泄洪冲砂闸结构静力和动力有限元分析与计算开题报告

1. 研究目的与意义

2012年，国家自然科学基金委员会联合中国科学院学部历时两年多的联合开展研究发表了题为《未来10年中国学科发展战略：力学》一书，这本凝聚着600多位院士、专家的智慧和心血的书中全面总结了近年来力学的研究现状和研究动态，客观分析了学科发展态势，从学科的发展规律和研究特点出发，前瞻性地思考了学科的整体布局，提出了力学的重要科学问题、前沿方向及我国发展该学科领域的政策措施等。其中，强调了结构的静力计算和动力分析是工程技术领域的重要组成部分，但这也是我国仍存在问题的薄弱方向。

随着计算机技术的普及和计算速度的不断提升，三维软件建模技术和有限元分析技术在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，特别是有限元技术已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、能源、铁道等各个领域的广泛使用使工程师的设计水平发生了质的飞跃，这足以体现有限元分析技术的现实意义和重要性。

水库或水坝使用时间长了，水底会淤积泥沙，如果长时间不清理就会越积越高，逐渐抬高河床，使存水量减少，也威胁水利建筑的安全，因此设立冲砂闸，开启之后，把淤积的泥沙冲走。冲砂闸的受力情况直接影响到水利枢纽的安全性以及使用效率，对它进行有限元分析，分析它的受载变形过程，能避免在使用中因设计不合理而造成不必要的损失。

近年来，国内对大型水电站、水库的泄洪冲砂闸研究取得了可喜的进步。其中葛洲坝水利枢纽泄洪冲砂闸的金属结构防腐技术研究，富蕴县杜热水库泄洪冲砂闸弧形工作门启闭力计算及启闭机选型，大孤山水电站枢纽泄洪冲砂闸后消能防冲设计及优化等先后发表了数篇研究论文。国外则以德日苏宝冷水库泄洪冲砂闸启闭机室结构设计中pkpm的应用为最，这些都为人类对泄洪冲砂闸的研究提供了宝贵的资料。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1.葛洲坝水利枢纽泄洪冲砂闸

2.富蕴县杜热水库泄洪冲砂闸

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

采用比较研究和文献研究的方法，将国内外泄洪冲砂闸对比，在学术界现有研究资料的基础上，了解和掌握有限元单元法原理、结构动力分析理论包括结构振动基本理论和动力响应分析，利用有限元知识学习结构静力求解的问题和探讨动力有限元求解结构动力响应的方法，并应用大型通用有限元分析程序ansys对实际泄洪冲砂闸结构分别进行静力和动力计算，得出合理的结论。

研究步骤：

4. 参考文献

[1].林继镛.水工建筑物（第5版）.中国水利水电出版社2008

[2]朱伯芳.有限单元法原理与应用（第三版）.中国水利水电出版社.2009

[3]劳增江，杨聃.渡口坝水电站引水隧洞跨河段三维有限元分析.科技创新与应用.2014.1

5. 计划与进度安排

[1] 3月2日 ~ 3月27日 文献检索，提交开题报告

[2] 3月30日 ~ 4月28日 论文研究，提交外文翻译初稿

[3] 4月29日 ~ 6月6日 论文研究，提交论文初稿