基于ABAQUS无限元的静-动力统一人工边界研究

对于强震作用下的大变形和非线性问题,叠加原理不能被用来计算结构的静-动力综合效应,这就涉及到静、动力边界转换或静-动力边界统一的问题。静-动力边界转换法较为繁琐,且如果不施加由静力边界条件引起的节点约束反力,模型存在不平衡力或不平衡力矩,造成计算结果失真。黏弹性静-动力统一人工边界在结构受切向静力作用时数值解精度不够理想。为了既方便又精确地计算结构的静-动力综合效应,提出了利用无限元建立静-动力统一人工边界,推导出适用于外源波动输入的等效节点力计算公式;基于Python语言,编写了等效节点力计算与施加为一体的程序。这种边界不需要进行静力、动力边界转换、应力场的导入以及边界节点约束反力的施加。无限元静-动力统一人工边界实现相对简单,且数值解精度高于静、动力人工边界转换法和黏弹性静-动力统一人工边界,特别是在切向静力的作用下。     

基于水力振源合理施加的水电机组轴系统振动分析

水力振源诱发机组厂房结构振动,影响机组发电效率,甚至威胁其正常安全运行。合理模拟机组振源是研究预测及解决机组厂房结构振动问题的关键。通过CFD(计算流体动力学)数值模拟,提出一种水轮机转轮叶片表面脉动压力的更为合理的计算和施加方法,并综合考虑电磁和机械振源的耦合作用,对所建立的三维水轮发电机组转子-轴承系统模型进行了振动分析。研究表明:通过CFD能够获得可信的转轮表面处各点脉动压力时程,脉动压力对轴系统振动响应的影响不可忽略,对其合理的模拟和施加是必要的。此外,进行了电磁不平衡拉力与机械不平衡力相位差对轴系振动响应的敏感性分析。研究结论可为水电机组及厂房设计运行及振动预测控制等提供参考。     

基于能量法的水电站厂房抗震性能分析

为了便于水电站厂房抗震性能评估与设计方案的比选,结合动力学和弹性反应谱理论,推导出了一种可以计算在地震作用下经地面输入到水电站厂房结构的总输入能的能量计算公式。通过该公式分别分析了水电站厂房结构自振特性、场地地基条件、地震动参数等多个因素对厂房输入总能量及抗震性能影响的敏感性,对不同设计方案的抗震性能做出评判。算例分析表明,通过对比能量公式与反应谱分析的计算结果可知,利用能量法进行抗震方案比选和优化设计简易有效。该方法可快速简便的计算出地震输入到水电站厂房结构的总能量,可同时分析多个因素变化对厂房能量的影响,且结构自振特性、场地地基条件和地震动参数对厂房输入总能量及抗震性能的影响规律具有普适性,可为水电站厂房及类似工程抗震设计提供参考。