基于LS-DYNA的大跨度弧形闸门船舶碰撞有限元分析

基于显式有限元方法,利用LS-DYNA计算平台,对大跨度弧形闸门的碰撞进行了仿真分析.分析了一大跨度弧形闸门受碰后的变形情况,得到了闸门的应力-时间曲线、应变-时间曲线、碰撞力-时间曲线以及能量曲线,为该弧形闸门的设计和制造提供了可靠的依据.     

锚拉板式索梁锚固结构焊缝抗疲劳性能研究

以组合斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构为对象,进行1∶2.5的锚拉板式索梁锚固结构缩尺模型疲劳试验,并采用MSC Marc有限元软件建立有限元模型进行数值模拟,研究了锚拉板式索梁锚固结构中锚拉板的应力分布规律及疲劳性能.结果表明,锚拉板式索梁锚固结构关键部位为锚拉板与加劲肋、主梁顶板间连接焊缝处,以及锚拉板中部开口附近部位;循环加载过程中的动应变时程曲线和静载时测点应力-荷载曲线均基本呈线性关系,静载时测点的Von Mises应力、测点应力-荷载曲线均不随荷载循环次数发生变化,锚拉板试验模型处于弹性工作状态;200万次疲劳试验后,整个试验模未出现裂纹和异常现象;该锚拉板式索梁锚固结构所有焊缝的应力幅小于BS5400规定的容许疲劳应力.     

海上风电大尺度预应力筒型基础结构预应力优化设计

应用于海上风电工程中的大尺度筒型基础为钢筋混凝土结构,中间的弧形过渡段为塔筒和筒基之间的传力过渡段,因而对其传力性能和防腐性能有着较高的要求.为优化大尺度筒型基础过渡段的传力性能和防腐性能,对基础上部弧形过渡结构施加预应力.借助有限元软件ABAQUS,对施加有预应力的大尺度筒型基础结构进行数值模拟分析.在极限荷载、交变荷载及相同的边界条件下,在弧形过渡结构上作用不同大小的有效预应力,计算各种情况下的弧形过渡结构和基础环梁受力特征,通过其主拉应力、主压应力的峰值以及主拉应力大于2,MPa的分布区域来分析结构受力性能.经过计算分析可知:弧形过渡结构在有效预应力增加到800,MPa时,继续增大预应力值,过渡结构抗裂性能趋于稳定;基础环梁在作用600,MPa有效预应力情况下,其抗裂性能最佳.在基础预应力设计中,应综合考虑两部位的受力变化趋势.有限元模拟的是有效预应力,在实际工程中,除考虑各种预应力损失外,应适当增加张拉控制应力.     

弹性材料平头压痕试验的有限元模拟

压痕试验是近些年来材料力学中应用十分广泛的力学试验之一．本文通过对弹性材料平头压痕试验的有限元数值模拟,比较了荷载一位移曲线和接触面分布应力的理论解和数值解,验证了有限元模型的有效性,并对有限元数值模型的几何尺寸、网格疏密、边界条件等参数进行了敏感性分析．该有限元模型的建立为研究压痕试验的应用提供了一种有效的数值分析方法．     

水工弧形闸门流激振动分析

采用模型试验和数值模拟相结合的方法,分析和评价了水工弧形闸门的流激振动.在水力模型试验中,采用自制面压力量测装置,同步测量了各面脉动压力的历时过程,避免了点压力到面压力的转换.同时,将试验得到的脉动压力作为荷载过程,应用AN SY S软件计算了在各种开度下闸门的振动反应过程.结合工程实例分析研究发现弧形闸门在有水和无水时的自振特性不同,流场对闸门自振特性的影响较大,闸门在不同开度下自振频率略有变化.     

体外预应力锚固横梁拉应力域法配筋

针对体外预应力混凝土桥端锚固横梁内侧承受较大拉应力且传统配筋方法有所欠缺的现状,提出一种新方法——"拉应力域法"配筋:对于承受主拉、压应力,存在有规律的二维"拉应力域"实体结构,可连续划分二维"拉应力域切片",通过对各切片网格配筋的方式以承担混凝土拉应力的正交分量,并以"拉应力域深度"控制网格的纵向布置区域.以某体外预应力端锚固横梁为例,建立有限元模型,并考虑锚固端横、竖向预应力的影响.应用拉应力域法配筋的分析结果表明,锚固端横、竖向预应力对于配筋量有较大影响,原设计竖向钢筋过多,横向钢筋分布不尽合理,而拉应力域法可根据实际应力分布来配筋,结果更准确.     

