發(fā)布時間：2017-10-19 00:33

  本文關鍵詞：弧形鋼閘門自振頻率及支臂穩(wěn)定性分析

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【摘要】：懷柔水庫西溢洪道是懷柔水庫重要的水工建筑物組成部分。懷柔水庫西溢洪道閘的閘門型式采用弧形鋼閘門,其主要尺寸為12m×6.3m(寬×高),采用固定卷揚式啟閉機啟閉。其主要功能是防洪蓄水,其運行工況主要為全開、全閉兩種狀態(tài)。本文簡要闡述了有限元法的原理及分析過程,介紹了ANSYS有限元軟件的基本情況,引入基于ANYS平臺的結構自振頻率和結構穩(wěn)定性分析原理。借助ANSYS有限元分析軟件,本文建立了懷柔水庫西溢洪道弧形鋼閘門有限元分析模型,計算了閘門閉門到底和閘門提升兩種狀態(tài)下的自振頻率,并分析比較了兩種狀態(tài)下的自振頻率變化規(guī)律。同時利用特征值屈曲分析方法對支臂穩(wěn)定性進行了分析,計算得出了支臂前十階的臨界屈曲荷載及失穩(wěn)模態(tài),并總結了支臂相關參數(shù)對支臂穩(wěn)定性的影響變化規(guī)律。本文得出了懷柔水庫西溢洪道閘弧形鋼閘門的自振頻率及支臂穩(wěn)定性的分析結果,從而為閘門的安全有效運行管理提供技術支撐,同時得出的支臂穩(wěn)定性變化規(guī)律為弧形鋼閘門的設計提供借鑒參考。本文主要結論如下:1、在閘門完全關閉到底的狀態(tài)下,閘門幾乎不存在發(fā)生共振的可能性。但在閘門剛剛提門開啟的狀態(tài)時,閘門發(fā)生共振的可能性大大增加。2、除第1階自振頻率有較大差異外,兩種狀態(tài)下的其他各階頻率基本相同,振型也基本類同。并且隨著階數(shù)的增加,自振頻率也相應增大。3、兩種狀態(tài)下,如閘門發(fā)生共振,振動情況都相當嚴重,因此應對閘門發(fā)生共振的可能性給予充分關注,適當時采取措施避免共振發(fā)生。4、閘門支臂主梁在發(fā)生結構失穩(wěn)時,其主要形式為支臂主梁繞其翼緣平面的變形。前十階屈曲模態(tài)主要表現(xiàn)為支臂上主梁的失穩(wěn)變形,且前十階的臨界屈曲荷載基本相同。并且失穩(wěn)變形值隨著階數(shù)的增加而逐漸減小。5、支臂主梁的各參數(shù)中以支臂主梁腹板高度的變化對支臂穩(wěn)定性影響最大,翼緣寬度次之。其他因素如支臂夾角、立柱截面中的腹板高度、翼緣寬度、斜支桿的直徑和壁厚大小的變化都對支臂穩(wěn)定性幾乎無影響。
【關鍵詞】：弧形鋼閘門 ANSYS 自振頻率 支臂 穩(wěn)定性分析
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV663
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 引言8
• 1.2 工程背景概況8-10
• 1.3 研究目的和意義10-11
• 1.4 主要研究方法及進展11-13
• 1.4.1 閘門振動11-13
• 1.4.2 支臂穩(wěn)定性13
• 1.5 本文工作路線13-15
• 第2章 ANSYS計算結構自振頻率及穩(wěn)定性分析原理15-19
• 2.1 有限元法15
• 2.2 ANSYS軟件15-16
• 2.3 結構自振頻率16-17
• 2.4 結構穩(wěn)定性分析17-18
• 2.5 本章小結18-19
• 第3章 弧形鋼閘門有限元模型的建立19-21
• 3.1 弧形鋼閘門有限元分析模型19-20
• 3.2 本章小結20-21
• 第4章 弧形鋼閘門自振頻率計算及結果分析21-32
• 4.1 閘門閉門狀態(tài)時的自振特性分析21-26
• 4.2 閘門剛剛提升狀態(tài)時的自振特性分析26-31
• 4.3 兩種狀態(tài)閘門自振特性分析比較31
• 4.4 本章小結31-32
• 第5章 支臂穩(wěn)定性分析32-44
• 5.1 閘門支臂特征值屈曲分析32-35
• 5.1.1 支臂建模32-33
• 5.1.2 支臂特征值屈曲分析結果33-35
• 5.2 支臂參數(shù)對支臂穩(wěn)定性的影響分析35-43
• 5.2.1 閘門支臂夾角對臨界屈曲荷載的影響36-37
• 5.2.2 閘門支臂主梁截面尺寸對臨界屈曲荷載的影響37-39
• 5.2.3 閘門支臂立柱截面尺寸對臨界屈曲荷載的影響39-41
• 5.2.4 閘門支臂斜支桿截面尺寸對臨界屈曲荷載的影響41-43
• 5.3 本章小結43-44
• 第6章 結論與展望44-46
• 6.1 研究總結44
• 6.2 需進一步開展的工作44-46
• 參考文獻46-48
• 致謝48-50
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果50

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本文編號：1058033