基于CAE的橡膠壩設(shè)計(jì)研究.pdf

1、橡膠壩作為一種新型的低水頭壩體結(jié)構(gòu)，以其壩高可調(diào)節(jié)，壩頂可溢流，造價(jià)低、節(jié)省材料、環(huán)保、施工期短、結(jié)構(gòu)簡便等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的推廣。現(xiàn)階段國內(nèi)橡膠壩工程設(shè)計(jì)中，所采用的橡膠壩設(shè)計(jì)方法更多的是依靠經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著橡膠逐漸由低位小跨度向高位大跨度發(fā)展，需要完成橡膠壩設(shè)計(jì)過程從粗略估算到精確分析的轉(zhuǎn)變，提高壩體設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期，從而進(jìn)一步提高企業(yè)競爭力，做強(qiáng)做大我國的橡膠壩產(chǎn)業(yè)。 本文從應(yīng)用研究出發(fā)，運(yùn)用現(xiàn)代C

2、AE設(shè)計(jì)方法對橡膠壩的靜態(tài)強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了初步研究。具體研究內(nèi)容包括： 1.橡膠壩壩體結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)理論。從橡膠壩的薄膜內(nèi)力和平面問題兩個(gè)基本假設(shè)出發(fā)，闡明壩體在不同的承載工況下的壩袋拉力理論。并按照壩袋的幾何性質(zhì)導(dǎo)出壩體截面各段曲線方程，擬合出壩體截面的曲面外形，為壩體整體的CAE建模和加載計(jì)算分析做好準(zhǔn)備工作。 2.壩體結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度有限元分析。根據(jù)橡膠壩壩體材料和結(jié)構(gòu)承載特點(diǎn)，采用壩袋Mooney-Rivlin材

3、料模型和薄膜結(jié)構(gòu)有限單元法，對橡膠壩體進(jìn)行靜態(tài)有限元計(jì)算分析，并對壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討研究。 3.橡膠壩壩體流固耦合模態(tài)分析。利用有限元分析軟件ANSYS和流固耦合理論，對斜墻式橡膠壩壩體試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行振動(dòng)模態(tài)分析，研究橡膠壩的動(dòng)態(tài)特性，為壩體的工程設(shè)計(jì)施工提供理論依據(jù)。 4.橡膠壩壩體風(fēng)載分布及響應(yīng)分析。通過對壩體承受風(fēng)載問題進(jìn)行簡化，在不考慮壩體膜單元局部變形的情況下，依據(jù)風(fēng)載荷基本理論，推導(dǎo)出壩體表面風(fēng)載荷分布規(guī)