船閘輸水閥門流激振動研究

溫承永　武坤鵬　湯凱

摘 要：采用ANSYS有限元軟件并且結(jié)合原型觀測的實測數(shù)據(jù)，對長沙樞紐船閘輸水閥門進行流激振動特性的計算分析，結(jié)果表明目前閥門運行情況良好，門體的流激振動輕微，強度剛度均符合要求，閥門安全可靠，但門體尚存在薄弱部位，在運行中應(yīng)注意安全防范工作。

關(guān)鍵詞：流激振動；輸水閥門；原型觀測

船閘的運行中，由于每天都頻繁地對輸水閥門進行開啟和關(guān)閉，輸水閥門的力學(xué)問題尤顯突出。閥門啟閉過程受力條件較為復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、流激振動等安全問題越來越受到水利界的重視[1-3]。本文以長沙樞紐輸水閥門為例，建立輸水閥門有限元模型，運用ANSYS有限元軟件對運行期水位下的閥門進行流激振動特性研究，具有一定的工程應(yīng)用價值，同時也可以為同類閥門的設(shè)計提供依據(jù)。

1 閥門有限元模型

輸水閥門所用的鋼材型號為Q345b鋼，其彈性模量E=2.06×1011Pa，泊松比？滋=0.26，密度ρ=7850kg/m3。有限元模型中，面板、橫梁、縱梁、吊耳、翼板及底緣全部離散為薄板單元，采用殼單元shell63模擬，流固耦合中門體附加的水體質(zhì)量采用Mass21質(zhì)量單元模擬，模型共有61609個單元，61187個節(jié)點，模型X方向為行程方向，Y方向為閥門側(cè)向，Z為水流方向，閥門三維有限元模型如圖1所示。

圖1 有限元模型示意圖

2 閥門模態(tài)分析

閥門自振頻率是其振動的內(nèi)因，研究輸水閥門的動特性和流激振動，都必須基于閥門自振特性。探究閥門自振特性，如何設(shè)計、選用能夠避開水流脈動頻率的閥門，是工程上迫切關(guān)注的問題。對閥門進行模態(tài)分析主要有兩個目的，第一，分析前幾階的自身固有頻率，避免其與水流荷載發(fā)生共振。第二，分析前幾階的振型，對門體軟弱部位的破壞進行預(yù)防。

考慮到水體對門體具有耦合作用，門體干模態(tài)與濕模態(tài)差別相當(dāng)顯著，在計算中采取附加質(zhì)量法實現(xiàn)門體與水體之間的耦合[4]。工程上所關(guān)心的通常是閥門的低階模態(tài)特性，利用ANSYS計算了原型觀測水位時， 0.5m、1.5m、2.5m、3.5m、4.5m共5個開度下，閥門前5階自振頻率和振型。

表1 不同開度下自振頻率（Hz）

閥門前兩階振型主要是門體左、右下角發(fā)生較大的扭曲變形，該部位直接與水流接觸，容易受到破壞。第三階振型除門體左、右下角發(fā)生較大的扭曲變形外，縱梁下部側(cè)位移較大，此時門體整體呈側(cè)向彎曲形變。第四階振型、第五階振型為門體下部逆著水流方向發(fā)生凸起的彎曲變形、門體下部順著水流方向發(fā)生凹下的彎曲變形，側(cè)滑輪和止水的約束使得門體兩側(cè)剛度較大、形變量小，中間部位剛度小、形變量大。

3 流激振動原型觀測

選取上游水位26.8m，下游水位23.6m的運行期常水位進行閥門振動加速度的原型觀測。閥門在3.2m水頭差下雙邊勻速開啟，開啟時間為244.6s，對于X方向，開度在1.5m與2m之間時振動加速度出現(xiàn)最大值0.46m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.2m/s2范圍內(nèi)；對于Y方向，閥門開度在3m與3.5m開度之間振動加速度出現(xiàn)最大值1.64m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.4 m/s2范圍內(nèi)；對于Z方向，閥門開度在2m附近時，振動加速度出現(xiàn)最大值0.44m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.3 m/s2范圍內(nèi)；對于總加速度，閥門開度在3m與3.5m之間振動加速度達到最大值1.64m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.7m/s2范圍內(nèi)。

