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弧形钢闸门支臂受冲击荷载的非线性动力分析
1
作者
董静
白宇航
+1 位作者
裴多菲
张俊发
《水利水运工程学报》
北大核心
2025年第1期133-144,共12页
为研究水工弧形钢闸门在正常运行工况时支臂受冲击作用下的动力响应问题,预估闸门可能出现的破坏模式,以某水电站的弧形钢闸门为研究对象,采用非线性有限元方法模拟钢闸门在静水压力作用下,支臂受浮木冲击的过程,得到并分析弧形钢闸门...
为研究水工弧形钢闸门在正常运行工况时支臂受冲击作用下的动力响应问题,预估闸门可能出现的破坏模式,以某水电站的弧形钢闸门为研究对象,采用非线性有限元方法模拟钢闸门在静水压力作用下,支臂受浮木冲击的过程,得到并分析弧形钢闸门支臂不同位置受冲击时的冲击力、位移及闸门整体的变形特征。结果表明,闸门破坏过程为受冲击的支臂或其斜杆首先发生面外失稳,随后靠近失稳支臂侧的闸门向铰支座方向移动,导致另一支臂承担的水压荷载瞬间增大而被压溃,最终导致闸门整体失稳破坏。随着浮木质量和冲击能量增加,受冲击位置受到的力和位移随之增大。当冲击能量较小时,即使支臂受冲击部位应力超过钢材屈服应力,闸门仍具有一定的稳定性;闸门支臂不同部位所能承受的最大冲击能量差异较大,冲击支臂近铰支座处位置易引起闸门结构失稳破坏;堰上水头越高,闸门支臂受冲击时越容易失稳。研究结果可为闸门受冲击时的安全性和闸门较易失稳构件的评判提供参考。
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关键词
弧形钢闸门
钢闸门支臂
动力响应
静水压力
等效应力
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职称材料
极端工况静压支承润滑状态的微间隙油膜形貌表征
2
作者
于晓东
陈敏敏
+4 位作者
赵岩
唐邦耀
王松柏
李士昊
姜辉
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2022年第4期164-172,共9页
极端工况条件下,静压支承间隙润滑油膜受到强挤压力与强剪切力的联合作用,润滑油的温度升高,黏度下降,油膜变薄,导致运行过程中极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得。为解决此技术难题,设计一种新型油垫可倾式静压支承结构,形成静动...
极端工况条件下,静压支承间隙润滑油膜受到强挤压力与强剪切力的联合作用,润滑油的温度升高,黏度下降,油膜变薄,导致运行过程中极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得。为解决此技术难题,设计一种新型油垫可倾式静压支承结构,形成静动压混合推力轴承,提出利用微间隙油膜形貌来表征静压支承润滑状态的想法。针对新型双矩形腔油垫可倾式静压支承,建立温升和功耗、热固耦合变形、流固耦合变形及油膜形状等数学模型。使用Solidworks 3维软件建立静压支承油膜的3维几何模型,利用ANSYS ICEM软件进行高质量的间隙油膜结构化网格划分,将油膜网格导入ANSYS CFX设置对应的边界条件,应用MATLAB拟合46#润滑油的黏温关系曲线进行变黏度仿真,求解并分析极端工况下微间隙油膜温度场和油膜压力场分布特征,求得摩擦副热力耦合变形。将变形场数据提取并导入MATLAB中进行数据处理,获得3维油膜形貌,判断静压支承润滑状态。搭建油膜厚度测量装置,获得油膜厚度状态,验证理论分析和数值模拟所获得的油膜形貌的正确性。结果表明:极端工况下,该新型结构润滑效果大大改善,轻载高速时热变形起主导作用,油膜厚度差异较大;低速重载时力变形占主导地位,油膜较平滑;油腔外侧封油边交角处变形最大,此处油膜最薄,易发生摩擦学失效。
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关键词
静动压混合支承
可倾式油垫
润滑状态
热力耦合变形
微间隙油膜形貌
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职称材料
题名
弧形钢闸门支臂受冲击荷载的非线性动力分析
1
作者
董静
白宇航
裴多菲
张俊发
机构
西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室
中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司
出处
《水利水运工程学报》
北大核心
2025年第1期133-144,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52109167)
陕西省教育厅专项科研计划项目(21JK0803)
