《工程的数学模拟与分析》实践考试报告模板.doc

本科生课程实践报告基于ANSYS的某水电站溢洪道的工程有限元分析课程名称工程的数学模拟与分析指导教师谢红强 分组号NO. *四川大学水利水电学院年 月 日- 2 -基于ANSYS的某水电站溢洪道工程有限元分析摘 要：以某水电站溢洪道断面作为模型研究对象，对可能出现的不利因素进行研究，应用ANSYS的数值模拟对其进行工况、设计水位及校核水位下溢洪道的稳定性、应力及应变的计算分析，并进行溢洪道的安全及稳定性评价；得到溢洪道施工及运行工况下可能出现的不利因素进行研究。总结得出溢洪道的应力分布规律。探究影响溢洪道稳定性安全的不利因素，提出合理的施工解决方案，用以降低水体局部应力，从而保证溢洪道施工及运行的安全。关键词：水工结构；稳定性；数值模拟（Ansys）；溢洪道Finite Element Analysis of * Project Based on ANSYS CodeAbstract：Spillway cross-section of a hydropower station in order to study as a model of possible adverse factors research, application of numerical simulation of ANSYS them working condition, design water level, and checking its stability under water stress and strain analysis and for spillway security and stability of the evaluations; be spillway construction and operation of the disadvantages that might arise under study. To explore the negative impact of spillway stability safety factors, a reasonable construction of solutions to reduce the water partial stress, in order to ensure the safety of spillway construction and operation.Keywords：hydraulic structure；stability；numerical simulation; spillway1 前言（4分）溢洪道作为水利建筑物的防洪设备，直接关系着建筑物河下游河道的安全，对其的稳定性分析以及相关的防险加固技术,一直是水工方面的研究重点。 研究的关键在于得到溢洪道各关键部位的应力应变大小。矩形断面溢洪道在设计当中最为常见。由于传统力学计算的局限性，已不能满足各种复杂工况下的计算。计算机技术的飞速发展使得对多种工况下应力应变的数值求解成为可能。数值模拟技术，在各种水利工程的设计、施工中得到广泛应用。在溢洪道计算中，对边坡及过流形体的相关模拟也取得了较大的研究罗永钦 罗永钦; 张绍春; 苏华英 岸边溢洪道过流体形的数值模拟分析 中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院;贵州电力 2009. /kns50/detail.aspx?QueryID=153&CurRec=1等对溢洪道过流体型的数值研究，臧海燕 臧海燕 鱼塘水电站溢洪道闸室三维有限元计算分析研究 灾害与防治工程 2005对溢洪道闸室的稳定性分析等。不同的数值模拟的方法均在溢洪道数值模拟中有所应用，并取得了一定成果。本文研究的目的是希望借助最为常用的Ansys模拟软件对溢洪道过流截面进行有关应力应变的分析研究。2 *（工程名称）有限元模型（10分）该模型取溢洪道泄槽处断面为研究面（如下图）。为平面应变问题，可利用Ansys的二维plane42单元进行相关模拟。溢洪道由混泥土衬砌，设为各向同性，弹性模量为E=2.64e10，泊松比为=0.167，度为2410Kg/m2.1 计算范围的选2.2 有限元建模过程取溢洪道底部中点为原点，依图建立个特征点，设立点（5，4）（5，5）便于施加荷载。同时为划分网格时相对方便，可由点生成线，再由线生成相应四边形的面。由于该模型为混泥土衬砌的单一混泥土材料，无需指定各截面材料类型，直接对模型进行网格划分。采用矩形，影射划分，并根据平面相关尺寸设定划分分数如下图。溢洪道底部采用全约束。2.3 计算工况及荷载组合本模型不用考虑溢洪道边坡稳定，共有三种应力工况：完建工况，设计水位下工况以及校核水位工况。完建工况下仅承受混泥土自重，无外荷载作用。施加重力加速度g=9.8后进入完建工况直接求解。溢洪道处于正常运行即设计水位运行时，溢洪道承受高为3m的静水压力以及混泥土自重。进ANSYS求解器，设水容重为9800Kg/m施加方向为y，起点y坐标为4.以压力形式施加于点，框选泄槽内个受力点。以箭头形式显示如下。溢洪道处于正常运行即设计水位运行时，承受高为4m的静水压力和混泥土自重如以上法设计y坐为5m施加压力如下图三。求解计算。 3 计算成果分析（10分）计算后得到三种工况下各处应力应变。工程的数学模拟与分析课程报告3.1 完建工况下有限元分析成果3.1.1 位移场分布规律跟据计算得到结果，由于仅受混泥土自重的作用，侧墙有较大的向内倾斜变形，变形量为0.39.m。整体作用较为危险。而溢洪道底部由于自重作用而产生微小下沉，但变形量很小，可忽略不计。 图表 1 位移 图表 1 x方向应力场3.1.1 位移场分布规律完建工况下无论x或y方向的应力场，最大压应力均出现在泄槽。X方向最大压应力为3.3Mpa，Y方向最大压应力为16.7Mpa。而对于拉应力X方向为1.2Mpa，Y方向为1.8Mpa。仅考虑是否受拉破坏，SMX均大于强度保证值1Mpa，即此时溢洪道将承受拉应力破坏。3.1.2 应力场分布规律（本项在结构单元分析中不用）（包括一般分布规律、特征部位的应力量值等）3.1.3 结构内力分布规律（本项在结构单元分析中使用）（包括不同构件的轴力、剪力、弯矩等）3.2 *工况下有限元分析成果（类似）4 结论及建议（5分）结论应该准确、完整、精练。该部分的写作内容一般应包括以下几个方面：(1)本文研究结果说明了什问题，得出什么规律，解决了什么理论或实际的问题；(2)对前人有关的看法作了哪些修正、补充、发展、证实或否定。(3)本文研究的不足之外或遗留未予解决的问题，以及对解决这些问题的可能的关键点和方向。 参考文献（3分）在学术论文的写作中，一般需要引用、评述，涉及前人的论述、观点、数据等，都需要在“参考文献”部分中一一著录。著录参与文献是为了表示尊重他人的研究成果；二是为了表明作者严肃、科学的态度；三是为了说明