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《大型弧形閘門的自振特性計(jì)算》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第20卷第3期河海大學(xué)常州分校學(xué)報Vol。20No。32006年9月JOURNALOFHOHAIUNIVERSITYCHANGZHOUSept。2006文章編號：1009—1130(2006)03—0025—04大型弧形閘門的自振特性計(jì)算謝智雄．周建方(河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇常州2l3022)摘要：為掌握大型弧形閘門的自振特性．以某水電站溢洪道大型弧形閘門的動力學(xué)問題為背景．應(yīng)用ANSYS軟件詳細(xì)分析了該閘門的自振特性。在4種不同計(jì)算模式下計(jì)算閘門的自振特性．并對不同計(jì)算模式下的計(jì)
2、算結(jié)果進(jìn)行比較：同時分析了附加水體質(zhì)量對閘門自振特性的影響．關(guān)鍵詞：弧形閘門；自振特性；附加水體質(zhì)量；有限元法；ANSYS中圖分類號：TV633。2：TB122文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A弧形閘門屬于復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，振型復(fù)雜，自振頻率密集，大部分計(jì)算結(jié)果反映的是其局部振動的情況．為了抓住主要矛盾，可以按部件、按振型進(jìn)行分析，即將弧形閘門分成啟閉桿、支臂和面板梁格(面板加梁格的結(jié)構(gòu))三大部件，分別分析其自振頻率和振型．一般而言，由三者的剛度關(guān)系，桿<，支臂<，板粱格，可知其相應(yīng)的白振頻率關(guān)系為：廠桿<廠支臂<廠自板格?．為確保閘門能安全可靠運(yùn)行，必
3、須對閘門的動力特性進(jìn)行專門的計(jì)算研究．本文中作者以某水電站溢洪道大型弧形閘門為例．應(yīng)用ANSYS軟件．采用4種計(jì)算模式對其自振特性進(jìn)行詳細(xì)的分析計(jì)算．由于水流脈動主頻率一般較低．因此僅計(jì)算閘門的一階自振特性，采用按部件按振型的方法對不同計(jì)算模式下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較．并討論了附加水體質(zhì)量對閘門自振特性的影響。1計(jì)算模式閘門的振動屬于水彈性耦合振動．可以采用“附加質(zhì)量”法來考慮水體與閘門的相互作用[2-3]．在閘門的自振特性計(jì)算時，可以采用桿件質(zhì)量體系、支臂體系、主框架體系和空間整體結(jié)構(gòu)體系等4種模式．通過對以上=三大部件的自振頻率
4、和振型的分析．以及對不同計(jì)算模式下計(jì)算結(jié)果的比較．可以較為全面地把握整個閘門結(jié)構(gòu)的自振特性．1．1桿件質(zhì)量體系對于V形支臂的大型弧形閘門，可將啟閉桿和支臂簡化為桿件．將面板梁格簡化為集中質(zhì)量點(diǎn)．該體系有3種簡化模式：(a)桿系1，支臂簡化為1根桿件，面板梁格簡化為一個集中質(zhì)量點(diǎn)放置在支臂柱頭處，如圖1(a)所示；(b)桿系2，支臂簡化為2根桿件，面板梁格簡化為一個集中質(zhì)量點(diǎn)放置在2個支臂柱頭之(a)桿系1(b)桿系2(c)桿系3圖1桿件質(zhì)量體系Fig．1Polemasssystem收稿日期：2005一l2一l2作者簡介：謝智雄(19
5、7l一)，男，云南巍山人，講師，主要從事鋼結(jié)構(gòu)方面的研究維普資訊http://www.cqvip.com26河海大學(xué)常州分校學(xué)報2006年9月間，如圖1(b)所示：(。)桿系3．支臂簡化為2根桿件，面板梁格簡化為2個集中質(zhì)量點(diǎn)分別放置在2個支臂柱頭處．如圖1(c)所示．3種簡化模式在邊界處均在啟閉桿上端及支鉸處受到鉸約束．1．2支臂體系將V型支臂單獨(dú)取出進(jìn)行計(jì)算，按單個支臂(取1根支臂)和支臂架(由一側(cè)的上下2根支臂構(gòu)成)2種計(jì)算體系，分兩端鉸支和一端固定一端鉸支(簡稱為一固一鉸)2種邊界約束條件進(jìn)行計(jì)算，此體系又可分成4種計(jì)算模式
6、：(a)支臂1，單個支臂兩端鉸支：(b)支臂2．單個支臂一固一鉸；(C)支臂架1，支臂架兩端鉸支；(d)支臂架2．支臂架一固一鉸．1．3主框架體系主框架體系分平面主框架體系和空間主框架體系2種．其中，平面主框架體系由1根主橫梁和左右2根支臂組成：空間主框架體系由上下2個平面主框架連成一體構(gòu)成．主框架體系在邊界處均受到支鉸的鉸約束．1．4空間整體結(jié)構(gòu)體系弧形閘門屬于空間薄壁結(jié)構(gòu)．按整體空間結(jié)構(gòu)體系計(jì)算時．可采用4節(jié)點(diǎn)板單元模擬閘門結(jié)構(gòu)．閘門結(jié)構(gòu)的有限元模型如圖2所示．閘門在啟閉桿上端及支鉸處受鉸約束．在面板側(cè)止水處受邊墻沿側(cè)向的線約束
7、．具體計(jì)算時分2種情況．即空間結(jié)構(gòu)1和空間結(jié)構(gòu)2．空間結(jié)構(gòu)1在計(jì)算時不考慮閘門與水體的耦合效應(yīng)(即不考慮附加水體的影響)．空間結(jié)圖2閘門結(jié)構(gòu)有限元模型Fig．2Gatestructurefiniteelementmodel構(gòu)2則考慮．2弧形閘門自振特性分析計(jì)算所計(jì)算的水電站泄洪建筑物共有3孔溢洪道，溢洪道工作閘門采用弧形鋼閘門．閘門的主橫梁為雙腹式箱型梁，支臂為V形(上下2個支臂之間不設(shè)連接)箱型斜支臂；孔口寬20．0m，閘門高20．333m，弧門半徑24．0m．設(shè)計(jì)水頭19．833m．2．1啟閉桿及面板梁格沿切向的自振特性不同計(jì)算
8、模式下，啟閉桿和面板梁格沿切向的一階自振頻率的計(jì)算結(jié)果見表1．從表1數(shù)據(jù)可看出：表1啟閉桿及面板梁格一階自振頻率Table1Thefirstself-vibrationfrequencyofsteeveandplankgirderst