陕西省科技创新团队项目(2022TD-01)。
文摘
为研究水工弧形钢闸门在正常运行工况时支臂受冲击作用下的动力响应问题,预估闸门可能出现的破坏模式,以某水电站的弧形钢闸门为研究对象,采用非线性有限元方法模拟钢闸门在静水压力作用下,支臂受浮木冲击的过程,得到并分析弧形钢闸门支臂不同位置受冲击时的冲击力、位移及闸门整体的变形特征。结果表明,闸门破坏过程为受冲击的支臂或其斜杆首先发生面外失稳,随后靠近失稳支臂侧的闸门向铰支座方向移动,导致另一支臂承担的水压荷载瞬间增大而被压溃,最终导致闸门整体失稳破坏。随着浮木质量和冲击能量增加,受冲击位置受到的力和位移随之增大。当冲击能量较小时,即使支臂受冲击部位应力超过钢材屈服应力,闸门仍具有一定的稳定性;闸门支臂不同部位所能承受的最大冲击能量差异较大,冲击支臂近铰支座处位置易引起闸门结构失稳破坏;堰上水头越高,闸门支臂受冲击时越容易失稳。研究结果可为闸门受冲击时的安全性和闸门较易失稳构件的评判提供参考。
关键词
弧形钢闸门
钢闸门支臂
动力响应
静水压力
等效应力
Keywords
arc steel gate
steel gate
support
arm
dynamic
response
hydrostatic
pressure
equivalent stress
分类号
TV663.2 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
极端工况静压支承润滑状态的微间隙油膜形貌表征
2
作者
于晓东
陈敏敏
赵岩
唐邦耀
王松柏
李士昊
姜辉
机构
哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室
齐重数控装备股份有限公司
出处
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2022年第4期164-172,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51375123)
黑龙江省自然科学基金项目(E2016040)。
文摘
极端工况条件下,静压支承间隙润滑油膜受到强挤压力与强剪切力的联合作用,润滑油的温度升高,黏度下降,油膜变薄,导致运行过程中极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得。为解决此技术难题,设计一种新型油垫可倾式静压支承结构,形成静动压混合推力轴承,提出利用微间隙油膜形貌来表征静压支承润滑状态的想法。针对新型双矩形腔油垫可倾式静压支承,建立温升和功耗、热固耦合变形、流固耦合变形及油膜形状等数学模型。使用Solidworks 3维软件建立静压支承油膜的3维几何模型,利用ANSYS ICEM软件进行高质量的间隙油膜结构化网格划分,将油膜网格导入ANSYS CFX设置对应的边界条件,应用MATLAB拟合46#润滑油的黏温关系曲线进行变黏度仿真,求解并分析极端工况下微间隙油膜温度场和油膜压力场分布特征,求得摩擦副热力耦合变形。将变形场数据提取并导入MATLAB中进行数据处理,获得3维油膜形貌,判断静压支承润滑状态。搭建油膜厚度测量装置,获得油膜厚度状态,验证理论分析和数值模拟所获得的油膜形貌的正确性。结果表明:极端工况下,该新型结构润滑效果大大改善,轻载高速时热变形起主导作用,油膜厚度差异较大;低速重载时力变形占主导地位,油膜较平滑;油腔外侧封油边交角处变形最大,此处油膜最薄,易发生摩擦学失效。
关键词
静动压混合支承
可倾式油垫
润滑状态
热力耦合变形
微间隙油膜形貌
Keywords
hydrostatic and dynamic pressure hybrid support
tilting oil pad
lubrication state
thermal-mechanical coupling deformation
morphology characterization of micro-clearance oil film
分类号
TH133.3 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
弧形钢闸门支臂受冲击荷载的非线性动力分析
董静
白宇航
裴多菲
张俊发
《水利水运工程学报》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
2
极端工况静压支承润滑状态的微间隙油膜形貌表征
于晓东
陈敏敏
赵岩
唐邦耀
王松柏
李士昊
姜辉
《工程科学与技术》
EI
CSCD
北大核心
2022
0
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职称材料
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