圖2 X向振動加速度圖 圖3 Y向振動加速度圖

圖4 Z向振動加速度圖 圖5 總振動加速度圖

4 流激振動應(yīng)力、應(yīng)變特性

由于廊道內(nèi)水體流態(tài)變化極其復(fù)雜且不穩(wěn)定，很難獲得到門體實際承受的水體荷載，并在有限元模型上進行加載計算[4]。本文的計算思路是將閥門所受到的實測振動荷載施加到有限元模型中，計算振動劇烈時刻閥門結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變情況，研究其振動特性。

表2 X向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

表3 Y向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

表4 Z向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

X方向振動分量達到最大時，門體最大應(yīng)力為34.3MPa，最大應(yīng)變量為0.567mm，均發(fā)生在迎水板的左下角和右下角。Y方向振動分量達到最大時，同時也是整個運行過程中總加速度最大時刻，門體最大應(yīng)力為255MPa，發(fā)生在吊耳與頂橫梁交接處，最大應(yīng)變量為0.987mm，發(fā)生在迎水板的左下角和右下角。Z方向振動分量達到最大時，門體最大應(yīng)力為158MPa，最大應(yīng)變量為3.674mm，均發(fā)生在迎水板的左下角和右下角，此時外側(cè)底緣部位最大應(yīng)力達到138 MPa。

計算結(jié)果表明，觀測水位下，運行過程中閥門各部位的應(yīng)力均沒有超過材料的局部承壓容許應(yīng)力345MPa，材料富有安全度，迎水板的左、右下角變形較大屬于振動薄弱部位。閥門振動加速度未出現(xiàn)較大波動，振動強度比較小，屬于微幅振動。閥門局部應(yīng)力較大部位為：吊耳與頂橫梁連接處、迎水板左、右下角、外側(cè)縱梁與滑輪交接處、背水板與橫、縱梁共同交匯處、底緣外側(cè)以及中間部位。相對而言，閥門Y方向（即側(cè)向）的振動較為劇烈，應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯，造成門體的破壞主要是吊耳與頂橫梁焊接處。閥門Z方向（即水流方向）的振動，雖然應(yīng)力集中并不明顯，但對門體的形變破壞最為嚴重，此時門體底緣附近部位破壞最為嚴重。閥門X方向（即行程方向）振動的幅值與Z方向類似，但給閥門帶來的破壞相對Z方向而言要輕微得多，可見，Y、Z方向振動是閥門流激振動的主導(dǎo)因子。

5 結(jié)束語

本文研究表明在運行期水頭下，閥門的應(yīng)力應(yīng)變并不大，發(fā)生的流激振動屬于微幅振動，不影響結(jié)構(gòu)的安全。閥門結(jié)構(gòu)的基頻在1-3Hz之間，略微偏低，水流荷載容易激勵閥門發(fā)生前5階振型，閥門局部應(yīng)力較大部位主要是迎水面板左、右下角、吊耳與頂橫梁連接處、外側(cè)縱梁與滑輪交接處、背水面板與橫、縱梁共同交匯處、底緣外側(cè)以及中間部位，無論從振型分析還是動特性仿真分析都能看出，閥門迎水面板左、右下角是最不利部位[5]。

目前水位差不高，閥門工作狀態(tài)良好。但為了保證船閘后期正常運轉(zhuǎn)，需對輸水閥門進行不斷的調(diào)試和分析，使得閥門充分發(fā)揮其結(jié)構(gòu)特性[6-8]。

參考文獻

[1]閻詩武.船閘閥門振動研究的發(fā)展與成就[J].振動測試與診斷，1998，01：19-25+74.

[2]陳明，宣國祥，陳明棟.船閘輸水系統(tǒng)水動力學(xué)研究綜述[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，01：157-160+168.

[3]吳杰芳，張林讓，曹曉麗，李聲平，彭定.三峽船閘末級泄水閥門振動水彈性模型研究[J].長江科學(xué)院院報，2005，03：38-40.

[4]姬銳敏.長沙樞紐弧形閘門靜動力特性研究[D].長沙理工大學(xué)，2013.

[5]駱少澤，閻詩武，陳發(fā)展，樊寶康.五強溪船閘輸水閥門流激振動原型觀測[C].1999-中國水利發(fā)電工程學(xué)會通航專業(yè)委員會第三屆第二次學(xué)術(shù)交流會.

