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《天津大学》 2005年
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水电站厂房组合结构分析与动态识别

王海军  
【摘要】: 随着机组的单机容量和结构尺寸的不断增大,水电站厂房无论是在结构设计方面,还是在厂房的稳定运行方面,都提出了许多新的课题。文中对支撑方式与水温对保压蜗壳组合结构的影响、钢蜗壳外围混凝土损伤计算、水电站厂房动态参数识别、水电站厂房结构与机组耦联振动等进行了全面系统地研究。研究成果对水电站厂房结构优化设计和稳定运行具有重要的参考价值。主要成果如下: 采用三维有限元仿真技术,对充水保压钢蜗壳主要的支撑方式进行综合研究,结果表明不同的支撑方式对钢蜗壳下部外围混凝土的应力的影响不容忽视。保温保压方法是在我国三峡工程建设过程中,为准确地反映蜗壳组合结构响应而提出的一种新方法。文中采用理论推导和数值计算,分析水温和水压的关系。结果表明水温对保压时钢蜗壳的变形影响较大,在一定范围内水温的变化量与水头的变化量成反比。 损伤力学作为工程材料和结构的强度性能分析、破坏机理解释等方面定量分析的理论依据和手段,越来越广泛地应用于混凝土材料和结构的强度、变形及破坏的分析。文中以现行混凝土规范和损伤有限元理论为基础,详细地推导出三维正交异性损伤本构模型,并以大型软件ANSYS为开发平台,采用APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言实现其程序。将该方法应用于水电站钢蜗壳外围混凝土损伤计算,取得较为理想的结果。 大型复杂结构的动态参数识别是土木工程领域内的重要课题。利用Morlet小波变换和采用单亲遗传算子的改进遗传算法建立结构动态参数识别模型,并以C++语言为平台,通过调用ANSYS等软件实现对结构动态参数识别的程序化和智能化。该方法为大型复杂结构的动态参数识别提供了一种强有力的工具。 水电站厂房现场振动试验是监测厂房结构和机组振动、验证数值计算结果的重要途径。以一大型坝后式水电站厂房结构和机组现场振动测试数据为依托,细致地分析厂房结构和机组的耦联振动特性,建立厂房结构和机组耦联模型,采用系统辨识理论,对水轮机轴向水推力进行识别,为机组运行过程中水轮机轴向水推力计算提供了一种新方法。 双排式机组厂房是一种比较特殊的厂房结构型式。采用小波变换、Fourier变换等方法对实测信号进行分析,并结合数值计算和理论分析,深入地研究了双排式机组厂房的上部结构、双层尾水管水压脉动、双排式机组支撑结构等的动力特性,以及相互之间的关系。另外,收集国内外资料推导出尾水涡带和尾水管中接近转频水压脉动的频率计算经验公式。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TV731

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