烏東德水電站泄洪洞工作閘門為弧型閘門,具有孔口尺寸大、水頭高、流速大、局部開啟運行的特點,研究閘門在流激振動下的動力特性具有重要意義。運用數(shù)值模型和物理模型相結合的方法進行了仿真模擬和試驗研究,綜合評估了閘門的流激振動安全性。結果表明:兩種模型得到的7階以內閘門自振頻率較為接近,且振型相同,相互驗證了彼此的可靠性;物理模型試驗應力結果與數(shù)值計算結果較為接近,閘門支臂和橫梁等主要構件的動靜疊加應力不超過157 MPa,閘門下支臂與支鉸連接部位腹板處測點應力較大,但未超過局部承壓容許應力值。

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【部分圖文】：

圖1泄洪洞弧形閘門門體結構(單位:mm)

工作閘門的材質為低合金結構鋼Q345B,依據(jù)相關規(guī)范[14],厚度為16～40mm的鋼板組別為第2組,鋼材抗拉、抗壓和抗彎的容許應力為225MPa,抗剪容許應力為135MPa,局部承壓容許應力為335MPa;因該工程等級屬于大型工程,調整系數(shù)取0.9,局部承壓容許應力不乘....

圖2閘門三維實體模型

采用六面體實體單元(單元類型:solid185)對鋼閘門三維實體模型進行網(wǎng)格劃分,閘門三維有限元單元網(wǎng)格模型如圖3所示;閘門有限元模型的網(wǎng)格尺寸為0.1m,節(jié)點總數(shù)為523813,單元總數(shù)為982898。圖3閘門三維有限單元網(wǎng)格

圖3閘門三維有限單元網(wǎng)格

圖2閘門三維實體模型鋼閘門的材料為Q345B,物理力學參數(shù)取:彈性模量2.1×105MPa,密度7.8×103kg/m3,泊松比0.3。

圖4閘門的位移邊界條件

閘門在65.0m設計水頭作用下的有限元靜力計算邊界條件為:鋼閘門的左右兩支鉸的中心軸進行全位移約束,但不約束轉動自由度,即允許發(fā)生轉動。同時,對閘門底部與泄洪洞接觸面進行豎直向(坐標軸Y方向)位移約束,如圖4所示。有限元靜力計算荷載為:除自重外,閘門承受65.0m設計水頭的靜....

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