灯泡贯流式水电站厂房三维静动力分析(四)(1)
2016-02-10 01:08
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摘要:国内水利水电工程建设目前正处于前所未有的蓬勃发展时
摘要:国内
水利水电工程建设目前正处于前所未有的蓬勃发展时期,许多低水头径流式水电站建设逐步在我国的江河上兴建,其中灯泡贯流式水电站由于流道平坦,机组过流量大、单位转速高、效率高、尺寸小、重量轻、能量及经济指标好等优.点成为目前比较普遍的一种开发型式。然而,由于灯泡贯流式水电站厂房独特的布置型式,致使应力分布有不同于常规水电站厂房的特点,特别是在高地震烈度区修建的灯泡贯流式水电站。因此,本项目的研究分析具有十分重要的现实意义。
关键词:灯泡贯流式水电站 静 动力计算分析 2.4 结构动力问题的有限元法 动
力学问题在国民经济和科学技术的发展中有着广泛的应用领域。最经常遇到的是结构动力学问题,它有两类研究对象。一类是在运动状态下工作的结构,另一类是承受动力荷载作用的工程结构。结构受载荷处于平衡状态时,是静止不动的;结构有变形,而位移是不随时间而改变的,载荷和内部应力也不随时间而变化,这是静力问题。结构受载荷没达到平衡状态,或由于结构的弹性和惯性而围绕平衡位置振动时,其位移、应力等都是时间的函数,各点有位移还有速度和加速度,这是一种动力问题。有限元方法可以用来分析连续结构的动力问题[70]。 2.4.1结构动力学方程[71] 对于动态结构而言,所受的外力(包括体力、面力、集中力、惯性力和阻尼力)和产生的位移都是时间的函数。应用达伦贝尔原理,把结构的惯性力加入平衡方程中,就可以将弹性的结构的动力问题转化为静力平衡问题来处理。 用有限元法求解弹性结构的动力问题,也是把结构离散成有限个单元的集合体,并取出任意单元

,此时单元

上任意点的位移

都是时间的函数,以

表示单元

上的节点位移向量,再利用单元的位移插值公式,写出单元的

上任意点的位移函数:

(2-11) 其中,

为形函数,是位移的插值函数,与时间无关。 则速度

和加速度

函数为:

(2-12)

(2-13) 其中,

、

为单元节点的速度和加速度列阵。 将单元内惯性力

与阻力

作为体积分布载荷分配到单元各节点上,分别记为

、

,有

将式(2-11)、(2-13)代入上式,有