[6]江耀祖，吳英卓，陳輝，於三大，耿峻.三峽船閘六閘首輸水閥門運行方式優(yōu)化[J].長江科學(xué)院院報，2013，08：18-20.

[7]謝凱.三峽船閘輸水閥門運行參數(shù)優(yōu)化[J].水運工程，2011，06：126-130.

[8]楊忠超，楊斌，陳明棟，胡雪梅.高水頭船閘閥門開啟過程水力特性仿真研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，04：758

作者簡介：溫承永（1989-），男，江西九江人，長沙理工大學(xué)碩士研究生。endprint

摘 要：采用ANSYS有限元軟件并且結(jié)合原型觀測的實測數(shù)據(jù)，對長沙樞紐船閘輸水閥門進行流激振動特性的計算分析，結(jié)果表明目前閥門運行情況良好，門體的流激振動輕微，強度剛度均符合要求，閥門安全可靠，但門體尚存在薄弱部位，在運行中應(yīng)注意安全防范工作。

關(guān)鍵詞：流激振動；輸水閥門；原型觀測

船閘的運行中，由于每天都頻繁地對輸水閥門進行開啟和關(guān)閉，輸水閥門的力學(xué)問題尤顯突出。閥門啟閉過程受力條件較為復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、流激振動等安全問題越來越受到水利界的重視[1-3]。本文以長沙樞紐輸水閥門為例，建立輸水閥門有限元模型，運用ANSYS有限元軟件對運行期水位下的閥門進行流激振動特性研究，具有一定的工程應(yīng)用價值，同時也可以為同類閥門的設(shè)計提供依據(jù)。

1 閥門有限元模型

輸水閥門所用的鋼材型號為Q345b鋼，其彈性模量E=2.06×1011Pa，泊松比？滋=0.26，密度ρ=7850kg/m3。有限元模型中，面板、橫梁、縱梁、吊耳、翼板及底緣全部離散為薄板單元，采用殼單元shell63模擬，流固耦合中門體附加的水體質(zhì)量采用Mass21質(zhì)量單元模擬，模型共有61609個單元，61187個節(jié)點，模型X方向為行程方向，Y方向為閥門側(cè)向，Z為水流方向，閥門三維有限元模型如圖1所示。

圖1 有限元模型示意圖

2 閥門模態(tài)分析

閥門自振頻率是其振動的內(nèi)因，研究輸水閥門的動特性和流激振動，都必須基于閥門自振特性。探究閥門自振特性，如何設(shè)計、選用能夠避開水流脈動頻率的閥門，是工程上迫切關(guān)注的問題。對閥門進行模態(tài)分析主要有兩個目的，第一，分析前幾階的自身固有頻率，避免其與水流荷載發(fā)生共振。第二，分析前幾階的振型，對門體軟弱部位的破壞進行預(yù)防。

考慮到水體對門體具有耦合作用，門體干模態(tài)與濕模態(tài)差別相當(dāng)顯著，在計算中采取附加質(zhì)量法實現(xiàn)門體與水體之間的耦合[4]。工程上所關(guān)心的通常是閥門的低階模態(tài)特性，利用ANSYS計算了原型觀測水位時， 0.5m、1.5m、2.5m、3.5m、4.5m共5個開度下，閥門前5階自振頻率和振型。

表1 不同開度下自振頻率（Hz）

閥門前兩階振型主要是門體左、右下角發(fā)生較大的扭曲變形，該部位直接與水流接觸，容易受到破壞。第三階振型除門體左、右下角發(fā)生較大的扭曲變形外，縱梁下部側(cè)位移較大，此時門體整體呈側(cè)向彎曲形變。第四階振型、第五階振型為門體下部逆著水流方向發(fā)生凸起的彎曲變形、門體下部順著水流方向發(fā)生凹下的彎曲變形，側(cè)滑輪和止水的約束使得門體兩側(cè)剛度較大、形變量小，中間部位剛度小、形變量大。

3 流激振動原型觀測

選取上游水位26.8m，下游水位23.6m的運行期常水位進行閥門振動加速度的原型觀測。閥門在3.2m水頭差下雙邊勻速開啟，開啟時間為244.6s，對于X方向，開度在1.5m與2m之間時振動加速度出現(xiàn)最大值0.46m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.2m/s2范圍內(nèi)；對于Y方向，閥門開度在3m與3.5m開度之間振動加速度出現(xiàn)最大值1.64m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.4 m/s2范圍內(nèi)；對于Z方向，閥門開度在2m附近時，振動加速度出現(xiàn)最大值0.44m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.3 m/s2范圍內(nèi)；對于總加速度，閥門開度在3m與3.5m之間振動加速度達到最大值1.64m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.7m/s2范圍內(nèi)。

