本文關(guān)鍵詞：平板閘門參數(shù)化有限元分析及結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在水利水電工程中,平板閘門是應(yīng)用最早最廣泛的閘門型式之一。其結(jié)構(gòu)簡易,制造、安裝、維修方便,具有互換性等優(yōu)點,而廣泛應(yīng)用于水利水電工程的泄水系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、航運系統(tǒng)等。 目前,我國農(nóng)業(yè)用水特別是渠灌區(qū)水資源利用率低,浪費嚴(yán)重,其主要原因是沒有具有計量功能的閘門。為此,我國山西運城等地區(qū)在水利部“948”計劃資助下,從澳大利亞引進(jìn)了SlipGate、FlumeGate兩款產(chǎn)品,并在寧夏青銅峽灌區(qū)南支渠建立國內(nèi)第一個示范點。但該系列產(chǎn)品價格昂貴、安裝條件苛刻,很難以大范圍推廣。 本課題通過有限元分析軟件ANSYS,針對一種新型的計量平板閘門進(jìn)行仿真,該產(chǎn)品滿足結(jié)構(gòu)簡單,內(nèi)部填充鋁蜂窩板結(jié)構(gòu),門框構(gòu)建采用鋁合金材料以減輕閘門整體重量。本文通過ANSYS有限元軟件建立起平面閘門的參數(shù)化模型,選取閘門厚度、橫筋縱筋尺寸、邊框間距以及鋁合金薄板作為關(guān)鍵參數(shù),對閘門整體進(jìn)行參數(shù)化建模。并在模型上施加約束和靜水壓力,對閘門進(jìn)行靜力分析。通過理論分析,優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù),在保證強(qiáng)度和剛度前提下實現(xiàn)平板閘門質(zhì)量最小化,研究結(jié)構(gòu)參數(shù)與剛度性能之間的關(guān)系。 本文建立了閘門總質(zhì)量與閘門厚度、邊框?qū)挾�、橫縱筋尺寸以及薄板厚度結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,利用ANSYS參數(shù)語言APDL編制相應(yīng)程序,對工程實例進(jìn)行計算,獲得閘門剛度隨結(jié)構(gòu)參數(shù)在不同工況下的變化曲線,進(jìn)一步得到其變化規(guī)律。采用現(xiàn)場實驗與仿真分析相結(jié)合方式,對參數(shù)化模型進(jìn)行理論驗證,保證了模型的合理性。此外還設(shè)計了測量實驗對模擬灌區(qū)的計量閘門進(jìn)行了現(xiàn)場實測,獲取了不同水位下平板門最大形變數(shù)據(jù),為有限元模型之后的精確設(shè)計提供了真實可靠的依據(jù)。對應(yīng)閘門采用了函數(shù)逼近方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得到了較為精確的優(yōu)化結(jié)果,為對下一代系列閘門的設(shè)計具有建設(shè)性意義。
【關(guān)鍵詞】：計量平板閘門 有限元 參數(shù)化 APDL 輕量化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV663.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-11
• 1.1 引言8-9
• 1.2 本論文研究目的及背景9-10
• 1.3 本文所作的工作及其現(xiàn)實意義10-11
• 2 基本理論11-16
• 2.1 有限元法的基本概念11-12
• 2.2 薄板有限元法的基本理論12-15
• 2.3 本章小結(jié)15-16
• 3 平板計量閘門結(jié)構(gòu)分析16-22
• 3.1 閘門的介紹發(fā)展歷史及現(xiàn)狀16-17
• 3.1.1 閘門的作用16
• 3.1.2 閘門的組成16
• 3.1.3 水工閘門的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀16-17
• 3.2 問題提出17-19
• 3.3 平板閘門結(jié)構(gòu)參數(shù)提取19-21
• 3.4 本章小結(jié)21-22
• 4 平板閘門參數(shù)化建模22-42
• 4.1 有限元軟件ANSYS簡介22-25
• 4.1.1 ANSYS有限元分析軟件的特點22-23
• 4.1.2 ANSYS的基本組成23-24
• 4.1.3 ANSYS的求解過程24-25
• 4.2 閘門結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)建模思想與參數(shù)化建模思想25-26
• 4.2.1 傳統(tǒng)建模思想25-26
• 4.2.2 參數(shù)化建模思想26
• 4.2.3 參數(shù)化設(shè)計語言APDL簡介26
• 4.3 材料特性設(shè)定26-33
• 4.3.1 單元類型選用26-27
• 4.3.2 蜂窩鋁板模型簡化27-30
• 4.3.3 鋁蜂窩等效彈性模量實驗驗證30-32
• 4.3.4 蜂窩板與框架的連接處理32-33
• 4.4 載荷和邊界約束設(shè)定33-34
• 4.5 結(jié)果及后處理34-37
• 4.6 現(xiàn)場實驗驗證37-41
• 4.6.1 實驗準(zhǔn)備37-39
• 4.6.2 實驗步驟39
• 4.6.3 結(jié)果分析39-41
• 4.7 本章小結(jié)41-42
• 5 平板閘門在載荷作用下的變形與應(yīng)力計算分析42-48
• 5.1 閘門厚度對門板變形的影響42-43
• 5.2 邊框?qū)挾葘﹂T板變形的影響43-44
• 5.3 橫縱筋尺寸對門板變形的影響44-46
• 5.4 鋁合金薄板厚度對門板變形的影響46-47
• 5.5 本章小結(jié)47-48
• 6 平板閘門參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計48-59
• 6.1 ANSYS優(yōu)化設(shè)計概述48-51
• 6.1.1 優(yōu)化設(shè)計程序48-49
• 6.1.2 優(yōu)化設(shè)計步驟49-50
• 6.1.3 優(yōu)化算法分類50-51
• 6.2 平板閘門的優(yōu)化參數(shù)設(shè)定51-53
• 6.2.1 數(shù)學(xué)模型的建立51-52
• 6.2.2 優(yōu)化參數(shù)的設(shè)定52-53
• 6.3 計算結(jié)果及分析53-58
• 6.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 附錄63-66
• 申請學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 栗秉忠,張志平;輕型鋼閘門的研制[J];山西水利科技;2002年04期

  本文關(guān)鍵詞：平板閘門參數(shù)化有限元分析及結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：375363