水闸可视化设计系统研究及应用

1、水闸可视化设计系统研究及应用【摘 要】在我国经济高速发展的今天，机械产业的快速崛起对于我国的发展起到了关键性的作用。不光是机械生产领域，在其他很多领域对于机械生产上的要求也是越来越多。比如水利建设中使用水闸可视化设计的操作系统来辅助水利工程进行管理。在此之中关于ANSYS的有限元使用的作用就显现出来了。在一些水闸的管理中，有限元方法有着独特的工作优势，这一产品在未来的前景也是十分广泛。在本文中我们就对基于ANSYS的有限元方法在水闸可视化设计系统的概念进行分析和介绍。【关键词】ANSYS；水闸可视化；有限元现今，社社会科技技的发展展离不了了机械技技术的强强有力的的支持，如如何又快快又好的的使用

2、机机械设备备，使得得这些大大型的机机械设备备能发挥挥出最大大的功效效，是作作为一名名技术人人员一直直追求要要完成的的任务。我我们发现现，在创创造了水水闸可视视化技术术后，很很多机械械中的人人力无法法完成的的任务，通通过这一一新兴技技术就可可以很好好的解决决。下面面我们就就基于ANSSYS的有限限元的水水闸可视视化系统统进行分分析、讨讨论。1 基基于ANSSYS的水闸闸可视化化系统作作用有限元元方法在在机械使使用中大大多作为为一种检检测工作作，在机机械出现现小故障障时，该该技术使使用的较较为普遍遍，它可可以将机机械系统统中的小小构件联联接在一一起，实实现了机机械体系系的完整整性。增增强了机机械整

3、体体的刚度度，控制制了构件件于构件件之间的的紧密性性，使得得机械在在使用中中的效率率更高。在在这里我我们所说说的有限限元方法法是采用用可视化化的方式式进行工工作的，它它是结合合了视觉觉观察的的思想概概念，结结合了可可视化装装置和辅辅助指导导装置进进行的水水闸的控控制工作作。这里里谈到了了可视化化装置是是由四个个显示屏屏分为两两组，做做交替的的监控循循环，这这些元件件在监控控的操作作下，不不断的完完成动力力控制的的功能，最最终促使使辅助指指导装置置运行。用ANNSYSS进行闸闸室结构构分析需需要创建建有限元元模型（创创建几何何模型，划划分网格格）、施施加荷载载并求解解、查看看结果建建三个步步骤进

4、行行。采用用ANSSYS中的求求解器和和细部分分解后处处理器。通通过表示示模型显显示闸室室结构，分分析几何何模型，同同时将资资料以*.ddb文件的的形式保保存在ANSSYS核心数数据库中中，并通通过闸室室结构分分析表示示模型显显示其应应力及变变形情况况，这些些可在ANSSYS的后处处理部分分实现。ANSSYS和材料料力学方方法尽管管在上下下游侧计计算结果果有所不不同：上上游侧材材料力学学方法比比ANSSYS计算的的应力值值大，而而在下游游侧材料料力学方方法比ANSSYS计算的的应力值值小，但但相差不不大，最最大误差差百分比比为5%，在误误差的范范围内不不会出现现很大幅幅度的波波动。在在设计系系

5、统的开开发使用用的过程程中，上上下游闸闸门出的的材料结结构的力力学模型型构建出出的力矩矩值都会会比使用用ANSSYS计算的的应力值值大， 最大误误差百分分比13%，而在在闸门中中部会出出现一定定的波动动现象，但但是出现现的波动动不会太太大，我我们常常常可以忽忽略不计计。通过过这样大大量的数数学计算算可以看看出，对对于闸墩墩底部应应力，将将闸墩从从闸室分分离出来来，按照照平面的的材料力力学方法法进行计计算，引引起的误误差不大大，使用用可视化化设计的的水闸系系统的可可靠性非非常的高高。2 水水闸可视视化基于于ANSSYS的有限限元方法法分析以目前前国内的的水利机机械使用用情况来来看，对对于有限限元

6、方法法的使用用存在着着很大的的漏洞，最最主要的的原因就就是可视视化模型型在使用用中出现现损坏的的情况较较为严重重。经过过技术分分析，得得出造成成损坏的的最主要要的原因因还是模模型在受受力上的的影响。过过去设计计可视化化都是处处于经验验方面的的总结，很很难在细细节上有有很大的的创新，往往往在一一些重点点的可控控部位没没有设置置合理的的材料进进行监控控和管理理。当引引进了基基于ANSSYS的有限限元方法法后，我我们可以以通过计计算机软软件改变变设计中中出现的的缺陷。2.11 使用ANSSYS的有限限元软件件分析闸闸门受力力情况在有限限元方法法的使用用中，模模型主要要受到来来自弯扭扭方面的的应力，而

