对称Y型月牙肋钢岔管二维三维一体化设计

本文深入研究了对称Y型月牙肋钢岔管体型设计的程序化实现机理,此类型钢岔管二维图纸和三维模型的一体化、参数化生成技术的开发,可快速且同步生成钢岔管的二维及三维设计成果,提升了岔管的设计效率和设计质量。将本文研究的岔管一体化设计方法应用于实际工程中,快速创建三维模型,并进行钢岔管应力应变计算和三维流场分析,相关计算成果满足规范要求,表明了该方法的适用性和可靠性,可为类似工程提供参考。

月牙肋钢岔管设计中若干问题的探讨

针对月牙肋钢岔管顶部出现较大局部应力使管壳厚度大为增加、有限元计算肋板应力受网格剖分影响较大的问题,以安徽绩溪水电站钢岔管为例,探讨了钢岔管基本锥腰线转折角对管壳腰部和顶部局部应力的影响,比较分析了肋板不同单元类型和网格疏密对计算结果的影响。结果表明,钢岔管基本锥腰线适宜转折角为6°～14°,月牙肋采用实体单元模拟更精确,采用板壳单元模拟更简便,肋板网格疏密对应力分布规律影响不明显,仅对最大应力值有影响。

基于CATIA二次开发的月牙肋钢岔管辅助设计系统开发与应用

利用自动化对象编程,针对水电站月牙肋钢岔管设计繁琐、工作量大、有限元计算前处理耗时长的缺点,开发出基于CATIA二次开发的辅助设计系统。该系统实现了月牙肋钢岔管在CATIA中的快速建模和网格自动剖分,最终在有限元软件ANSYS中完成有限元计算。以蟠龙抽水蓄能电站工程月牙肋钢岔管为例进行了计算,并与设计院的计算结果进行了对比与分析,结果表明该系统具有设计速度快、精度较高等优点,具有较高的实用价值。

埋藏式月牙肋钢岔管结构三维有限元分析

采用三维有限元方法,应用自编的弹簧单元加载程序和ANSYS软件,考虑钢岔管与围岩间的缝隙值,按岔管与围岩联合承载,对某水电站的埋藏式月牙肋钢岔管进行了结构计算,分析了钢衬、混凝土衬砌与围岩联合承载结构特性,探讨了围岩性能和初始缝隙值的敏感性。结果表明,钢岔管与围岩联合承载时钢衬及肋板应力变化梯度趋于平缓,围岩约束钢衬的位移使其分布趋于均匀,采用弹簧单元模拟回填混凝土和围岩有效、可行。

埋藏式内加强月牙肋钢岔管结构研究

本文结合实际工程采用几何比尺为1：6的物理模型试验方法，用不同材料分层组合模拟围岩，对水电站内加强月牙肋钢岔管与围岩联合承载的工作机理、围岩分担内水压力的规律进行分析。结果表明：钢岔管外围围岩承担了20％～40％的内水压力荷载。

地下埋藏式内加强月牙肋钢岔管设计方法研究

在总结对比水电站压力钢管设计规范85版和2001版有关埋藏式内加强月牙肋钢岔管设计方法的基础上,提出了一种埋藏式钢岔管的新的设计方法和原则。其设计步骤为:首先根据钢岔管与围岩联合承载原则,采用三维有限元计算方法确定钢岔管的体形、管壁厚度和肋板尺寸,然后对钢岔管按明管进行应力校核,同时对围岩承载比进行分析和复核。以某水电站为例进行的计算结果表明,该设计方法思路明确,计算精度高,在明显减小管壁厚度和肋板尺寸的前提下仍能确保岔管的安全。

埋藏式月牙肋钢岔管应力控制标准的比较研究

通过三维有限元结构分析,对目前常用的几种钢岔管应力控制标准进行了比较研究。在相同围岩参数及缝隙条件下,按不同应力控制标准设计的钢岔管管壁厚度和肋板尺寸差别较大,说明不同应力控制标准之间差别是较大的。此外,在满足明管校核准则和适当围岩承载比的条件下,按DL/T 5141—2001《水电站压力钢管设计规范》坝内埋管的结构系数增加10%的应力控制标准对地下埋藏式钢岔管进行设计是比较合理的。

