有限元分析报告有压管道

1、word水电站建筑物结构分析与优化设计有压管道计算分析报告专业：xxxxxxxxxx学号：xxxxx该工程总装机容量 2.5kw,2.5kw,尾水用于农田灌溉.电站由引水渠道、1/10word压力前池、压力管道、厂房和升压站组成.电站引水系统采用明管,管道沿山脊蜿蜒而下,全长 2670nl2670nl 具有多个空间和平面转换,共设2727 个镇墩.本报告只针对尾部总长 285m285m 的管段,采用钢板作为衬的钢筋混凝土管道方案,断面如如下列图所示.分析其压力管道部完全冲水时的温度分布、应力与变形.部水压 5MPa5MPa 水温 1515C,C,外界温度 3535a a本报告计算时考虑到压力管

2、道轴向长度与管道截面尺寸相差两个数量级,建模时轴向尺寸太大而影响到截面计算的准确性,且同时此问题为平面应变问题,故而本报告截取沿垂直于水流方向轴向长度为 5m5m 的有压管道来进展模拟.模拟时管道两端约束其轴向方向的位移,忽略基岩的形变,在管道与基岩相连接处采用全约束的方式来模拟基岩对管道的影响.鉴于要求考虑的是管道充水时的温度分布、变形和应力,故而本报告只考虑了管道部工作压力为 5MPa5MPa 时管道的变形、应力,没有考虑水所受重力与混凝土所受重力对管道充水时的影响.2/10word2.根本资料2.1几何参数VI987.1175钢板衬直径 1000mm,1000mm,钢板厚 26mm,26

3、mm,外包混凝土厚 400mm400mmAA厂房V10S6.2V10S6.2基岩3/10word混凝土参数：弹性模量：密度：p p=2400=2400kgkg/ /m mA3 3泊松比：温度线膨胀系数 1.0*101.0*10A-5-5/ /C C导热系数：1.28W/(m.K1.28W/(m.K) )抗拉强度：抗压强度：钢板参数：弹性模量：E E=210=210GpaGpa密度：p p= =7850kg7850kg/ /m m 八 3 3泊松比：温度线膨胀系数 1.2*101.2*10A-5-5导热系数：W/(m.KW/(m.K) )屈服强度：4/103.计算结果与结论网格划分采用选角点划分

4、,然后直接对体进展扫掠.1温度边界其外部温度为 3535 摄氏度,部水温为 1515 摄氏度word截面网格划分情况5/10word温度分布图由图可知,管道单独局部温度沿径向呈线性分布,整体呈对称分布.由侧面图可知其沿轴向方向温度分布值无明显变化,明确主视图可代表各处截面的温度分布.温度梯度矢量由图可知,在管道上半局部,混凝土沿径向由向外呈递减状态,最大处梯度值为 61,61,最小处梯度值为 3.73.7.由侧面图可知其沿轴向方向梯度值无明显变化,明确主视图可代表各处截面的温度梯度矢量.6/10word结构一热耦合分析X X 方向位移由图可知,x x 方向变形最大值为 0.283mm,0.28

5、3mm,变形呈中央对称分布且从侧面图可看出 x x 方向变形沿轴向方向没有明显的变化,故而认为主视图中变形值可代表各截面段的变形值Y Y 方向位移Y Y 方向位移最大值为 0.838mm,0.838mm,最上端的变形最大.且从侧面图可看出 y y方向变形沿轴向方向没有明显的变化,故而认为主视图中变7/10Z Z 方向位移看图可知,轴向位移随轴向深度的不同而改变,由于本报告采用的是对管道两端约束其 z z 向位移,故而主视图无法代表管道截面处的轴向位移,所以此处 z z 向位移无实际参考价值.形值可代表各截面段的变形值wordANSYSANSYSRI5,QRI5,Q灯好机izizMi-NbEMi

6、-NbE S 正TfTf*3*31.HdiFT*-.,7+.1.HdiFT*-.,7+.+-13.S*iF-l+-13.S*iF-l .,诃 T*的?,1 1 -力871871JtW-j*JtW-j*焉V-gV-g8/10ANSYSANSYSSLJCword第一主应力由图可知,第一主应力最大值为 61Mpa,61Mpa,出现在钢板上,混凝土上最大拉应力约在 10MP10MPa a 附近,混凝土会发生拉伸破坏,钢板满足强度要求.且从侧面图可看出沿轴向方向其应力值无明显变化,故而认为可由主视图的应力值代表各截面的应力值.第三主应力由图可知,第三主应力最大值为 51Mpa,51Mpa,出现在钢板上,混凝土上最大压应力约在 8MP8MPa a 附近,均满足强度条件.且从侧面图可看出沿轴向方向其应力值无明显变化,故而认为可由主视图的应力值可代表各截面的应力值.本报告用 ANSYANSY 歌件对有压管道进展了模拟,考虑了其受水压力和外温差的影响下的应力和变形,在静力计算的时候读入温度分布来间接耦合.结果发现混凝土有局部拉力值超过了其抗拉强度,会发生9/10wor