基于断裂力学蜗壳外围混凝土裂缝稳定性分析

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蜗壳结构是水电站厂房水下结构的重要组成部分,它是水电站厂房的核心,是水轮机的重要过流部件,是主厂房上部结构的基础,因此,蜗壳外围混凝土在受到自重、内水压力和上部荷载的作用下可能会出现不同程度和不同方向的裂缝,裂缝在不同工况或受力条件下可能发生深化和扩展影响其刚度和强度产生的危害,所以有必要对蜗壳外围混凝土裂缝的稳定性进行研究。   本文以直埋式蜗壳为例,主要应用有限元ABAQUS软件来进行建模,选取蜗壳进口断面建立平面模型,并且选取蜗壳进口断面第一个管节建立三维模型,分别对它们进行非线性计算分析,然后在相应应力较大部位分别假设不同裂缝和建立模型,应用虚拟裂缝闭合法和ABAQUS-UEL子程序,计算不同工况下各裂缝的应变能释放率值,判断蜗壳外围混凝土裂缝的稳定性。并且通过数值计算分析得出一些有益结论,为实际的直埋式蜗壳外围混凝土运行中产生的裂缝是否发展提供一定判断依据。   通过研究表明,虚拟裂缝闭合法和ABAQUS-UEL子程序对于网格尺寸依赖性比较小,可以减少后处理中不必要的重复和数据的转移可能带来的误差,并且能够提高计算的精度和效率。可以将该方法作为判断蜗壳外围混凝土裂缝稳定性评价的一种方法。
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水轮机调节系统由压力引水管道、水轮发电机机组、液压调速系统和发电机端口侧电力负荷组成,是一个集水机电磁为一体的非线性控制系统。生产实践表明,液压随动系统具有时延性,水轮机传递系数随机组工况变化表现时变性,并且发电机端口侧电力负荷存在随机扰动。上述因素的存在不仅威胁着水轮机调节系统的稳定可靠运行,而且难以保证电网系统的供电质量。鉴于此,非常有必要对系统的不稳定性因素进行考虑来建立系统的非线性数学模型