本文關(guān)鍵詞：主縱梁式弧門樹狀柱找形及其強(qiáng)度穩(wěn)定分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：弧形鋼閘門是水工建筑物中最重要的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。主要用于關(guān)閉、開啟過水孔口,以控制水位、調(diào)節(jié)流量、排放泥沙等,其運(yùn)行情況直接關(guān)系到整個(gè)樞紐工程的安全。隨著水利水電事業(yè)的快速發(fā)展和機(jī)械制造業(yè)水平的提高,水利工程規(guī)模也不斷擴(kuò)大,弧形鋼閘門的尺寸也越來越大。調(diào)查結(jié)果表明弧形鋼閘門的破壞大多是由支臂的失穩(wěn)造成,因而研究一種穩(wěn)定性好、安全性高的新型支臂結(jié)構(gòu)弧形鋼閘門具有重要的科學(xué)意義。應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化的方法得到樹狀柱式支臂結(jié)構(gòu)弧形鋼閘門,其中樹狀柱式支臂結(jié)構(gòu)傳力路徑合理、承載能力高,可有效減小支臂計(jì)算長度系數(shù),并降低材料的用量,是一種安全性和合理性均優(yōu)于傳統(tǒng)支臂結(jié)構(gòu)的新型弧門支臂結(jié)構(gòu)。本文以深孔均布荷載布置的主縱梁弧門結(jié)構(gòu)為研究對象,應(yīng)用理論分析和有限元分析等方法對其展開研究。首先基于曲梁撓曲線微分方程出發(fā),提出一種基于鐵摩辛柯曲梁理論的弧形剛閘門主縱梁截面應(yīng)力分布的計(jì)算方法,并詳盡分析了曲梁曲率對截面彎曲正應(yīng)力分布的影響;應(yīng)用有限元軟件ANSYS分別建立二分支簡化模型和對稱一級樹狀柱二分支簡化模型,結(jié)合特征值屈曲分析方法,對一級二分支樹狀柱支臂分叉點(diǎn)進(jìn)行找形分析,并對兩種支臂形式弧門框架的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行比較評價(jià)。研究表明:(1)對不同半徑和夾角的不同支臂形式弧門縱向主梁分別應(yīng)用曲梁理論公式和直梁理論計(jì)算了中間截面的應(yīng)力分布,對兩種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行誤差分析。通過工程實(shí)例計(jì)算,得到直梁理論相對有限元方法計(jì)算結(jié)果的誤差達(dá)到10.80%,而曲梁理論相對有限元方法計(jì)算結(jié)果的誤差僅為2.04%,可見基于曲梁理論的計(jì)算精度顯著優(yōu)于直梁理論,采用基于曲梁理論的計(jì)算方法更加安全可靠。(2)通過特征值屈曲分析方法對一級對稱二分支樹狀柱支臂簡化模型和二支臂簡化模型進(jìn)行計(jì)算,得到在某一范圍內(nèi)該樹狀柱支臂簡化模型的屈曲荷載大于二支臂的屈曲荷載,并隨著樹干長度的增大呈現(xiàn)先增大后減小,并在某一長度處達(dá)到最大。當(dāng)樹干長度與樹支在樹干方向投影的長度比值大約在0.6~0.8范圍之內(nèi)時(shí)樹狀柱支臂屈曲荷載達(dá)到最大值。(3)建立二支臂弧門和該弧門對應(yīng)的樹狀柱支臂弧門,對兩種弧門進(jìn)行靜力分析,進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的比較,得到樹狀柱支臂最大等效應(yīng)力減小了4.55%,繞x軸穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)力和繞y軸穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)力均減小了20%以上,有效提高了弧門的整體穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：深孔主縱梁弧形鋼閘門 樹狀柱支臂 二支臂 ANSYS 穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV663
【目錄】：

