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橡胶坝静动力特性有限元分析

张鹏

   橡胶坝是一种随着高分子合成纤维和橡胶工业的发展而出现的新型低水头水工建筑物。因其具有结构简单新颖、造价低、节省三材、施工期短、抗震性能好、不阻水、止水效果好、运行管理灵活方便、泄量大淹没小、维修费用低等优点,广泛应用于灌溉、发电、供水、航运、防潮蓄淡、地下水回灌、城市水利、美化环境、改善区域小气候等方面。我国橡胶坝技术的发展已经走过了40多个年头,在我国水利建设事业中发挥了重要作用。在橡胶坝迅速发展的同时,其安全问题也日益受到关注。 本文从橡胶坝的薄膜内力和平面问题两个基本假设出发,根据《橡胶坝技术规范》SL227-98计算出足够多的坝体截面曲线上点的坐标,拟合出坝体截面曲线,采用膜结构的几何非线性理论,并应用有限元分析软件ANSYS,对蓄水完成时的坝体形状建立三维有限元模型。构建坝袋材料的Mooney-Rivlin模型并对不同设计高度的坝袋进行单轴拉伸试验得到坝袋材料属性,为蓄水、过水溢流分析提供参数。通过反向加载的方法对橡胶坝蓄水过程进行分析,特别是引起坝袋伸长、坝袋强度增加较多的上下游无水的工况进行分析。针对橡胶坝过水溢流荷载比较复杂的情况进行了简化并对坝体施加内外荷载,通过分析得到所选材料的坝袋在溢流情况下的极限承载力状态。本文对橡胶坝在溢流以及不溢流两种工况下建立振动基本方程并定义边界条件,应用MATLAB软件对橡胶坝的振动编制程序并使程序界面化,输入坝体的基本信息,可以直接计算坝体的自振频率以及在不同工况下频率随坝体上下游水深变化的关系曲线。 本文研究结果不仅可以完善橡胶坝的设计理论和设计方法,也可以为橡胶坝坝袋的设计、工程施工中锚固螺栓的选取以及以后的工程管理提供一定参考价值。……   
[关键词]:膜结构;几何非线性;有限元;Mooney-Rivlin模型;单轴拉伸;程序界面化
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东农业大学2010年