[ 摘要 ] 本文结合工程实例,利用超弹性材料单元和接触单元对钢闸门止水充压后的变形、接触和反力过程进行计算分析,所获初步成果与原型试验比较吻合,据此提出的钢闸门止水有限元彷真分析具有一定的实用价值。
[ 关键词 ] 超弹性材料;超弹性材料单元:接触单元:目标单元
大型水工钢闸门的止水通常使用的橡胶、聚合物等材料是属于超弹性材料,所谓超弹性材料即该材料在受力后会产生较大的可恢复(弹性)变形,而体积没有明显变化,是一种不可压缩的或近似不可压缩的即泊桑比(μ)接近于0.5的材料。该材料性质不同于一般弹性、弹塑性材料,呈现比较复杂的应力~应变关系(应力~应变关系曲线存在无和一至二个拐点)。
以前大型工程的止水性能是通过1:1的结构模型试验或原型试验加以验证。本文利用大型结构分折软件(ANSYS5.6)专门提供的超弹性材料单元(Mooney-Rivlin),对某水电站大型弧形闸门的伸缩式止水结构进行模拟分折,探索止水体的受力变形过程和特性。
1止水体有限元分析的特点
东风水电站左、右中孔弧形闸门,孔口尺寸5×6m2,设计水头80 m,闸门采用伸缩式水封装置,水封装置由框形水封(止水体)、水封座、压板、螺栓等组成,金属的水封座安装在门槽埋件上,通过螺栓,由压板将止水橡胶两翼压紧在水封座上,以形成充水压力腔。
闸门关闭后,压力腔充水压,水封受压后水封头部伸出、顶紧闸门面板使闸门止水,然后充水系统稳压,闸门处于挡水状态。
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