收藏本站
《华南理工大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大型渡槽梁壳流固耦合动力模型及其工程应用研究

徐梦华  
【摘要】:本文对大型渡槽结构流固耦合动力建模方法及其工程应用以及大型渡槽的地震动力响应进行了详细研究和分析,主要完成以下工作: 1.基于结构动力分析理论和流固耦合分析理论,按平面问题与空间问题相结合的方法提出了大型渡槽梁壳流固耦合动力分析模型。该模型将双向流固耦合的三维问题简化为用二维模型来求解,解决了双向流固耦合三维问题求解困难的问题,可大大提高流固耦合的计算效率,并可用于纵向地震激励下的流固耦合计算,且能反映耦合作用的三维效应,还可用于槽身带加劲结构的渡槽。通过渡槽计算实例对比分析,大型渡槽的梁壳流固耦合模型不仅能很好地模拟纵、横向地震下槽身以及支撑结构的位移、内力以及动水压力响应,能很好地反映耦合作用的三维效应,模拟精度满足要求,而且保持了很高的计算效率,可以大大降低计算机时,便于多跨联合大规模流固耦合工程分析计算。因此,大型渡槽梁壳流固耦合模型可以作为复杂地震激励下大型渡槽三维动力分析计算的安全、高效而实用的简化计算方法。 2.研究了渡槽纵向地震激励下的流固耦合效应,并对现有渡槽纵向流固耦合计算模型的模拟效果进行了评估。研究结果表明,纵向地震激励下流固耦合作用却能起到明显减震作用,有水渡槽的地震响应明显小于无水渡槽的地震响应,因此在设计中可用无水情况作为渡槽纵向抗震的控制工况。另外,现有的用来进行纵向动力流固耦合计算的附加全部水质量方法的模拟误差很大。 3.研究了横向地震激励下槽身的扭转。利用梁壳流固耦合模型,进行了多跨联合的横向地震激励的流固耦合计算分析。研究结果表明,在横向地震作用下,每跨槽段两端支撑的刚度相差越大,则两端的扭转角位移也会相差越大,但是槽跨两端的转角位移都不大,所以对槽身的安全影响不大;每跨两端支撑刚度的差异对槽身的扭矩影响不大,但是扭矩对槽身两端截面的影响不可忽视;对于简支槽身的渡槽,如果以跨中截面的弯曲内力作为控制条件来设计整个槽身时,在弯扭效应较小时,是可以满足结构抗震安全要求的,否则,在槽身跨中截面与槽端截面之间的截面上,可能难以满足渡槽的抗震要求。 4.深入分析了地震作用下大型渡槽止水带动力效应。利用梁壳流固耦合模型,进行了多跨联合的纵、横向地震激励有限元计算,分析了地震作用下槽段之间止水带的纵向张开变位以及横向错动变位,并通过流固耦合计算以及无水工况的渡槽计算来分析流固耦合对止水动力性能的影响。结果表明:在横向地震作用下,由于渡槽的横向刚度较大,槽间止水带纵向张开以及横向错动均很小,不会对止水造成危害;在纵向地震作用下,止水带下槽墩的刚度对止水带张开有重要影响,刚度越小则张开越大;无水时,当渡槽遭遇不利的纵向地震作用时,止水带将会被张拉破坏,使渡槽丧失使用功能;纵向激励地震荷载的不同,往往会使止水带的张开值有较大差异,因此,在渡槽止水带纵向张开的抗震设计时,要充分考虑到激励荷载性质的影响。 5.研究了槽内流速对渡槽流固耦合的横、竖向响应的影响。通过研究探明水在流动情况下,渡槽结构的流固耦合响应特点以及流速的影响大小,一方面为渡槽在有流速情况下的结构分析提供依据,同时也为现有的各种简化计算模型以及模型试验是否该提供反映槽内流速因素的参照。研究结果表明:现行设计规定中的1.0-2.5m/s槽内设计流速对渡槽结构的流固耦合的横、竖向静动力响应影响很有限,对于结构分析而言,是可以忽略的。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TV672.3

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 颜勇;;地铁深基坑渗流应力耦合研究[J];铁道工程学报;2011年06期
2 尤天庆;王聪;曹伟;魏英杰;何春涛;;考虑接触非线性的航行体出水结构动力学分析[J];振动与冲击;2011年08期
3 潘树军;王新;;大型平面钢闸门流激振动模型试验与数值模拟[J];水电能源科学;2011年08期
4 赵灵肖;;关于大型渡槽三向预应力槽身结构设计[J];黑龙江科技信息;2011年21期
5 冯涛;李庆亮;孙大为;;基于ANSYS的拱坝模态分析[J];河南科学;2011年09期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈小平;滕蓓;祁恩荣;;二维楔形体入水砰击的数值仿真[A];2009年船舶结构力学学术会议暨中国船舶学术界进入ISSC30周年纪念会论文集[C];2009年
2 唐文勇;张圣坤;陈铁云;;液面上复合材料板的非线性动力响应[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
3 葛友庭;丁自强;;预应力混凝土大型渡槽[A];大型预应力混凝土结构工程实践论文集[C];1986年
