【摘 要】
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本文系统介绍了渡槽的发展概况、结构静力动力分析理论、流固耦合问题的计算方法。主要探讨了固体—水体相互作用的两种求解方法:Westergaard方法和ADINA-FSI求解方法,并对动水
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本文系统介绍了渡槽的发展概况、结构静力动力分析理论、流固耦合问题的计算方法。主要探讨了固体—水体相互作用的两种求解方法:Westergaard方法和ADINA-FSI求解方法,并对动水压力影响下的结构振动特性进行了分析研究。基于ADINA软件对震动下U型槽流固耦合问题的进行研究,并定性给出了结构刚度和水体晃动对动水压力的影响;基于ADINA软件,对渡槽进行了三维有限元的动力分析,对比了Westergaard方法和ADINA-FSI求解方法。主要内容如下:
1、介绍了ADINA软件。综述了结构动力分析发展现状和基本理论,包括:结构动力平衡方程、流固耦合、结构自振特性的计算、动力求解方法和地震波输入。研究了ADINA中考虑动水压力的两种方法:Westergaard方法和ADINA的完全耦合算法。
2、以一U型结构为例,首先,基于有限域内附加质量法研究了不同水体宽度、不同水深及水体网格密度对结构自振频率的影响。其次,采用ADINA中的流固耦合算法研究了U型结构的振动特性以及结构和动水压力随时间的变化过程、水体的晃动过程。最后,运用Westergaard方法和基于ADINA的完全耦合算法求解了一刚性U型结构面的动水压力,对计算结果进行了比较验证,得到了一些有参考价值的结论。
3、应用本文提出的基于ADINA流固耦合分析方法和附加质量方法进行的地震响应分析成果表明,流固耦合模型与附加质量模型相比结构大部分部位的结果较小,更能反映水体-固体相互作用的要求。
4、采用基于ADINA软件的完全流固耦合求解方法对南水北调工程中某一实际工程的渡槽进行了静、动力分析。建立了大型渡槽三维动力分析模型,研究了排架柱对渡槽动力特性的影响,分析了渡槽在水平地震和竖直地震作用下的地震反应。比较了完全流固耦合和附加质量法解法的差异,得出了一些可供工程设计参考的有价值成果。
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