命成反比,表面参数小于1.5时,结构疲劳寿命递减速度快,而这之后递减趋势变缓。5、在人字闸门设计时,可从结构选材、局部设计、残余应力控制、降低应力幅值以及减小材料表面参数等五个方面提高结构抗疲劳强度。
张旭东[5]2017年在《基于船闸人字门的振动信号分析方法研究》文中认为船闸人字门是航运枢纽中最重要的结构体之一,承担着航运通道的作用,具有启闭频繁,承受载荷大的特点。在工作运行中受到风浪、动水载荷、启闭机牵引等复杂环境因素的影响而产生非平稳振动现象,若振动频率接近人字门的固有频率则会引发共振,当振幅过大时会给门体带来结构性损伤,直接威胁船闸的正常工作运行和上下游通航船只的安全。本文对船闸人字门运行中的非平稳时变振动信号进行系统地处理与分析,从振动信号中提取结构体的运行特征信息,旨在对人字门的工作运行情况进行检测与分析。本文以葛洲坝3#船闸下游人字门为研究对象,对其进行了结构分析、工作运行状态分析和振动成因分析,并借助有限元分析软件对其进行模态分析,搭建振动信号采集系统,并对振动数据进行预处理消除噪声和干扰,比较各方法的消噪性能,对振动信号进行时域分析和时频域联合分析,完成了以下工作:(1)系统分析了船闸人字门的结构、工作状态以及振动信号产生的原因,对人字门进行叁维模型的建立并采用ANSYS软件进行模态分析,计算出人字门的固有频率与振型图,为分析人字门的振动信号提供基础。(2)设计并搭建了葛洲坝3#船闸人字门振动信号采集系统的软硬件模块,确定传感器布设方案,编写基于Labview的上位机软件系统,对船闸人字门的振动数据进行现场采集和存储,给出一种实测有效的人字门振动信号采集方案。(3)采用目前主流的预处理方法尽量去除人字门实测振动信号的趋势项和环境噪声,减低各干扰因素对真实信号的影响,并比较各方法的消噪性能。对振动数据进行时域参数分析,采用短时傅里叶变换、小波变换、希尔伯特黄变换对信号进行时频联合分析,分析并合理解释船闸开关门和充泄水时的时域参数以及时频分布的变化情况,研究表明船闸人字门的运行状态处于安全范围内,且从振动角度对人字门进行检测的方法是可行且有效的。
田启华, 汤伟毕, 李梅[6]2014年在《基于Isight和Ansys软件的船闸人字门结构优化设计》文中指出针对目前船闸人字门自重很大而引起闸门顶枢和底枢等关键部件变形磨损等问题,以船闸人字门自重最小为目标函数,以人字门的各面板、腹板厚度和主横梁、背拉杆截面参数为设计变量,以人字门的尺寸参数、最大应力和一阶模态频率为约束条件,根据实际情况建立了船闸人字门结构优化数学模型,基于Isight优化平台和Ansys有限元分析软件对某大型船闸人字门结构进行优化设计。结果表明,优化后的人字门重量较初始设计时减轻了25.3%,既节省了材料成本又保证了船闸人字门的稳定性要求。
陈文龙, 张燎军, 翟利军, 矫桂娥[7]2002年在《船闸人字门CAD系统研究》文中指出对船闸人字门CAD系统的设计方法进行了研究 ,探讨了相关的设计问题 .结果表明 :采用VB ,VF ,Access多种语言混合编程方法进行船闸人字门CAD系统开发 ,使系统既具有友好的人机交互界面 ,又有高效的计算能力 ;采用先进的薄壁结构有限元方法进行人字门的空间结构分析 ,真实反映了闸门的变形和应力 ,从而能更好地进行优化设计 ;数据库应用将设计模块和图形绘制模块相分离 ,提高了系统的可靠性和编程效率 ,同时也有利于设计资料的保存
尹东[8]2016年在《基于光纤光栅的船闸人字门应变监测系统设计》文中指出长江航运连接我国西南、华中、华东叁大经济区,货运量占全国内河运量的80%以上,素有"黄金水道"的美誉。叁峡、葛洲坝作为长江中上游重要节点的水利枢纽,随着近年长江航运事业的高速发展,船闸年通过量增速迅猛,对长江黄金水道航运功能的关键性作用日益彰显。但船闸常年工作于复杂水域环境,受涌浪、动水载荷及水下门体两侧巨大水压等共同作用,船闸人字门的AB杆、背拉杆、门体水下区域及底止水封座板等钢性结构部件反复发生局部受力集中/释放,在船闸长期满负荷甚至超负荷运转状况下将可能带来破坏性影响。因此对船闸人字门应力集中发生区域,特别是水下日常难以进行维护检修区域进行应力/应变实时在线监测,及时发现门体结构损伤并评估其安全性,对提高通航效率,保障航道运输安全,具有重要意义。本文围绕葛洲坝3#船闸,在对船闸人字门门体应变发生状况进行详细分析的基础上,将光纤光栅传感器应用于船闸人字门水下应变监测系统,实现了对船闸人字门应力/应变状况的远程实时在线监测,具体工作包括:(1)采用叁维建模和有限元分析相结合的方法,将船闸人字门的工作状态建立一个模型,模拟人字门开关门和充放水过程,通过ANSYS Workbench软件,对人字门进行结构分析,确定船闸人字门各个部件在不同工作状态下的应变集中区域,从而确定监测区域,对人字门上的传感器布置位置提供理论支持。(2)基于光纤光栅传感器搭建了船闸人字门应变监测系统,主要包括光纤光栅应变采集模块,软件系统模块。应变采集模块主要实现信号的采集功能,解调模块主要实现将采集到的光信号转化为电信号,将模拟信号转化为数字信号,软件系统模块主要实现对整个系统的控制,数据的采集、显示、保存和对比等功能。系统搭载基于Labview的显示界面和控制系统,通过折线图,颜色和具体数值叁种不同显示方式实时显示各个位置的传感器数据,并保存在指定路径,当有传感器的数值超过阈值时,系统便会发出警报,工作人员可通过软件的数据回放功能查看历史数据。
