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閘門伸縮式止水結(jié)構(gòu)的有限元分折
[ 摘要 ] 本文結(jié)合工程實(shí)例,利用超彈性材料單元和接觸單元對鋼閘門止水充壓后的變形、接觸和反力過程進(jìn)行計算分析,所獲初步成果與原型試驗(yàn)比較吻合,據(jù)此提出的鋼閘門止水有限元彷真分析具有一定的實(shí)用價值。
[ 關(guān)鍵詞 ] 超彈性材料;超彈性材料單元:接觸單元:目標(biāo)單元
大型水工鋼閘門的止水通常使用的橡膠、聚合物等材料是屬于超彈性材料,所謂超彈性材料即該材料在受力后會產(chǎn)生較大的可恢復(fù)(彈性)變形,而體積沒有明顯變化,是一種不可壓縮的或近似不可壓縮的即泊桑比(μ)接近于0.5的材料。該材料性質(zhì)不同于一般彈性、彈塑性材料,呈現(xiàn)比較復(fù)雜的應(yīng)力~應(yīng)變關(guān)系(應(yīng)力~應(yīng)變關(guān)系曲線存在無和一至二個拐點(diǎn))。
以前大型工程的止水性能是通過1:1的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)或原型試驗(yàn)加以驗(yàn)證。本文利用大型結(jié)構(gòu)分折軟件(ANSYS5.6)專門提供的超彈性材料單元(Mooney-Rivlin),對某水電站大型弧形閘門的伸縮式止水結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分折,探索止水體的受力變形過程和特性。
1止水體有限元分析的特點(diǎn)
東風(fēng)水電站左、右中孔弧形閘門,孔口尺寸5×6m2,設(shè)計水頭80 m,閘門采用伸縮式水封裝置,水封裝置由框形水封(止水體)、水封座、壓板、螺栓等組成,金屬的水封座安裝在門槽埋件上,通過螺栓,由壓板將止水橡膠兩翼壓緊在水封座上,以形成充水壓力腔。
閘門關(guān)閉后,壓力腔充水壓,水封受壓后水封頭部伸出、頂緊閘門面板使閘門止水,然后充水系統(tǒng)穩(wěn)壓,閘門處于擋水狀態(tài)。
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