圖2 X向振動加速度圖 圖3 Y向振動加速度圖

圖4 Z向振動加速度圖 圖5 總振動加速度圖

4 流激振動應(yīng)力、應(yīng)變特性

由于廊道內(nèi)水體流態(tài)變化極其復(fù)雜且不穩(wěn)定，很難獲得到門體實際承受的水體荷載，并在有限元模型上進行加載計算[4]。本文的計算思路是將閥門所受到的實測振動荷載施加到有限元模型中，計算振動劇烈時刻閥門結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變情況，研究其振動特性。

表2 X向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

表3 Y向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

表4 Z向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

X方向振動分量達到最大時，門體最大應(yīng)力為34.3MPa，最大應(yīng)變量為0.567mm，均發(fā)生在迎水板的左下角和右下角。Y方向振動分量達到最大時，同時也是整個運行過程中總加速度最大時刻，門體最大應(yīng)力為255MPa，發(fā)生在吊耳與頂橫梁交接處，最大應(yīng)變量為0.987mm，發(fā)生在迎水板的左下角和右下角。Z方向振動分量達到最大時，門體最大應(yīng)力為158MPa，最大應(yīng)變量為3.674mm，均發(fā)生在迎水板的左下角和右下角，此時外側(cè)底緣部位最大應(yīng)力達到138 MPa。

計算結(jié)果表明，觀測水位下，運行過程中閥門各部位的應(yīng)力均沒有超過材料的局部承壓容許應(yīng)力345MPa，材料富有安全度，迎水板的左、右下角變形較大屬于振動薄弱部位。閥門振動加速度未出現(xiàn)較大波動，振動強度比較小，屬于微幅振動。閥門局部應(yīng)力較大部位為：吊耳與頂橫梁連接處、迎水板左、右下角、外側(cè)縱梁與滑輪交接處、背水板與橫、縱梁共同交匯處、底緣外側(cè)以及中間部位。相對而言，閥門Y方向（即側(cè)向）的振動較為劇烈，應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯，造成門體的破壞主要是吊耳與頂橫梁焊接處。閥門Z方向（即水流方向）的振動，雖然應(yīng)力集中并不明顯，但對門體的形變破壞最為嚴重，此時門體底緣附近部位破壞最為嚴重。閥門X方向（即行程方向）振動的幅值與Z方向類似，但給閥門帶來的破壞相對Z方向而言要輕微得多，可見，Y、Z方向振動是閥門流激振動的主導(dǎo)因子。

5 結(jié)束語

本文研究表明在運行期水頭下，閥門的應(yīng)力應(yīng)變并不大，發(fā)生的流激振動屬于微幅振動，不影響結(jié)構(gòu)的安全。閥門結(jié)構(gòu)的基頻在1-3Hz之間，略微偏低，水流荷載容易激勵閥門發(fā)生前5階振型，閥門局部應(yīng)力較大部位主要是迎水面板左、右下角、吊耳與頂橫梁連接處、外側(cè)縱梁與滑輪交接處、背水面板與橫、縱梁共同交匯處、底緣外側(cè)以及中間部位，無論從振型分析還是動特性仿真分析都能看出，閥門迎水面板左、右下角是最不利部位[5]。

目前水位差不高，閥門工作狀態(tài)良好。但為了保證船閘后期正常運轉(zhuǎn)，需對輸水閥門進行不斷的調(diào)試和分析，使得閥門充分發(fā)揮其結(jié)構(gòu)特性[6-8]。

參考文獻

[1]閻詩武.船閘閥門振動研究的發(fā)展與成就[J].振動測試與診斷，1998，01：19-25+74.

[2]陳明，宣國祥，陳明棟.船閘輸水系統(tǒng)水動力學(xué)研究綜述[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，01：157-160+168.

[3]吳杰芳，張林讓，曹曉麗，李聲平，彭定.三峽船閘末級泄水閥門振動水彈性模型研究[J].長江科學(xué)院院報，2005，03：38-40.