毛波[9]2017年在《船闸人字门应变数据处理系统设计》文中研究说明叁峡葛洲坝船闸人字门常年工作在低速重载的复杂水域环境中,随着闸门的频繁启闭,加上动水载荷和门体两侧巨大的水位差压力的共同作用,会在人字门的局部区域反复发生应力的集中与释放,很容易对门体结构造成疲劳损伤,当结构损伤累计到一定程度时,就会出现门体病态和险情,不仅影响通航,还会造成严重的经济损失。因此正确有效的监测并评估船闸人字门等大型水利金属结构的应变状况,具有极其重要的现实意义。本文主要针对葛洲坝3#船闸下游人字门进行健康状况的远程监测,基于结构分析的结果,在人字门关键位置布设应变传感器,实现了应变状况的在线实时监测,并取得了一系列有效成果。本文研究内容主要包括:(1)根据船闸人字门结构及其工作机理,建立人字门叁维模型,结合有限元分析的方法,采用ANSYS-Workbench软件对船闸人字门进行结构分析,确定人字门在运行过程中的应力集中区域,为传感器的布设方案提供理论依据。(2)提出了一种船闸人字门应变在线监测系统的总体框架和实现方法,并基于Labview语言设计了包括后端进程控制模块和前端显示界面的软件系统,实现了船闸人字门应变数据的实时采集、传输、显示与存储。(3)采用算术平均滤波、加权平均滤波和小波阈值法对应力/应变数据进行时域平滑和去噪处理,并对人字门在一个完整通航周期内的应力变化规律进行分析。最后求取各个阶段中的应力最值,与设置的人字门结构材料的许用应力阈值做对比,进而判断人字门应力变化是否在合理范围之内。(4)通过快速傅里叶变换和短时傅里叶变换对应变/应力数据的频域和时频特性进行分析,得出各个阶段的激励频率,与人字门前六阶固有频率进行比较,用以评估人字门在运行过程中是否存在共振隐患。
徐海峰[10]2007年在《船闸人字门空间结构分析及安全评价研究》文中研究指明人字钢闸门是通航建筑物中运用最广泛的门型之一。因其具有启闭力小、构造简单、操作方便等优点，故在国内的船闸工程上得到了广泛的应用。随着水运业的不断发展，船舶运量及船型均呈逐渐加大的趋势，船舶与闸门的摩擦及碰撞的事故时有发生，严重危机了水运交通安全、船闸的安全运行及黄金水道水路运输的经济命脉。因此，对船闸人字门进行在船舶撞击力作用下的安全评估及结构分析，从而对现役闸门进行安全加固及对新建船闸人字门进行合理设计，是一项具有重要实用价值的研究课题。 本文主要研究了人字钢闸门在船舶撞击力作用下的受力特性。首先对泗阳一、二线船闸人字闸门受撞击问题进行了广泛而深入的调查和分析；分析了引起闸门受撞破坏的原因，提出了开展闸门受撞分析的方法和思路。介绍了人字闸门这类板、梁、杆空间组合结构的有限元分析的原理和方法。在此基础上通过对比国内、外关于船舶与船闸撞击力的计算规定，确定采用撞击力的大小和方向。 本文采用大型有限元分析软件ANSYS对泗阳一、二线船闸下游人字闸门，在不同工况和撞击力作用下进行了有限元分析，通过对比加固前后人字闸门有限元计算结果，验证了船闸人字钢闸门的防撞功能以及加固后船闸闸门的抗撞效果，从而对人字门设计中需加强的部位和加强的方式、方法提出了合理建议。 针对闸门设计中常用的平面体系计算方法，分析了人字门钢面板参加主(次)梁工作的有效宽度。通过有限元分析得出面板参加主梁工作的有效宽度系数，并与文献中建议值进行对比，从而得到较为准确反映剪力滞后效应的面板参与主梁工作的有效宽度系数。
参考文献：
[1]. 船闸人字门有限元分析[D]. 李蓓蓓. 河海大学. 2003
[2]. 船闸人字门可视化CAD集成系统研究[D]. 陈文龙. 河海大学. 2003
[3]. 船闸人字门结构有限元分析[D]. 程小龙. 重庆交通大学. 2013
[4]. 波浪荷载作用下船闸人字门结构疲劳分析[D]. 赵凌宇. 重庆交通大学. 2014
[5]. 基于船闸人字门的振动信号分析方法研究[D]. 张旭东. 大连海事大学. 2017
[6]. 基于Isight和Ansys软件的船闸人字门结构优化设计[J]. 田启华, 汤伟毕, 李梅. 水电能源科学. 2014
[7]. 船闸人字门CAD系统研究[J]. 陈文龙, 张燎军, 翟利军, 矫桂娥. 河海大学学报(自然科学版). 2002
[8]. 基于光纤光栅的船闸人字门应变监测系统设计[D]. 尹东. 大连海事大学. 2016
[9]. 船闸人字门应变数据处理系统设计[D]. 毛波. 大连海事大学. 2017
[10]. 船闸人字门空间结构分析及安全评价研究[D]. 徐海峰. 河海大学. 2007
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