混凝土梁弯拉断裂过程的细观分析

将混凝土看成是由骨料、砂浆和界面过渡层组成的三相复合材料.结合部分力学参数试验,采用非线性有限元对混凝土梁受弯拉破坏过程进行了数值模拟.按照试件的实际配比,由Walraven公式计算出各种粒径区间骨料的平面等效面积,然后由随机骨料模型生成混凝土数值试件.混凝土细观结构的破坏由最大拉应力准则判别,对于软化段,采用了应力张开位移模型以缓解计算结果的网格依赖性.计算结果表明:界面厚度取0.2～0.8 mm,对试件的荷载位移全曲线的影响不大;任意形状骨料与圆形骨料的计算结果相近;界面层断裂能对梁宏观荷载位移曲线的形状影响较大.     

不同水位作用下闸门地震响应分析

地震是闸门失稳的主要原因,随着水利工程的迅猛发展,闸门的抗震设计已经成为水利工程研究的重要课题。本文应用通用有限元软件ADINA对在不同水位下平板闸门进行了地震响应进行了数值模拟分析,并利用MATLAB编程计算出了在不同水位下闸门所对应的σ(应力)~ε(应变)响应面。结果表明:随着水位的平板闸门整体的σ(应力)~ε(应变)振型提前,振幅增加,荷载越大闸门在地震荷载作用下越容易破坏。     

胶层对内贴CFRP加固圆形隧洞受力特性的影响

基于CFRP加固圆形隧洞的小比例尺模型试验,采用实体单元模拟胶层和衬砌混凝土,采用弹簧单元以及双线性界面黏结滑移关系模拟胶层和衬砌混凝土的弧形接触界面的黏结滑移行为,建立了"实体-弹簧-实体"三维有限元模型,并将有限元模型的计算结果与模型试验的实测结果以及界面应力理论计算结果进行了对比,验证了三维有限元模型的有效性.基于该有限元模型,着重分析了胶层厚度以及弹性模量的变化对混凝土应力、CFRP应力、胶层应力以及弧形接触界面复杂应力状态的影响.计算分析结果表明:胶层厚度以及弹性模量对隧洞衬砌混凝土的应力水平无明显影响,改变胶层的厚度以及弹性模量并不能明显地改善衬砌混凝土的受力状态;胶层的厚度以及弹性模量对弧形接触界面应力的影响十分显著,选择弹性模量较小的胶层,在施工过程中适当地减薄胶层的涂刷厚度,可以显著降低界面应力,从而减小内贴CFRP加固圆形隧洞结构发生剥离破坏的风险.     

半刚性基层振动压实时的下承层动力响应分析

为判断半刚性基层振动压实能否造成下承层的早期破坏,对半刚性基层在移动—振动压实荷栽作用下的下承层动态应力响应进行分析.将振动压路机对压实层施加的作用力简化成周期性变化的矩形均布压力,采用移动—振动荷载模型模拟振动压路机在振动压实过程中对压实层施加的作用,并对该振动压实荷载利用APDL语言编制相应的分析程序,实现了在有限元模型上的施加与求解.采用三维有限元瞬态动力分析方法以及ANSYS有限元程序,计算、分析半刚性基层在振动压实作用下的下承层的动态应力响应,建立了一种振动压实荷载作用下的路面结构层动态应力响应分析方法.算例显示,在下基层施工后7d,振动压实上基层时下承层动态拉应力峰值接近下承层的极限抗拉强度,可能会出现产生早期破坏,从而表明在半刚性基层振动压实时进行施工荷载与施工时机控制是必要的. 振动荷载模型模拟振动压路机在振动压实过程中对压实层施加的作用,并对该振动压实荷载利用APDL语言编制相应的分析程序,实现了在有限元模型上的施加与求解.采用三维有限元瞬态动力分析方法以及ANSYS有限元程序,计算、分析半刚性基层在振动压实作用下的下承层的动态应力响应,建立了一种振动压实荷载作用下的路面结构层动态应力响应分 方法.算例显示,在下基层施工后7d,振动压实上基层时下承层动态拉应力峰值接近下承层的极限抗拉强度,可能会出现产生早期破坏,从而表明在半刚性基层振动压实时进行施工荷载与施工时机控制是必要的. 振动荷载模型模拟振动压路机在振动压实过程中对压实层施加的作用,并对该振动压实荷载利用APDL语言编制相应的分析程序,实现了在有限元模型上的     

吊空模板技术在施工期闸墩混凝土温控防裂中的应用

闸墩中心的混凝土在施工后期,由于温度降低而产生收缩,当其受到底板的强约束时就会产生较大的拉应力,容易形成"由里及表"型裂缝.采用吊空模板技术,相当于减小了约束体的体积,降低了约束体的刚度,从而降低了底板对闸墩的约束,大大改善了闸墩混凝土的应力状态.介绍了某水闸工程的温控防裂仿真计算,证实了吊空模板技术能有效防止施工后期闸墩内部裂缝的产生,为同类型的施工分析起到一定的参考作用.     