7、而不是常常常认为为的轴向向受力。通通过有限限元软件件可以计计算出模模型在受受弯扭变变形时的的应力变变化，根根据这些些应力变变化数据据我们可可以在闸闸门设计计出具体体部位使使用材料料的指导导书。适适当的加加大模型型的体积积，就可可以很好好的降低低有限元元方法的的输出扭扭转率。通通过改变变有限元元方法的的结构设设置，可可以起到到很好的的质量比比重，这这些对于于闸门系系统的长长期使用用和增加加使用寿寿命都有有很大的的帮助。我们以以某市的的排涝闸闸门设计计为例进进行说明明：在根据据当地的的水文情情况，结结合地质质信息，考考虑到闸闸门设计计前的渗渗流情况况，在可可视化系系统的完完善中，取取得地下下水位-

8、2.5m，将设设计空洞洞变成四四孔闸门门，通过过有限元元软件的的计算，得得到闸门门受力部部位的荷荷载图。见见表1。表1 上部荷荷载列表表从外河河侧到内内河侧，取0.2，0.4，0.6，0.8闸身长的截面，按弹性地基梁计算底板内力。外河侧弯矩取0.2截面弯矩值，内河侧弯矩取其余三个截面绝对值较大的弯矩值。对稳定计算荷载加上荷载系数后，重新进行控制工况稳定计算，这样求得的地基反力用来计算结构内力，最后进行配筋计算。为安全起见，将完建工况也列入弹地基性梁的计算，求弯矩包络。表2 弯矩包包络通过在在包络图图的指导导下，建建立有效效的可视视化系统统，形成成更好的的工程实实例方案案。2.22 详解使使用有

9、限限元分析析下的闸闸门可视视化系统统基于AANSYYS的有限限元的分分析软件件，旨在在将构件件划分为为多个单单元，对对于复杂杂的构件件变为多多个不同同单元，可可以简化化计算过过程，还还能够对对构件的的使用性性能更加加的了解解。将有有限元方方法的整整体结构构细化为为12个独立立的单元元体，每每个单元元体处于于不同的的区域之之内，在在受力的的情况下下，记录录下每个个构件的的承载情情况，建建立起合合适的数数学模型型。3 水水闸可视视化系统统的具体体操作利用AANSYYS的有限限元是基基于构造造物的几几何形状状进行衍衍生出来来的，它它可以是是采用自自上部结结构而往往下下（直直接生成成体或面面）或自自下

10、部结结构而往往上（依依次生成成点、线线、面、体体），然然后再对对该实体体模型进进行网格格，这样样的好处处是不怕怕破坏构构造物的的整体框框架，又又可以在在最简短短的时间间内建立立水闸系系统最本本质的三三维图形形。在实际际的水闸闸设计案案例中我我们对水水闸基础础做出相相应的介介绍。其其闸室的的类型多多为一孔孔一联的的模式，对对于计算算过程中中，为了了更加的的简单，不不设置铺铺盖，在在对于渗渗流的计计算中采采用插值值法，可可视化的的计算略略去了闸闸门顶部部的重量量，直接接以闸门门槽中减减少的面面积作为为运算数数据，没没有地震震方面的的荷载值值，设计计过程中中模拟闸闸门运行行的状态态，考虑虑到设计计水

11、位的的变化，闸闸门同时时受到上上下游水水位高低低的影响响，充分分在有限限元中考考虑到水水重、闸闸门重量量、地基基承载力力以及地地基反力力。利用模模拟概念念生成闸闸门效果果法。在在ANSSYS中直接接把模型型中的可可视化以以创建多多个控制制点单元元的形式式表达出出来，构构建最初初的有限限元模拟拟模型。在在定义ANSSYS模拟概概念模型型之前，必必须确定定每个闸闸门控制制点的位位置，这这也就是是定义的的初始点点概念，把把每个点点的特性性分析清清楚，包包括控制制点的形形状、大大小、方方位以及及点与点点之间连连接的频频率。4 结结束语在水闸闸可视化化使用ANSSYS还会存存在一定定的不足足，比如如图形导导入的时时候，相相应的数数值会出出现乱码码的现象象，或是是导入的的图像边边缘有锐锐化的现现象，数数据可以以根据我我们后期期的要求求进行修修改。但但是锐化化的现象象就很难难做处理理，不过过这对设设计没有有很大的的要求。建建模的整整个过程程是非常常复杂的的过程，要要理清各各个控制制点的具具体参数数指标，整整体的把把握边界界条件，建建立出的的闸门模模型有的的时候还还不能完完全的代代表系统统本身的的特性，我我们就需需要在多多个方面面进行改改进。根根据对闸闸门可视视化工作作状态的的了解，可可以使上上文提到到的模拟拟概念生生成的效效率大大大提高，对对