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本项目通过理论分析和室内实验研究体积不可压缩超弹性高压水封材料(改性橡胶类)的应力-应变关系;研究长时间受载条件下止水材料的流变性质,提出材料参数随时间变化的粘弹性函数,并给出获得这种粘弹性函数的方法,在止水材料的粘弹性研究中,修正Mooney-Rivlin公式,建立粘弹性条件下止水材料的本构关系。在此基础上,研究材料非线性、几何非线性和边界条件非线性的高压水封有限元计算方法,根据高压水封的工作特点,提出非线性有限元计算过程的特殊加载方法:将水封加载分为封堵过程加载和封堵后持续加载二个阶段(根据止水材料的性质,又分为超弹性和粘弹性二个加载阶段)。.该项研究将为建立高压闸门水封设计理论与方法奠定基础,可提高高压闸门水封设计的准确性和可靠性,使我国高压闸门的设计建设达到世界领先水平。 2100433B
批准号 |
50679059 |
项目名称 |
高压闸门水封的非线性计算理论与实验研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E0906 |
项目负责人 |
刘礼华 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
武汉大学 |
研究期限 |
2007-01-01 至 2009-12-31 |
支持经费 |
28(万元) |
闸门水封又称p型橡胶止水带,闸门水封是水电工程闸门的一个重要组成部分,闸门密闭封水、闸门水封材料可以根据水头高低和孔口大小等具体条件进行选择,最常用的莫过于橡胶闸门水封。橡胶闸门水封又名止水橡皮或者止...
非线性负载是指内含整流设备的负载。在电子线路中,电压与电流不成线性关系,在负载的投入、运行过程中,电压和电流的关系是经常变化的。所谓非线性,就是自变量和变量之间不成线性关系,成曲线或者其他关系。用函数...
线性负载:linear load 当施加可变正弦电压时,其负载阻抗参数(Z)恒定为常数的那种负载。在交流电路中,负载元件有电阻R、电感L和电容C三种,它们在电路中所造成的结果是不相同的。在纯电阻电路中...
弧形闸门L型水封压缩过程非线性数值模拟
本文分析弧形闸门L型水封预压缩特点,应用超弹性橡胶材料Mooney-Rivlin两参数模型建立该水封压缩过程的数值分析模型,在模型中采用接触单元模拟水封与止水座间接触,通过止水座的相对位移来控制水封的预压缩量。数值模拟结果表明,在预压缩过程中,L型水封与止水座间接触中心位置和接触范围逐渐从水封接触边顶部向其根部移动,而且水封顶部脱离止水座。施加了水压后,水封完全与止水座接触。进一步分析水封与止水座接触力变化过程可以看出,在水封预压缩及施加水压全过程中,接触力主要来源于水压,由预压缩产生的接触力比较小,也就是说,L型水封的启闭摩阻力主要是水压产生的。
高水头平面钢闸门水封接触性态研究
鉴于高水头闸门水封的接触状态直接影响闸门的正常运行,根据钢闸门水封接触分析理论,建立了某水电站主底孔高水头平面钢闸门、水封和闸墙支承整体三维有限元模型,基于constraint-function接触算法,采用有限元软件ADINA对该闸门关门挡水和启闭过程中水封接触问题进行了有限元计算分析,获得了不同闸门开度下水封的接触应力、接触状态等变化规律及高水头平面钢闸门水封封水性能,为实际工程设计提供了参考依据。
序
前言
第1章 绪论
1.1 高压闸门水封研究的目的和意义
1.2 高压闸门水封的作用、要求及分类
1.3 高压闸门水封研究现状
1.4 高压闸门水封的研究方法与思路
1.5 高压闸门水封目前的研究工作
第2章 橡胶类止水材料的力学性能实验研究
2.1 止水材料的硬度实验
2.2 止水材料的拉伸与压缩实验
2.3 止水材料的摩擦实验
2.4 止水材料的黏弹性实验
第3章 橡胶类止水材料性质与参数的研究
3.1 止水材料的性质
3.2 橡胶超弹性本构关系
3.3 止水材料参数
3.4 止水材料的两参数Rivlin公式
3.5 止水材料Rivlin公式的其他形式
3.6 止水材料Rivlin公式的应用实例
3.7 止水材料的Ogdcn公式
第4章 橡胶类止水材料的黏弹性研究
4.1 Mooney-Rivlin修正公式的研究
4.2 几种常用止水材料Mooney-Rivlin黏弹性函数的实验研究
4.3 橡胶类材料与固体流变模型三维本构关系的研究
4.4 三种常用止水材料流变参量的研究
