流冰撞擊下閘門的動力反應(yīng)分析.pdf

1、在黃河上游,每年河流開化的季節(jié),河流里邊的流冰有可能發(fā)生堵塞,形成冰壩,所以需要采用工程爆破手段將冰壩炸掉,爆炸之后,河冰和河水大量快速向下游流去,對下游的攔水閘構(gòu)成了嚴重的危害,河流中的大塊流冰會對閘門等建筑物產(chǎn)生很大的動冰壓力以及撞擊力,因此,對流冰撞擊下閘門的破壞進行有限元分析具有非常重要的意義。
　　本文也對國內(nèi)外對河冰研究的現(xiàn)狀進行了初步分析,對所采用的有限元分析軟件 LS-DYNA的功能有了深入的了解,掌握了 LS-D

2、YNA的計算方法和它的特點,主要討論了冰的物理力學(xué)特征,對模型建立、網(wǎng)格劃分、加載求解過程都進行了大量的學(xué)習(xí),最終成功模擬了流冰撞擊閘門前后冰和閘門的受力過程,并通過曲線、動畫、圖片等方式把結(jié)果顯示出來,運用軟件進行比較計算,得出荷載值,和計算公式得出的結(jié)果進行比較,驗證本文用數(shù)值模擬的方法得出的結(jié)果是正確的,同時對不同冰速,不同冰厚度進行比較,繪制不同速度和不同冰厚受力、應(yīng)變的曲線,得出規(guī)律行的結(jié)論,最后用河道歷史最大流速,最大冰體積

3、進行計算,得出可能出現(xiàn)的最大值,方便以后水工建筑物的設(shè)計。
　　閘門本身是一種空間梁板結(jié)構(gòu),他的結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的,其組合形式在不同的情況下也有很多種形式。閘門的主要設(shè)計方法是把每個構(gòu)件簡化成平面上的桿件,用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進行計算,但這種方法計算出來的結(jié)果不能體現(xiàn)出閘門的空間力學(xué)性能。從現(xiàn)有的資料來看,流冰對閘門撞擊的研究還很少見。本文基于大型有限元分析軟件LS-DYNA,結(jié)合實際工程中包頭鋼閘門的具體情況,充分分析了鋼閘門在受到流

4、冰撞擊情況下的受力情況,建立了它的三維仿真模型,并且對撞擊后的動力響應(yīng)做了深入分析?；?ANSYS的能反映閘門各構(gòu)件真實工況下的單元模式,建立了鋼閘門的有限元模型。詳細分析了撞擊荷載作用下閘門主要構(gòu)件的應(yīng)力、變形規(guī)律,校核了鋼閘門的強度和剛度。計算結(jié)果表明,撞擊點應(yīng)力較大,但由于屬于應(yīng)力集中,影響范圍很小,對閘門整體強度和剛度影響不大,不至于對閘門造成破壞,但是當流冰速度為1.5m/s,大小為4×4m,厚度為0.3m時,其壓強會達到混