Solidworks在钢闸门有限元分析中的应用探讨

日期:2019-03-18 / 人气:

黑龙江七台河市某水库输水洞,工作闸门孔口尺寸为1.5m×l.8m,底槛高程192.00,设计洪水位195.00,设计水头H =3.0m。闸门采用平面滑动式钢闸门,面板布置在上游侧,单吊点,双主梁结构,梁系采用等高连接。文章拟使用达索Solidworks的有限元分析模块SolidWorks Simulation对此钢闸门进行分析计算,并和按照《水利水电工程钢闸门设计规范》(GB 64-2013)的手算结果进行对比探讨。

1 有限元及达索Solidworks三维设计软件简介

作为一种求解偏微分方程数值解的数学方法,有限单元法理论成形并发展于20世纪50-60年代,由于当时理论尚处于成形阶段,计算机的应用尚未普及,这使得有限单元法的应用大大受到限制。从上世纪70年代末起,随着计算机的普及,有限元单元法开始普及,同时也出现了很多大型有限元商业程序。如今,有限元已广泛应用于机械,岩木,桥梁等各个领域。

Solidworks是当今主流的机械设计三维建模软件之一,同时,其集成了Simulation有限元分析模块。和大型商业有限元分析软件ANSYS相比,Solidworks具有强大的建模能力,而Simulation操作简单,易于上手。从实体建模,材料给定,加载边界条件,再到求解均非常方便。

2 钢闸门的设计工况和结构参数

钢闸门的面板尺寸为1940mm×1830mm,闸门采用双主梁结构,主梁采用型钢I25a,顶梁采用组合梁,底梁采用型钢I16。在闸门中间设置一道竖直次梁,竖直次梁亦采用型钢I25。闸门的梁系布置尺寸见图1-2。

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3 钢闸门的传统应力计算

如前所述,钢闸门主要是由面板,边梁,主梁与次梁构成—个空间的受力结构,钢闸门的内力计算与分析按照SL 74(水利水电工程钢闸门设计规范》执行。

闸门所受的水压力图如图3所示。

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图3 闸门梁格布置图



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