[4]姬銳敏.長沙樞紐弧形閘門靜動力特性研究[D].長沙理工大學(xué)，2013.

[5]駱少澤，閻詩武，陳發(fā)展，樊寶康.五強溪船閘輸水閥門流激振動原型觀測[C].1999-中國水利發(fā)電工程學(xué)會通航專業(yè)委員會第三屆第二次學(xué)術(shù)交流會.

[6]江耀祖，吳英卓，陳輝，於三大，耿峻.三峽船閘六閘首輸水閥門運行方式優(yōu)化[J].長江科學(xué)院院報，2013，08：18-20.

[7]謝凱.三峽船閘輸水閥門運行參數(shù)優(yōu)化[J].水運工程，2011，06：126-130.

[8]楊忠超，楊斌，陳明棟，胡雪梅.高水頭船閘閥門開啟過程水力特性仿真研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，04：758

作者簡介：溫承永（1989-），男，江西九江人，長沙理工大學(xué)碩士研究生。endprint

摘 要：采用ANSYS有限元軟件并且結(jié)合原型觀測的實測數(shù)據(jù)，對長沙樞紐船閘輸水閥門進行流激振動特性的計算分析，結(jié)果表明目前閥門運行情況良好，門體的流激振動輕微，強度剛度均符合要求，閥門安全可靠，但門體尚存在薄弱部位，在運行中應(yīng)注意安全防范工作。

關(guān)鍵詞：流激振動；輸水閥門；原型觀測

船閘的運行中，由于每天都頻繁地對輸水閥門進行開啟和關(guān)閉，輸水閥門的力學(xué)問題尤顯突出。閥門啟閉過程受力條件較為復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、流激振動等安全問題越來越受到水利界的重視[1-3]。本文以長沙樞紐輸水閥門為例，建立輸水閥門有限元模型，運用ANSYS有限元軟件對運行期水位下的閥門進行流激振動特性研究，具有一定的工程應(yīng)用價值，同時也可以為同類閥門的設(shè)計提供依據(jù)。

1 閥門有限元模型

輸水閥門所用的鋼材型號為Q345b鋼，其彈性模量E=2.06×1011Pa，泊松比？滋=0.26，密度ρ=7850kg/m3。有限元模型中，面板、橫梁、縱梁、吊耳、翼板及底緣全部離散為薄板單元，采用殼單元shell63模擬，流固耦合中門體附加的水體質(zhì)量采用Mass21質(zhì)量單元模擬，模型共有61609個單元，61187個節(jié)點，模型X方向為行程方向，Y方向為閥門側(cè)向，Z為水流方向，閥門三維有限元模型如圖1所示。

圖1 有限元模型示意圖

2 閥門模態(tài)分析

閥門自振頻率是其振動的內(nèi)因，研究輸水閥門的動特性和流激振動，都必須基于閥門自振特性。探究閥門自振特性，如何設(shè)計、選用能夠避開水流脈動頻率的閥門，是工程上迫切關(guān)注的問題。對閥門進行模態(tài)分析主要有兩個目的，第一，分析前幾階的自身固有頻率，避免其與水流荷載發(fā)生共振。第二，分析前幾階的振型，對門體軟弱部位的破壞進行預(yù)防。

考慮到水體對門體具有耦合作用，門體干模態(tài)與濕模態(tài)差別相當(dāng)顯著，在計算中采取附加質(zhì)量法實現(xiàn)門體與水體之間的耦合[4]。工程上所關(guān)心的通常是閥門的低階模態(tài)特性，利用ANSYS計算了原型觀測水位時， 0.5m、1.5m、2.5m、3.5m、4.5m共5個開度下，閥門前5階自振頻率和振型。

表1 不同開度下自振頻率（Hz）

閥門前兩階振型主要是門體左、右下角發(fā)生較大的扭曲變形，該部位直接與水流接觸，容易受到破壞。第三階振型除門體左、右下角發(fā)生較大的扭曲變形外，縱梁下部側(cè)位移較大，此時門體整體呈側(cè)向彎曲形變。第四階振型、第五階振型為門體下部逆著水流方向發(fā)生凸起的彎曲變形、門體下部順著水流方向發(fā)生凹下的彎曲變形，側(cè)滑輪和止水的約束使得門體兩側(cè)剛度較大、形變量小，中間部位剛度小、形變量大。

