谏壁抽水站泵房下部结构三维有限元分析

论文摘要

目前，泵房结构的主要分析方法有：结构力学法、材料力学法和有限单元法。在泵站结构分析的过程中通常将结构简化为二维平面问题进行近似处理，但这种近似计算的结构往往与实际的空间分析有一定差异。对大型泵站，由于进出水流道的形状不规则以及泵房内由于设备管道的布置在整个结构内部产生诸多大小形状不一的空腔，使得泵房结构整体几何形状不够规则，再加上荷载和边界条件的复杂性，对泵房结构进行三维空间分析是很有必要的。 本文结合实际工程——镇江市谏壁抽水站，采用有限元分析软件ANSYS对泵房下部结构进行建模，按照工程结构设计时的各荷载工况，对泵房结构进行三维有限元分析。根据泵房的位移、应力的最大值和位置以及选取典型断面的节点处位移、应力值，对泵房结构的位移、应力情况进行分析，并对谏壁抽水站的整体结构设计进行评价。将有限元处理的内力值与结构力学简化计算的内力值进行初步比较，查找分析产生差别的原因。根据后处理结果得到有限元计算的最大拉应力位置和内力值，选取一些典型断面来分析产生较大拉应力的大致位置及其产生的原因，对与其同类型的大型泵站的结构设计配筋提供参考。 通过有限元分析的结果与采用平面简化计算得到的结果对比，可以看出有限元方法具有较大的应用前景，比较切合工程实际。本文通过在各个工况荷载下结构的变形和内力分析，验证了有限元方法在大型泵站结构分析中的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外泵站结构形式简介
• 1.2.1 固定式泵房
• 1.2.2 移动式泵房
• 1.3 谏壁抽水站泵房结构简介
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 有限元单元法及ANSYS软件简介
• 2.1 有限元方法的历史
• 2.2 有限元单元法的主要内容
• 2.2.1 有限单元法的弹性力学基础
• 2.2.2 最小势能原理
• 2.2.3 有限单元法的基本思路
• 2.2.4 有限元分析的基本步骤及表达式
• 2.2.5 空间有限单元法简介
• 2.2.6 高斯积分法
• 2.3 ANSYS—结构有限元分析软件
• 2.3.1 ANSYS软件简介
• 2.3.2 ANSYS软件功能
• 2.3.3 ANSYS结构有限元分析流程
• 2.3.4 ANSYS中部分单元特性
• 2.4 本章小结
• 第三章 谏壁抽水站有限元建模
• 3.1 工程简介
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 主要设计参数与水位组合
• 3.1.3 荷载计算
• 3.2 计算模型与网格划分
• 3.2.1 谏壁抽水站建模
• 3.2.2 泵房模型网格划分与加载
• 3.3 本章小结
• 第四章 计算结果与分析
• 4.1 泵站位移和应力分析
• 4.1.1 泵站位移分析
• 4.1.2 泵站站身应力分析
• 4.2 泵站站身内力分析
• 4.2.1 有限元法内力值与结构力学内力值比较
• 4.2.2 泵站结构较大拉应力点处内力分析
• 4.2.3 泵站下部结构裂纹分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 附图
• 参考文献
• 致谢