4 李世平;谢三鸿;尤岭;;南水北调大型渡槽设计与施工研究[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2008年
5 黄理卿;陈文礼;李惠;欧进萍;;基于CFD的柔性边界索膜结构流固耦合效应研究[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2007年
6 张玄奇;郭小强;尉立岗;文果;杨红;;超低渗透油层温度-应力-渗流的流固耦合效应[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
7 孙晓颖;武岳;沈世钊;;薄膜结构流固耦合效应的简化数值模拟方法[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2007年
8 徐国徽;顾学康;;计及流固耦合效应的液舱晃荡数值模拟方法研究[A];中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集[C];2010年
9 吴德伦;叶晓明;张平;;围压SHPB试验理论与应用[A];第三届全国岩石动力学学术会议论文选集[C];1992年
10 贾志营;王攀科;王光辉;;有粘结预应力技术在大型渡槽施工中的应用与控制[A];第十届后张预应力学术交流会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵飞;武汉大学专家设计出世界最大渡槽[N];中华建筑报;2007年
2 记者 赵洪亮;中线大流量渡槽技术研究获新成果[N];中国水利报;2007年
3 霍兵 梅梅;大型渠道施工成套设备研制抓紧进行[N];中国水利报;2003年
4 记者 仇方迎通讯员 王怀民 蒋明;南水北调中线工程大流量渡槽技术难题攻克[N];科技日报;2007年
5 YMG记者 中华 通讯员 黄昕 立新;黄河水年底奔至烟台[N];烟台日报;2009年
6 记者 英涛;坚持四个到位 推进工程建设[N];保定日报;2006年
7 本报记者 苏冠群;科技创新助推建设又好又快[N];中国水利报;2008年
8 本报通讯员 贾永芳;加快人才培养 突出科技创新[N];中国水利报;2005年
9 本报通讯员 水宣 知工;谱写大写的人生[N];黄冈日报;2006年
10 陈明忠 曹景华;南水北调工程成套设备研制项目启动[N];中国水利报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 徐梦华;大型渡槽梁壳流固耦合动力模型及其工程应用研究[D];华南理工大学;2009年
2 黄亮;大型渡槽结构半主动控制研究[D];郑州大学;2010年
3 李勇;考虑流固耦合效应的整体压裂数值模拟研究[D];西南石油学院;2004年
4 孙晓颖;薄膜结构风振响应中的流固耦合效应研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 马骏;大跨空间结构的风场和流固耦合风效应研究与精细识别[D];上海交通大学;2009年
6 孙芳锦;膜结构风振流固耦合效应和风致雪压的理论分析及数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 王飞;原子力显微镜微悬臂梁刚度测量研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 季日臣;大型梁式矩形渡槽结构分析中若干关键问题研究[D];西安理工大学;2008年
9 梁旭;水下爆破荷载作用下层合板动力响应计算方法研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭利华;大型渡槽结构抗震及隔震研究[D];河北农业大学;2002年
2 张盼盼;大型渡槽结构抗震计算的模型简化[D];湖南大学;2011年
3 鲍志强;南水北调中线工程大型渡槽预应力结构优化设计研究[D];郑州大学;2012年
4 王万惠;快堆燃料组件抗震分析新的流体附加质量计算方法研究[D];华北电力大学(北京);2008年
5 王好强;平面钢闸门静动力分析与优化设计[D];河海大学;2006年
6 沈继华;充气膜结构流固耦合效应下的风振响应分析[D];上海交通大学;2012年
7 王新元;西安地铁2号线穿越地裂缝处沉降研究[D];西安科技大学;2008年
8 李娜;弦支穹顶结构的风振响应分析[D];天津大学;2007年
9 寇磊;大型渡槽结构有限条法地震反应分析[D];郑州大学;2007年
10 张娟花;先进核反应堆板状燃料组件流固耦合数值模拟软件的开发[D];华北电力大学(北京);2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026