第5章 橡胶类止水材料的耐久性研究
5.1 止水材料的耐久性特征
5.2 止水材料黏弹性对其耐久性的影响
5.3 环境温度对止水材料耐久性的影响
5.4 流体环境对止水材料耐久性的影响
5.5 止水材料与金属结合的耐久性
5.6 橡胶类止水元件的耐久性评估方法及目的
第6章 橡胶类止水材料非线性的问题与计算
6.1 止水材料大变形的时空描述
6.2 止水材料的材料非线性问题
6.3 止水材料的几何非线性问题
6.4 止水材料的接触非线性问题
6.5 止水材料的非线性有限元计算
6.6 用非协调元解决材料体积不可压缩性问题
6.7 非线性方程组的解法和收敛准则
6.8 ANSYS软件非线性分析功能及其在水封计算中的应用
第7章 瀑布沟水电站放空洞弧门充压伸缩式水封非线性有限元计算
7.1 工程概况
7.2 水封的结构及材质
7.3 水封止水元件的非线性有限元计算力学模型
7.4 水封非线性有限元计算程序及方法步骤
7.5 翼头的优化比较
7.6 封头的优化计算比较
7.7 水封断面优化计算结果
7.8 充压伸缩式水封止水元件时程分析
7.9 充压伸缩式水封特征数据计算
7.10 充压伸缩式水封水密性计算
7.11 充压伸缩式水封优化设计的新思路
第8章 瀑布沟水电站放空洞弧门充压伸缩式水封模型实验
8.1 高压闸门水封实验装置
8.2 实验水封模型设计
8.3 封头自由外伸量测试
8.4 封头接触宽度的测试与其接触应力的计算
8.5 封头压缩量测试
8.6 水封水密性实验与封头偏移量
8.7 计算结果与实验结果比较
8.8 实验小结
第9章 某巨型水电站底孔弧门常规水封仿真计算
9.1 概述
9.2 弧门常规水封仿真计算
9.3 弧门常规水封仿真计算结果
9.4 结论与展望
第10章 水口水电站底孔浮体闸门大截面承载传力水封仿真计算
10.1 工程特点与水封计算目的
10.2 浮体闸门承载传力水封的基本结构
10.3 承载传力水封的仿真计算
10.4 承载传力水封仿真计算结果
10.5 承载传力水封仿真计算结果分析
10.6 结论与建议
第11章 拉西瓦水电站导流封堵闸门自封闭式水封的非线性有限元计算
11.1 概述
11.2 自封闭式水封的工作原理
11.3 自封闭式水封的非线性有限元计算
11.4 闸门水封摩阻力的非线性有限元计算
11.5 结论与建议
第12章 拉西瓦水电站导流封堵闸门自封闭式水封模型实验研究
12.1 概述
12.2 自封闭式水封模型实验研究
12.3 自封闭式水封单质止水元件模型实验
12.4 模型实验研究结论与建议
第13章 水封的水密性规律及封水判据
13.1 理论计算与实验分析总结
13.2 水封水密性的规律
13.3 充压伸缩式水封的封水判据
13.4 水封研究的展望
参考文献
根据当前大流量高水头电站建没和发展的需要,作者在国家自然科学基金资助下进行了专题研究,全面总结了高压闸门水封计算理论及应用的研究成果,在此基础上撰写了这部理论与实践紧密结合的专著。
本书阐述了高压闸门水封非线性有限元计算的基本理论和工程应用实例。全书包括:橡胶类止水材料的力学性能实验研究,橡胶类止水材料性质与参数的研究,橡胶类止水材料的黏弹性研究,橡胶类止水材料的耐久性研究,橡胶类止水材料非线性的问题与计算,结合瀑布沟、水口、拉西瓦等巨型水电站闸门水封进行了非线性有限元理论及计算方法分析研究,并对水封水密性规律及封水判据进行了总结。本书是水利水电工程界从事设计、施工、科研、管理的广大工程技术人员及高等院校相关专业师生的宝贵参考资料。
《高压闸门水封的非线计算理论与应用》是 中国水利水电出版社在 2010出版的,作者是刘礼华。
拼音题名
gao ya zha men shui feng de fei xian xing ji suan li lun yu ying yong
其它题名
并列题名
ISBN
978-7-5084-7689-6
责任者
刘礼华[等]著
出版者
中国水利水电出版社
出版地
北京
出版时间
2010
中图分类号
TV663 TV442
附注
国家自然科学基金研究项目专著
摘要
本书阐述了高压闸门水封非线性有限元计算的基本理论和工程应用实例。全书包括:橡胶类止水材料的力学性能实验研究、橡胶类止水材料性质与参数的研究、橡胶类止水材料的黏弹性研究、橡胶类止水材料的耐久性研究、橡胶类止水材料非线性的问题与计算等内容。
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