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《工程的数学模拟与分析》课程报告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.002姓名学院班级学号陈书桂水电学院073060130743062045张良水电学院073060130743062166何潇水电学院073060130743062158窦维博水电学院073060130743062152吴勇水电学院073060130743062164史楚科水电学院073060130743062四川大学水利水电学院2009年12月8日1《工程的数学模拟与分析》课程报告基于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FiniteElementAnalysisofSpillwayProjectBasedonANSYSCodeAbstract：Thenumericalsimulationwasappliedtomakeananalysisforspillway，inordertostudyasamodelofpossibleadversefactorsresearch,applicationofnumericalsimulationofANSYSthemworkingcondition,designwaterlevel,andcheckingitsstabilityunderwaterstressandstrainanalysisandforspillwaysecurityandstabilityoftheevaluations;bespillwayconstructionandoperationofthedisadvantagesthatmightarisestudy.Toexplorethenegativeimpactofspillwaystabilitysafetyfactors,Findsomeeffectivesolutionstoreducethewaterpartialstress,inordertoensurethesafetyofspillwayconstructionandoperation.。Keywords：hydraulicstructure；stability；numericalsimulation;spillway1前言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1等对溢洪道过流体型的数值研究，臧海燕2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1《工程的数学模拟与分析》课程报告应用，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溢洪道有限元模型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μ=0.167，度为2410Kg/m³2.1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/m³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...