月牙肋钢岔管与贴边钢岔管联合受力有限元优化分析

在"Y"型钢岔管旁接一个超压泄压贴边钢岔管进行有限元优化分析时,需采用单管受力计算或联合受力计算,才能确保所选管壁厚度满足现行规范要求。通过三维有限元计算对比联合受力分析与单体受力分析结果,以及超压泄压贴边钢岔管开孔位置对管壁整体应力的影响,找出最不利的受力计算方案及最合适的开孔位置。结果表明,联合计算贴边钢岔管应力大于单独计算时的应力,且开孔设置在第二管节最合理;类似开孔距离及管与管之间距离在2~3倍管节时有必要进行联合受力及开孔位置优选计算。这为钢岔管优化设计提供了借鉴。

月牙肋钢岔管的有限元分析

以某水电工程为例,介绍了月牙肋钢岔管的有限元计算方法。通过计算实例来说明:使用有限元计算方法进行钢岔管的应力计算,可以了解其结构的受力全貌,且对选择正确合理的工程措施提供帮助。

月牙肋钢岔管结构优化及联合承载机理研究

运用ANSYS软件的APDL语言,提出埋藏式对称Y形月牙肋钢岔管的参数化有限元分析方法。该方法集岔管建模、网格自动划分和加载求解为一体,不仅可对钢岔管进行体形设计与优化,而且方便对影响钢岔管与围岩联合承载比例的各因素进行敏感性分析。以某抽水蓄能电站岔管为例对方法进行了验证,结果表明该方法能节省大量工作、提高工作效率,具有较大的实用价值。

月牙肋钢岔管的优化设计

建立了通用的月牙肋钢岔管优化设计模型,编制了相应的程序.实例计算结果表明,不依赖设计者的个人经验,可以用本程序设计出满足设计要求的最佳方案.所得设计既快又好,研究成果有实际应用意义.

埋藏式月牙肋钢岔管肋板受力特性和体型优化方法

结合某水电站埋藏式月牙肋钢岔管的工程实际,建立其引水系统钢岔管的三维有限元数值模型,重点研究了月牙形肋板的受力特性与体型优化方法.计算结果表明:肋板轴向应力和z向应力在厚度方向上的分布一致性较好,z向应力尽管数值上明显小于其轴向应力,但为使钢材沿厚度方向不出现撕裂破坏而需要保证满足肋板的z向性能要求;根据肋板横截面上轴向应力的分布特征,提出了合力作用分位点的概念,依据合力作用分位点轨迹线修正肋板内缘轮廓,由优化目标函数进行肋板体型优化计算,并建议此方法作为肋板体型优化的方法.

基于间隙变化的月牙肋钢岔管联合承载能力研究

岔管结构与其外围围岩的联合承载作用对结构的受力有密切关系,初始间隙是影响其联合承载的重要因素,为研究不同初始间隙值下的岔管应力状态,以某抽水蓄能电站钢岔管为例,建立了全三维的Y型月牙肋钢岔管有限元模型,考虑定常围岩弹性抗力系数的情况下,对不同间隙值工况下的钢衬、围岩应力及位移变化情况以及对围岩承载比的影响进行研究。结果表明:合理的初始间隙值对于改善管壳的应力分布和变形有着良好的作用,当初始间隙达到1. 2 mm时,管壁应力值分布均在允许应力范围内,既可保证岔管的安全运行要求,又能发挥围岩的联合承载性能。

