文档介绍：摘要弧形闸门是水利工程中广一泛应用的一种闸门型式,设计弧形闸门要解决的流和下游紊动水流汇合后在门侧形成了自激振荡系统的结果。在小开度、淹没出流情况下,如果止水橡胶损坏,水和闸门的相互作用将导致闸门产生破坏性的振动。对于这种流激振动,仅仅从水力学角度和结构特性方面进行优化,仍然难以避免。采用结构控制的方法是解决流激振动问题的进一步措施。本文以对弧形闸门危害性的流激振动进行振动控制的基础是对事先建立良好的简化模型和模拟流激振动脉动压力时程荷载。本文以有限元模型为基础,经过对有限元计算结果的分析,保留了最能反映结构低阶振型的梁结构,把板结构转方法计算的结构动力特性与简化结构动力特性相等的原则修正弧形闸门简化力学模型,确定了等效的弧形闸门三维简化结构模型和系统参数。分析和计算表明,建立的简化三维力学模型较好地反映了弧形闸门结构的动力特性和脉动压波器整形白噪声方法生成模拟脉动荷载时程曲线,对闸门结构进行了流激振动本文介绍了智能材料及智能阻尼器的特性,并详细介绍了几种主控制策略。本文分别计算分析了这两种控制策略的控制效果,并对前一种控制关键问题之一是闸门的流激振动。闸门产生强烈振动的主要原因是闸门侧缝射某水工弧形闸门为例,讨论了被动及智能半主动阻尼器用于弧形闸门结构的流激振动控制。化为附加质量作用到有关梁上,从而建立了三维简化模型。并利用三维有限元力下的振动反应,可用于安装阻尼器的弧形闸门的智能控制设计。本文采用滤要的阻尼器的力学模型分析了各种模型的优缺点,特别是通过比较分析详细介绍了本文所采用的智能阻尼器修正的P汀本文主要是针对被动及智能半主动阻尼器用于弧形闸门结构流激振动控制而进行的研究。在半主动控制策略方面,运用了两种控制策略:一种是基于最优控制理论的胫鞫刂撇呗裕硪恢质腔诰植糠蠢〉哪:胫鞫策略进行了参数分析,最后比较了两种控制策略的优缺点。本文研究表明,采用这两种控制策略的智能阻尼器均能有效地减小结构的流激振动反应。参数分分析。武汉理笱妒宦畚
弧形闸门,简化力学模型,智能阻尼器,流激振动,模糊半主动析表明,半差动控制策略的参数对减振效果有显著的影响,合理的参数选择是智能阻尼器取得良好减振效果所必需的。关键词:控制武汉理笱妒宦畚
,.——.,,甌,.甀,.,緂.
甒琈武汉理小大学硕士学位论文甇·,,.—,—..,.,琧,
第滦髀课题来源课题背景及研究的科学意义“结构的振动控制”属于“国家自然科学基金”重点资助项目,是国内外土木工程界和学术界的研究热点。本课题是水利部科技创新项目,主要研究了通过采用结构振动控制的理论与方法来解决弧形闸门的流激振动问题。工程中。随着高坝建设的发展,弧形闸门的工作水头不断提高,闸门的尺寸也日趋加大。当闸门关闭挡水时,闸门的设计一般都满足静力要求,然而闸门在门在运行过程中的流激振动,是水利工程中的一个重要的研究课题。振动是常见的自然现象,而闸门振动是一种特殊的水力学问题,涉及水流放大倍数的共振状态,以致因振动幅值迅速上升,最终导致支臂动力失稳而破三峡导流底孔弧形闸门的流激振动问题,是委托长江科学院爆破和振动研弧形闸门因其结构轻、受力合理和启闭力小等特点,被广泛地应用于水利局部开启状态下,运行中在动水作用下发生强烈振动时有发生。振动给人们带来噪音和不安全感,甚至引起闸门动力失稳,带来严重的损失。因此,弧形闸条件,闸门结构及其相互作用,属于水弹性理论的范畴。运行过程中弧形闸门在动水荷载作用下产生振动。一般情况下。泄水道边界层紊动和水流内部随机脉动作用力激励产生的闸门振动不致造成危害。引起严重危害的振动是闸门结构在特殊水动力荷载作用下产生共振及由空穴水流作用诱发的闸门振动。造成结构强烈振动的根本原因在于特殊水动力荷载与结构动力特性的不利组合作用,特别是当水动力荷载的高能区位于闸门结构低频区,形成低阻尼、高响应究所做的“九五”攻关课题。三峡大坝布嚣了个导流底孔。其工作闸门为弧..,支臂长.,支铰高程.。山于三峡底孔闸门作用水头高,单孔最大泄量达/绕涫钦⒚乓T贔游淹没出坏。形门,闸武汉理上人学硕十学位论文
种不同流态,闸门也表现两种不同的振动状态。首先是自由出流流态,并形成远驱水跃,此时虽有侧缝射流,但闸门振动不大,为弱振区。当闸门底缘进入闸门开始出现强烈振动,直至闸门关闭,为强振区。下游水位越低,./,支振动形态以侧向弯睦振动为主,侧向扭转振动次之。由于闸门撞击侧墙,加速度中高频分量多,加速度特别大。这是一种破坏性的自激振动,必须研究减振一般的弧形闸门由面板和踔П酃钩桑П壑溆腥舾杉忧扛斩鹊牧O梁。在止水失效⒉喾焐淞和下游淹没出流的共同作用下,常产生破坏性除自激振动都取得了满意的效果。其中,