• 摘要5-6
• 英文摘要6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 選題的目的和意義10-11
• 1.2 選題的依據(jù)11
• 1.3 國內(nèi)外研究歷史和現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 樹狀柱結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用11-14
• 1.3.2 基于ANSYS的弧形鋼閘門有限元分析14-15
• 1.3.3 弧形鋼閘門主縱梁截面應(yīng)力計(jì)算15
• 1.4 本文研究方法和內(nèi)容15-17
• 第二章 基于曲梁理論的深孔弧門縱向主梁正應(yīng)力計(jì)算17-29
• 2.1 深孔弧形鋼閘門縱向主梁的應(yīng)力計(jì)算17-23
• 2.1.1 曲梁應(yīng)力計(jì)算公式17-19
• 2.1.2 深孔弧形鋼閘門縱向主梁的結(jié)構(gòu)特征系數(shù)計(jì)算19-22
• 2.1.3 深孔弧形鋼閘門縱向主梁跨中截面內(nèi)力計(jì)算22-23
• 2.2 曲梁曲率對截面應(yīng)力分布計(jì)算的影響23-24
• 2.3 曲梁理論與直梁理論計(jì)算方法的誤差分析24-26
• 2.3.1 直梁理論計(jì)算應(yīng)力24
• 2.3.2 相對誤差se 計(jì)算24-26
• 2.4 工程算例26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 傳統(tǒng)二支臂弧門靜力有限元分析29-44
• 3.1 靜力有限元分析法29-30
• 3.2 弧門有限元模型的參數(shù)選擇和建立30-33
• 3.2.1 弧形鋼閘門基本資料30-31
• 3.2.2 建立弧形鋼閘門有限元模型31-33
• 3.3 二支臂弧門靜力分析33-42
• 3.3.1 二支臂弧門變形分析33-38
• 3.3.2 二支臂弧門應(yīng)力分析38-40
• 3.3.3 穩(wěn)定性分析40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 樹狀柱支臂找形分析44-59
• 4.1 樹狀柱支臂的定義44
• 4.2 樹狀柱結(jié)構(gòu)的形式和材料44-45
• 4.3 二支臂結(jié)構(gòu)和樹狀柱支臂結(jié)構(gòu)的簡化模型45-47
• 4.3.1 二支臂結(jié)構(gòu)和樹狀柱支臂結(jié)構(gòu)簡化模型的假定45
• 4.3.2 二支臂結(jié)構(gòu)和樹狀柱支臂結(jié)構(gòu)簡化模型的建立45-47
• 4.4 樹狀柱支臂分叉點(diǎn)的確定47-57
• 4.4.1 有限元分析原理47-48
• 4.4.2 有限元方法確定支臂分叉點(diǎn)48-56
• 4.4.3 弧門樹狀柱支臂形式的確定56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第五章 樹狀柱弧門靜力有限元分析59-71
• 5.1 樹狀柱弧門有限元的建立59
• 5.2 樹狀柱弧門靜力分析59-68
• 5.2.1 樹狀柱弧門變形分析59-63
• 5.2.2 樹狀柱支臂弧門應(yīng)力分析63-66
• 5.2.3 穩(wěn)定性分析66-68
• 5.3 二支臂弧門與樹狀柱弧門計(jì)算結(jié)果比較68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-74
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 工作展望72-74
• 附錄I74-79
• 附錄Ⅱ79-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 致謝87-88
• 作者簡介88

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陳俊;張其林;謝步瀛;;樹狀柱在大跨度空間結(jié)構(gòu)中的研究與應(yīng)用[J];鋼結(jié)構(gòu);2010年03期

2 仇強(qiáng);劉福勝;;應(yīng)用于河道中的新型鋼閘門靜力特性有限元分析[J];吉林水利;2009年05期

3 武岳;張建亮;曹正罡;;樹狀結(jié)構(gòu)找形分析及工程應(yīng)用[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2011年11期

4 諶磊;王正中;龐金城;;弧形鋼閘門的動(dòng)力穩(wěn)定分析[J];人民黃河;2006年07期

5 朱軍祚;王正中;方寒梅;孫丹霞;諶磊;;拓?fù)鋬?yōu)化在大型弧形鋼閘門優(yōu)化布置中的應(yīng)用[J];人民黃河;2007年06期

6 嚴(yán)沾謀;陸一婷;王興恩;譚守林;;弧形閘門三維有限元抗震分析[J];水力發(fā)電;2009年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 譚仲毅;樹狀結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究與應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2002年

2 吉小艷;弧形鋼閘門主框架動(dòng)力穩(wěn)定性的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2004年

3 邱德修;弧形鋼閘門的動(dòng)力特性及動(dòng)力穩(wěn)定性分析[D];河海大學(xué);2006年

4 唐詠;基于模型試驗(yàn)和有限元法的弧形鋼閘門動(dòng)特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

5 劉計(jì)良;弧形鋼閘門動(dòng)力穩(wěn)定性研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：主縱梁式弧門樹狀柱找形及其強(qiáng)度穩(wěn)定分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：412857