基于三维有限元的卜型月牙肋钢岔管设计及应力分析

以新疆某水电站高压岔管为例,采用三维有限元法,研究了岔管初拟体型方案及管壁厚度,对初拟体型方案进行了优化,选取较为合理的岔管体型及管壁厚度,计算了岔管及肋板初拟方案和优化方案关键节点应力,并绘制优化后最终体型的肋板及岔管应力云图。结果表明,优化后体型采用较薄壁厚,肋板应力提高,管壳应力降低,更好地发挥了肋板的作用,体型较为合理;优化后其应力值均在允许应力范围内,且有一定裕度,表明岔管体型设计及壁厚选择较为合理,较为真实地反映了岔管运行期的应力状态。

月牙肋钢岔管体型优化分析关键技术

在设计月牙肋钢岔管时,有许多因素影响着肋板中点、管壳焊缝处及顶部应力峰值区的应力,如何选取合适的敏感因素使得管壁受力最合理,成为钢岔管设计中的一个重要问题。文章以新疆某水电站月牙肋钢岔管为例,列出单元类型、网格密度、边界长度、分岔角、公切球半径、管壁厚度、肋宽比、腰椎转折角等影响管壁应力的敏感因素,通过数值模拟多组方案,验证这些敏感因素对月牙肋钢岔管的影响情况。结果表明:通过调整这些敏感因素改变钢岔管应力从而得到最优体型,达到了提高结构优化效率、节省钢材目的,为今后水电站钢岔管结构设计及优化提供参考。

盖下坝水电站月牙肋钢岔管设计

盖下坝水电站非对称月牙肋钢岔管规模较大,是工程设计的关键。岔管体形和钢材厚度优化设计采用三维有限元方法计算,对钢岔管应力变形进行了深入研究。计算与实际运行成果表明:岔管设计体形良好,结构安全。

肋板形状对月牙肋钢岔管应力影响的研究

结合某水电站月牙肋钢岔管的工程实际,利用自主研发的月牙肋岔管体形设计程序和ANSYS软件,对岔管结构进行三维有限元计算,得到了不同分岔角下各肋板方案的计算结果,对比了管壳及肋板关键点的应力,讨论了不同肋板形状对肋板应力分布及管壳应力的影响。研究认为,管壳最大应力在肋板内缘曲线为椭圆曲线时较小,肋板水平截面应力在肋板内缘曲线为椭圆曲线,外缘曲线相对于相贯线偏移不等宽时较小,同时应力分布更加均匀,有利于发挥钢材的作用。

蟠龙抽水蓄能电站月牙肋钢岔管结构与水力特性研究

对蟠龙抽水蓄能电站的埋藏式月牙肋钢岔管结构特性和水力特性进行了系统研究。通过对不同主、支管直径方案下的管壁应力、用钢量、水头损失等分析计算,得到岔管结构的受力状态和水力流态规律。研究结果表明,在正常运行情况下,管径越小岔管结构受力越有利,可有效地降低钢岔管制作安装的难度,但管内流速增大导致水头损失增加,从而降低电站发电效率。因此,管径选择时应综合考虑结构要求和水力要求,做到安全、经济、合理。

对称Y型月牙肋钢岔管内压下弹塑性分析

为了研究月牙肋钢岔管在内水压力下的应力分布特点,确定超载情况下塑性区的出现部位及塑性的发展程度,以某水电站月牙肋钢岔管实际工程项目为例,建立带弹性地基的岔管有限元模型,开展水压试验工况下正常内水压及超载内水压的静力弹塑性分析。对不同管壁厚度和内水压力下塑性区域、第一主塑性应变和Mises应力进行了分析,表明:在内水压力作用下,塑性区域集中出现在管壳与月牙肋板相贯线附近主岔管最高点内壁处,月牙肋板与岔管接缝处附近出现小部分塑性区域。为月牙肋钢岔管的加肋补强及钢筋混凝土外包提供了设计依据。

龙马水电站月牙肋钢岔管设计

龙马水电站非对称月牙肋钢岔管规模较大,是工程设计的关键。围绕岔管体形和钢材厚度优选,以及围岩与钢衬联合受力等课题,采用三维有限元方法对钢岔管应力变形进行了深入研究。计算与实际运行成果表明:岔管设计体形良好、结构安全。