超大型平面定轮闸门的制造

介绍了凌津滩水电站低坎泄洪闸的超大型平面定轮闸门的制作技术难点、工艺流程控制、闸门焊接变形的控制与校正、定轮支座的组装焊接、侧水封座板及承压板加工以及定轮热处理等，采用了有效的工艺技术措施，闸门制作质量优良．经过安装，运行情况良好．     

基于ANSYS的护镜门三维有限元分析

针对南京三汊河河口闸构件存在一定程度的锈蚀,同时其吊点与重心偏离,启闭过程中自重产生的应力、变形等问题,运用大型通用有限元分析软件ANSYS建立1 #护镜门(左岸)的空间三维有限元模型,选取不同开启角度模拟闸门的开启,分析了闸门在不同开度时自重作用下的应力、变形情况,并与相应规范折算出的容许应力和容许挠度加以比较,对闸门的安全运行进行校核,为安全运行以及护镜门的优化设计提供参考.     

大型常态混凝土闸墩快速浇筑的温控防裂方法研究

针对常态混凝土大型闸墩在快速浇筑条件下的应力安全问题,通过对比分析常规浇筑、短间歇期浇筑和厚层短歇浇筑3种方式的温度场和应力场变化规律,认为在合理安排通水冷却、表面保温和适当降低浇筑温度的前提下,对大型常态混凝土闸墩施行快速浇筑方法能够满足工程防裂要求.方案的实际实施效果较好,可供类似工程参考.     

葛洲坝二江电站小机组排沙底孔工作门有限元分析

针对葛洲坝二江电站小机组改造设计后的排沙底孔工作门,在吊耳高度加高1m,废弃原有抓梁定位方式,利用门机自动抓梁的前后导向装置、侧导轮及吊耳板定位的条件下,按照《水利水电工程钢闸门设计规范》,采用大型有限元软件ANSYS进行了三维线弹性有限元分析,从强度和刚度方面进行了评价,为该工作门的改造设计提供了重要的参考依据.     

三维FEM在大型弧形钢闸门安全检测中的应用

以广西岩滩水电站的钢闸门安全检测为背景，以溢洪道弧形闸门为例，用三维有限元方法分析计算了闸门在各个工况下的应力、变形特性，计算结果和现场应变测试的结果基本一致．在有限元计算和现场测试结果的基础上，根据水工钢闸门设计规范和水工金属结构报废标准建立的强度和刚度评判标准，对岩滩电站的闸门进行了校核，并评价了其安全性．该理论和方法，可为类似闸门工程的设计和检测提供参考．     

筒阀紧急动水关闭特性的数值模拟

为了防止水轮机飞选现象的发生,运用动网格和滑移网格技术,对动水关闭状态下的筒阀运动进行了三维非定常数值模拟和水力特性的研究．结果表明,筒阀的表面压力呈不均匀分布,引起的倾覆力矩最大值达2．94×10^4N·m．轴向力在筒阀关闭90％时达到峰值,并根据其变化的平稳程度提出了优化的筒阀关闭方式．此外,对筒阀表面的压力脉动进行了频谱分析,表明压力脉动的形成是尾水管涡带振动向上传递的结果．上述水力特性的分析不仅可以预测混流炎水轮机的工作状态．而且可以为筒阀运动的执行机构——多液压缸同步运动系统提供理论依据．     

新开沱河闸墩墙混凝土裂缝成因分析与处理

对新开沱河节制闸墩墙的裂缝进行了检测,分析认为温度应力及收缩应力是裂缝产生的主要原因。对裂缝进行了注浆处理,消除了裂缝对结构耐久性的不利影响。     

NMR experimental realization of seven-qubit D-J algorithm and controlled phase-shift gates with improved precision

In this study, we report the experimental reali-zation of seven-qubit Deutsch-Jozsa (D-J) algorithm and controlled phase-shift gates with improved precision using liquid state nuclear magnetic resonance (NMR). Theexperimental results have shown that transformations Uf in the seven-qubit D-J algorithm have been implemented with different pulse sequences, and whether f is constant orbalanced is determined by using only a single function call(Uf). Furthermore, we propose an experimental method tomeasure and correct the error in the controlled phase-shift gate that is simple and feasible in experiments, and can have precise phase shifts. These may offer the possibility ofsurmounting the difficulties of low signal-to-noise ratio(SNR) in multi-qubit NMR quantum computers, morecomplicated experimental techniques, and the increase ofgate errors due to using a large number of imperfect selec-tive pulses. These are also applied to more complicated quantum algorithms with more qubits, such as quantumFourier transformation and Shor抯 algorithm.