国家自然科学基金(51179164)
- 作品数：52 被引量：208H指数：8
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- 考虑残余应力影响的焊接工字型弧门支臂稳定数值分析的等效模型研究
- 2021年
- 弧形钢闸门的失事破坏主要是由于支臂发生屈曲失稳导致的,支臂的稳定性是保证整个闸门安全稳定运行的前提。针对当前支臂稳定计算精度和求解效率不足的问题,为探究可用于支臂实际稳定承载力计算的等效简化模型,确定出考虑残余应力对稳定性影响的综合初始缺陷幅值,以两端铰接的焊接工字型弧门支臂为研究对象,采用非线性屈曲分析方法探究残余应力分布模式、残余压应力峰值以及几何初始缺陷幅值等因素对其稳定承载力的交互影响,并与现行《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)计算结果进行对比验证。结果表明:对于大柔度支臂,综合初始缺陷幅值取为L/600;而对于中小柔度支臂,综合初始缺陷幅值取为L/400。按照综合初始缺陷幅值所建立的支臂等效模型能够充分考虑截面残余应力及几何初始缺陷对稳定承载力的综合影响,数值计算结果与《标准》计算结果吻合较好,可以替代原有支臂复杂的非线性稳定模型。研究成果可为工程技术应用提供参考。
- 张学东韩一峰王正中李会军徐超张欢龙刘丰
- 关键词：弧形钢闸门稳定分析等效模型
- Y型钢管柱整体稳定性能有限元分析被引量：5
- 2017年
- 为研究Y型钢管柱失效模式,完善结构安全评价和设计优化的理论依据。基于压杆稳定理论建立考虑初始缺陷和几何-材料双重非线性的Y型钢管柱结构稳定计算模型,进而分析了管径、径厚比、分支夹角、支干外径比等参数对结构稳定性能和失效机理的影响。研究结果表明:材料非线性对Y型柱结构稳定性能影响较大;Y型柱结构失效机理分为:分支先破坏、支干同时破坏和主干先破坏3种模式;支干同时破坏时,结构材料利用率最高;随分支夹角及支干外径比变化,结构单位质量承载力变化曲线均存在峰值,且两者存在一一对应关系;管径对不同高度的Y型钢管柱结构稳定性能影响较大,均存在临界管径,即为Y型钢管柱高度的4.5%;给出了Y型钢管柱最优布置的计算简图和最优结构形式的确定方法。
- 徐超王正中李宝辉王羿苏立钢
- 关键词：有限元分析
- 钢塔架结构的可靠性被引量：1
- 2013年
- 为理清影响独立钢塔架结构受力性能的关键随机变量,应用非线性有限元可靠度计算方法(iHLRF、梯度投影法、序列二次规划法和Polak-He)对其进行系统的可靠度研究;基于直接微分法,对铁塔架结构进行敏感性分析,研究铁塔架各部位杆件对其结构性能的影响程度,通过引入α、γ、δ和η等四个敏感性度量指标,阐明影响钢塔架可靠度的关键部分及随机变量;评价了FOSM和FORM算法在该受力结构体系中的异同;除了将杆件的横截面面积,材料的弹性模量、屈服强度和应变硬化率,外载荷等定义为随机变量外,还考察了节点坐标随机性对输电塔结构的可靠性及敏感性的影响程度.结论可供广大设计和工程人员参考.
- 李会军王正中彭增利
- 关键词：钢塔架可靠度敏感性功能函数蒙特卡罗法
- 弧形闸门闸坝一体化静动力分析及安全评价被引量：10
- 2017年
- 针对弧形闸门安全评价中采用的闸门单体计算模型过于简化的问题,应用有限元软件ANSYS对比分析了惯用的闸门单体结构模型与考虑止水摩阻及支铰和牛腿间直接作用的闸坝一体化模型在全闭和瞬间开启2种工况下的静动力特性。以闸坝一体化模型为准,在静力分析方面,在全闭工况时单体模型下框架主横梁的最大位移及等效应力分别偏大108.5%和67.1%,支臂内力偏大52.8%,单体模型下框架极不经济;在瞬间开启工况时单体模型上框架主横梁的最大位移及等效应力偏差分别为-10.1%和-21.2%,支臂内力偏小8.1%,单体模型上框架极不安全。在动力分析方面,止水及流固耦合作用使闸坝一体化模型的弧门前10阶频率最大下降48%,远离了流激振动的主频区,利于弧门的动力稳定。结果表明:合理弧形闸门结构安全评价的模型应为校核水位瞬间开启工况下的闸坝一体化模型,采用此工况及模型才能确保结构分析的正确性,实现闸门结构安全性与经济性的统一。
- 张雪才王正中李宝辉徐超
- 关键词：弧形闸门安全评价
- 基于合理布置的三支臂弧门主框架优化设计被引量：7
- 2011年
- 为了获得三支臂表孔弧门主框架的全局最优尺寸,提出一种基于合理结构布置的三支臂表孔弧门主框架优化设计方法.以三支臂表孔弧门的主纵梁在支承处横截面的转角为零为布置原则,通过力学分析得到弧门主框架合理的布置形式;在此基础上,以框架重量最小为目标,并考虑强度、刚度、稳定性等约束条件,建立弧门主框架的优化模型;应用序列二次规划(SQP)算法对优化模型进行求解.结果表明:考虑弧门主框架合理结构布置的优化设计可有效减轻弧门主框架自重,并能改善框架内力分布,从而取得比以往仅考虑尺寸优化更加合理的弧门结构形式,提高经济效益,可为三支臂表孔弧门的设计提供参考.
