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高耸升船机结构三维有限元动力分析

作　者: 邓小山
导　师: 张立翔
学　校: 昆明理工大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 升船机模态分析反应谱时程粘弹性边界
分类号: U642
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

随着我国交通、水电事业的蓬勃发展,大批高水头、大容量水电站的建成,高坝通航已成为急需解决而又未完全解决的问题,升船机作为一种仅次于船闸的通航建筑物,具有耗水少、投资省、造价低、过船速度快等优点,研究、发展升船机已在我国水利界达成共识。水利式垂直升船机属于大型而又受力复杂的空间薄壁结构,是一项集船闸输水系统和船厢水力学、垂直升船机机械、结构、运行检测及计算机监控等多项技术于一体的全新的系统性工程。如何评估和保证升船机在地震作用下的可靠性,是进行结构抗震设计的重要内容。目前国内外在此方面的研究相对较少,我国尚无切实可行的升船机设计规范,只能借鉴和参考国外有关规范和标准。我国地震活动频率高、强度大、震源浅,分布广,是一个地震灾害严重的国家,在地震作用下对升船机进行动力分析,不仅可以保证结构在通常情况下的安全运营,也可以保证结构在遭遇地震时,仍然有足够的安全储备,避免形成所谓的“常遇激励、罕遇响应”。本文结合云南某升船机工程建设实际,在收集和总结前人经验的基础上,利用大型通用有限元软件ANSYS平台,首先研究了升船机塔楼在静力作用下结构的受力状态和变形情况。接着分别采用振型分解反应谱法和时程动力分析法对塔楼进行动力分析,并对比了粘弹性边界与固定边界的时程动力法分析结果。最后,对升船机结构设计的合理性及其整体、局部的安全性做出评估。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-16
  1.1 研究背景及问题的提出  8
  1.2 国内外升船机概况  8-15
    1.2.1 我国升船机建设情况  9-11
    1.2.2 国外升船机建设情况  11-12
    1.2.3 垂直升船机类型及原理  12-15
  1.3 本论文的研究工作  15-16
第二章结构动力分析及人工边界概述  16-30
  2.1 引言  16
  2.2 数值模拟中动力分析相关理论  16-22
    2.2.1 基本动力方程  16-18
    2.2.2 振型分解反应谱法概述  18-19
    2.2.3 时程分析法概述  19-22
  2.3 人工边界概述  22-29
    2.3.1 全局人工边界条件  24-25
    2.3.2 局部人工边界条件  25-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章升船机结构介绍  30-39
  3.1 升船机概况  30-33
    3.1.1 J-H水电站概况  30
    3.1.2 升船机塔楼主体布置  30-32
    3.1.3 主要设计参数  32-33
  3.2 升船机有限元模型  33-35
    3.2.1 使用的软件  33-34
    3.2.2 塔楼有限元模型  34-35
  3.3 材料参数及荷载取值  35-38
    3.3.1 材料参数  35-36
    3.3.2 主要荷载取值  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章振型分解反应谱法分析  39-60
  4.1 引言  39-41
  4.2 弹性静力分析  41-45
    4.2.1 结构位移响应分析  41-43
    4.2.2 结构应力响应分析  43-45
  4.3 模态分析  45-47
    4.3.1 模态分析原理  45
    4.3.2 模态分析结果  45-47
  4.4 振型分解反应谱法分析  47-58
    4.4.1 振型组合规则  47-48
    4.4.2 设计反应谱  48-49
    4.4.3 动力结果分析  49-53
    4.4.4 动力、静力叠加结果分析  53-58
  4.5 本章小结  58-60
第五章时程动力法分析  60-76
  5.1 地震波的选取  60-62
  5.2 阻尼取值  62-63
  5.3 计算模型及其他荷载参数取值  63-64
  5.4 集中粘弹性边界的施加  64-66
    5.4.1 Combin14单元介绍  64
    5.4.2 集中粘弹性边界的参数计算  64-66
  5.5 时程动力法分析  66-74
    5.5.1 位移响应分析  67-68
    5.5.2 应力响应分析  68-70
    5.5.3 加速度响应分析  70-72
    5.5.4 集中粘弹性边界与固定边界对比分析  72-74
  5.6 本章小结  74-76
第六章结论与展望  76-79
  6.1 主要研究成果和结论  76-77
  6.2 研究展望  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
附录A 攻读学位期间发表论文情况  84-85
附录B 第四章附图  85-94
附录C 第五章附图  94-102

高耸升船机结构三维有限元动力分析

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