本文關(guān)鍵詞： 人字門 光纖光柵 結(jié)構(gòu)分析 應(yīng)變監(jiān)測　出處：《大連海事大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：長江航運連接我國西南、華中、華東三大經(jīng)濟(jì)區(qū),貨運量占全國內(nèi)河運量的80%以上,素有"黃金水道"的美譽。三峽、葛洲壩作為長江中上游重要節(jié)點的水利樞紐,隨著近年長江航運事業(yè)的高速發(fā)展,船閘年通過量增速迅猛,對長江黃金水道航運功能的關(guān)鍵性作用日益彰顯。但船閘常年工作于復(fù)雜水域環(huán)境,受涌浪、動水載荷及水下門體兩側(cè)巨大水壓等共同作用,船閘人字門的AB桿、背拉桿、門體水下區(qū)域及底止水封座板等鋼性結(jié)構(gòu)部件反復(fù)發(fā)生局部受力集中/釋放,在船閘長期滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運轉(zhuǎn)狀況下將可能帶來破壞性影響。因此對船閘人字門應(yīng)力集中發(fā)生區(qū)域,特別是水下日常難以進(jìn)行維護(hù)檢修區(qū)域進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變實時在線監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)門體結(jié)構(gòu)損傷并評估其安全性,對提高通航效率,保障航道運輸安全,具有重要意義。本文圍繞葛洲壩3#船閘,在對船閘人字門門體應(yīng)變發(fā)生狀況進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,將光纖光柵傳感器應(yīng)用于船閘人字門水下應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了對船閘人字門應(yīng)力/應(yīng)變狀況的遠(yuǎn)程實時在線監(jiān)測,具體工作包括:(1)采用三維建模和有限元分析相結(jié)合的方法,將船閘人字門的工作狀態(tài)建立一個模型,模擬人字門開關(guān)門和充放水過程,通過ANSYS Workbench軟件,對人字門進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,確定船閘人字門各個部件在不同工作狀態(tài)下的應(yīng)變集中區(qū)域,從而確定監(jiān)測區(qū)域,對人字門上的傳感器布置位置提供理論支持。(2)基于光纖光柵傳感器搭建了船閘人字門應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng),主要包括光纖光柵應(yīng)變采集模塊,軟件系統(tǒng)模塊。應(yīng)變采集模塊主要實現(xiàn)信號的采集功能,解調(diào)模塊主要實現(xiàn)將采集到的光信號轉(zhuǎn)化為電信號,將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,軟件系統(tǒng)模塊主要實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制,數(shù)據(jù)的采集、顯示、保存和對比等功能。系統(tǒng)搭載基于Labview的顯示界面和控制系統(tǒng),通過折線圖,顏色和具體數(shù)值三種不同顯示方式實時顯示各個位置的傳感器數(shù)據(jù),并保存在指定路徑,當(dāng)有傳感器的數(shù)值超過閾值時,系統(tǒng)便會發(fā)出警報,工作人員可通過軟件的數(shù)據(jù)回放功能查看歷史數(shù)據(jù)。
[Abstract]:Yangtze River shipping links the three major economic zones of southwest, central and eastern China, with cargo volume accounting for more than 80% of the country's inland river transport volume, known as the "golden waterway" reputation. Three Gorges. Gezhouba as an important node in the upper and middle reaches of the Yangtze River, with the rapid development of the Yangtze River shipping industry in recent years, the annual throughput of locks is increasing rapidly. The key role to the navigation function of the Yangtze River golden waterway is becoming more and more obvious, but the lock works in the complex water environment all year round, receives the surge wave, the dynamic water load and the huge water pressure on both sides of the underwater door body and so on. The AB bar of herringbone gate of ship lock, the back pull bar, the underwater area of the door body and the bottom sealing plate of steel structure have been repeatedly concentrated / released by local forces. Under the condition of long term full load or even overload operation of ship lock, it may bring destructive effect. Therefore, the area of stress concentration on herringbone gate of lock will occur. In particular, it is difficult to carry out real-time on-line monitoring of stress / strain in underwater maintenance and repair area, detect damage of door structure in time and evaluate its safety, which can improve navigation efficiency and ensure the safety of waterway transportation. Based on the detailed analysis of the strain occurrence of the herringbone gate, the fiber grating sensor is applied to the underwater strain monitoring system of the herringbone gate of the shiplock. The remote on-line monitoring of the stress / strain state of the herringbone gate of ship lock is realized. The concrete work includes the use of three-dimensional modeling and finite element analysis. A model is established to simulate the opening and closing of herringbone gate and the process of filling and discharging water. The structure of herringbone gate is analyzed by ANSYS Workbench software. Determine the strain concentration area of each part of the herringbone gate in different working state, and then determine the monitoring area. Provide theoretical support to the position of sensors on herringbone gate. (2) based on fiber grating sensor, the strain monitoring system of herringbone gate of ship lock is built, which mainly includes fiber Bragg grating strain acquisition module. The software system module. The strain acquisition module mainly realizes the signal acquisition function, the demodulation module mainly realizes to convert the collected light signal to the electric signal, and the analog signal to the digital signal. The software system module mainly realizes the control of the whole system, data collection, display, save and contrast functions. The system carries the display interface and control system based on Labview, through the broken line diagram. Three different display modes of color and specific value display sensor data of each position in real time, and save it in the specified path. When the value of sensor exceeds the threshold, the system will issue an alarm. Staff can view historical data through the software's data playback function.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP274;U641

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本文編號：1464901