基于CAE的橡膠壩設計研究.pdf

1、橡膠壩作為一種新型的低水頭壩體結構，以其壩高可調(diào)節(jié)，壩頂可溢流，造價低、節(jié)省材料、環(huán)保、施工期短、結構簡便等優(yōu)點，得到了廣泛的推廣?，F(xiàn)階段國內(nèi)橡膠壩工程設計中，所采用的橡膠壩設計方法更多的是依靠經(jīng)驗等進行設計。隨著橡膠逐漸由低位小跨度向高位大跨度發(fā)展，需要完成橡膠壩設計過程從粗略估算到精確分析的轉變，提高壩體設計質(zhì)量，降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期，從而進一步提高企業(yè)競爭力，做強做大我國的橡膠壩產(chǎn)業(yè)。 本文從應用研究出發(fā)，運用現(xiàn)代C

2、AE設計方法對橡膠壩的靜態(tài)強度和動態(tài)特性進行了初步研究。具體研究內(nèi)容包括： 1.橡膠壩壩體結構的分析與設計理論。從橡膠壩的薄膜內(nèi)力和平面問題兩個基本假設出發(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建模和加載計算分析做好準備工作。 2.壩體結構靜強度有限元分析。根據(jù)橡膠壩壩體材料和結構承載特點，采用壩袋Mooney-Rivlin材

3、料模型和薄膜結構有限單元法，對橡膠壩體進行靜態(tài)有限元計算分析，并對壩體結構設計方案進行探討研究。 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模型進行振動模態(tài)分析，研究橡膠壩的動態(tài)特性，為壩體的工程設計施工提供理論依據(jù)。 4.橡膠壩壩體風載分布及響應分析。通過對壩體承受風載問題進行簡化，在不考慮壩體膜單元局部變形的情況下，依據(jù)風載荷基本理論，推導出壩體表面風載荷分布規(guī)