- 刘计良王正中贾仕开
- 关键词：弧形闸门SQP算法MATLAB
- 大型拦污栅结构液固耦合流激振动分析被引量：11
- 2014年
- 以巴基斯坦真纳电站进水口拦污栅结构为对象,研究大型拦污栅结构流激振动及其影响因素。建立了拦污栅结构数值分析模型,以液固单元接触分析处理了液固耦合作用,分析了栅条作用、液固耦合、支撑约束及结构边界条件等因素对大型拦污栅结构动力特性的影响,给出了大型拦污栅避免栅体涡栅共振及栅条流激共振评判条件。结果表明:栅条作用与液固耦合对大型拦污栅结构动力特性的影响不容忽视,结构加固可能降低其动力安全性,而支撑约束及结构边界条件对拦污栅结构振动影响很小。该成果为该型拦污栅流激共振评判提供新依据,为相关技术标准修订提供参考。
- 申永康方寒梅赵春龙刘铨鸿王正中
- 关键词：水工结构拦污栅流激振动
- 大型水工钢闸门结构设计理论与方法探讨被引量：4
- 2022年
- 随着国内外高坝大库和抽水蓄能电站的建设与发展,作为水电工程输、泄水建筑物调节咽喉的水工钢闸门,正向具有高水头、大孔口、大流量等特点的大型化方向发展,其安全灵活地运行关系着整个枢纽工程和下游人民生命财产的安全。现行设计规范方法需要不断更新完善以满足大型水工钢闸门发展的需求,而最新研究成果和成熟的实践经验比较零散,很有必要总结凝练成熟的成果和实践经验。针对大型水工钢闸门发展中存在的关键问题进行系统理论研究,对闸门面板、主梁的非线性设计理论和方法、“Y”形树状支臂的稳定性以及弧形闸门的优化布置等方面进行系统总结,提出大型水工钢闸门结构设计理论与方法,确保钢闸门安全可靠、经济合理及运行灵活,研究和实践成果不仅具有重要的科学价值,更具有显著的经济效益和社会效益。
- 王正中
- 关键词：水工钢闸门稳定性
- 高水头闸门止水材料超弹性与黏弹性本构研究被引量：6
- 2014年
- 首先针对闸门止水橡胶的超弹性能对其数值分析起决定性作用.根据止水橡胶单双轴拉伸和纯剪切实验,得到了其名义应力应变曲线;对通用的橡胶本构模型进行了系统的对比与分析,给出了在实验数据齐全和不全情况下,止水橡胶数值仿真最优本构模型;其次采用不同的橡胶黏弹性本构模型,通过对某超高坝底孔闸门止水有限元计算,得出止水应力松弛失效时间,通过与闸门实际运行资料对比,得出burgers本构模型是最合理的;改变了以往设计阶段采用标准线性固体模型来预测止水失效时间的做法。该研究为止水的生产设计提供了系统的参考,具有较高的理论意义与实用价值。
- 谭显文王正中余小孔刘计良刘铨鸿
- 关键词：闸门止水黏弹性超弹性本构
- 基于BIM技术的平面钢闸门设计系统开发
- 平面钢闸门是水利水电工程枢纽的调节建筑物，具有结构简单，制造、安装、运输及维修简便的特点，广泛应用于工程之中。但传统的平面简化计算和设计方法存在计算方法不够精确、设计过程复杂、更改繁琐、不具备数字化、信息化及三维动态直观...
- 王文武
- 关键词：平面钢闸门软件开发功能模块
- 双层球面网壳失效机理的多指标评价体系(英文)
- 2013年
- 单层球面和柱面网壳结构的承载能力已有不少研究,但双层球面网壳的力学特性和失效机理的研究很少涉及。基于此,系统地研究了4种不同矢跨比双层凯威特球面网壳的失效机理和破坏过程,考察了多个力学指标来评估网壳的力学性能,如变形能力、总应变能、总弹/塑性应变能和屈服杆件数等。捕捉了4种矢跨比网壳的杆件失效过程和失效机理的差异。计算结论可为双层球面网壳结构的设计提供参考与借鉴。
- 李会军王正中
- 关键词：双层球面网壳承载能力极限载荷