3 流激振動原型觀測

選取上游水位26.8m，下游水位23.6m的運行期常水位進行閥門振動加速度的原型觀測。閥門在3.2m水頭差下雙邊勻速開啟，開啟時間為244.6s，對于X方向，開度在1.5m與2m之間時振動加速度出現(xiàn)最大值0.46m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.2m/s2范圍內(nèi)；對于Y方向，閥門開度在3m與3.5m開度之間振動加速度出現(xiàn)最大值1.64m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.4 m/s2范圍內(nèi)；對于Z方向，閥門開度在2m附近時，振動加速度出現(xiàn)最大值0.44m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.3 m/s2范圍內(nèi)；對于總加速度，閥門開度在3m與3.5m之間振動加速度達到最大值1.64m/s2，絕大多數(shù)振動值均在0.7m/s2范圍內(nèi)。

圖2 X向振動加速度圖 圖3 Y向振動加速度圖

圖4 Z向振動加速度圖 圖5 總振動加速度圖

4 流激振動應(yīng)力、應(yīng)變特性

由于廊道內(nèi)水體流態(tài)變化極其復(fù)雜且不穩(wěn)定，很難獲得到門體實際承受的水體荷載，并在有限元模型上進行加載計算[4]。本文的計算思路是將閥門所受到的實測振動荷載施加到有限元模型中，計算振動劇烈時刻閥門結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變情況，研究其振動特性。

表2 X向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

表3 Y向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

表4 Z向振動最大時各部位最大應(yīng)力應(yīng)變值

X方向振動分量達到最大時，門體最大應(yīng)力為34.3MPa，最大應(yīng)變量為0.567mm，均發(fā)生在迎水板的左下角和右下角。Y方向振動分量達到最大時，同時也是整個運行過程中總加速度最大時刻，門體最大應(yīng)力為255MPa，發(fā)生在吊耳與頂橫梁交接處，最大應(yīng)變量為0.987mm，發(fā)生在迎水板的左下角和右下角。Z方向振動分量達到最大時，門體最大應(yīng)力為158MPa，最大應(yīng)變量為3.674mm，均發(fā)生在迎水板的左下角和右下角，此時外側(cè)底緣部位最大應(yīng)力達到138 MPa。

計算結(jié)果表明，觀測水位下，運行過程中閥門各部位的應(yīng)力均沒有超過材料的局部承壓容許應(yīng)力345MPa，材料富有安全度，迎水板的左、右下角變形較大屬于振動薄弱部位。閥門振動加速度未出現(xiàn)較大波動，振動強度比較小，屬于微幅振動。閥門局部應(yīng)力較大部位為：吊耳與頂橫梁連接處、迎水板左、右下角、外側(cè)縱梁與滑輪交接處、背水板與橫、縱梁共同交匯處、底緣外側(cè)以及中間部位。相對而言，閥門Y方向（即側(cè)向）的振動較為劇烈，應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯，造成門體的破壞主要是吊耳與頂橫梁焊接處。閥門Z方向（即水流方向）的振動，雖然應(yīng)力集中并不明顯，但對門體的形變破壞最為嚴重，此時門體底緣附近部位破壞最為嚴重。閥門X方向（即行程方向）振動的幅值與Z方向類似，但給閥門帶來的破壞相對Z方向而言要輕微得多，可見，Y、Z方向振動是閥門流激振動的主導(dǎo)因子。

5 結(jié)束語

本文研究表明在運行期水頭下，閥門的應(yīng)力應(yīng)變并不大，發(fā)生的流激振動屬于微幅振動，不影響結(jié)構(gòu)的安全。閥門結(jié)構(gòu)的基頻在1-3Hz之間，略微偏低，水流荷載容易激勵閥門發(fā)生前5階振型，閥門局部應(yīng)力較大部位主要是迎水面板左、右下角、吊耳與頂橫梁連接處、外側(cè)縱梁與滑輪交接處、背水面板與橫、縱梁共同交匯處、底緣外側(cè)以及中間部位，無論從振型分析還是動特性仿真分析都能看出，閥門迎水面板左、右下角是最不利部位[5]。

目前水位差不高，閥門工作狀態(tài)良好。但為了保證船閘后期正常運轉(zhuǎn)，需對輸水閥門進行不斷的調(diào)試和分析，使得閥門充分發(fā)揮其結(jié)構(gòu)特性[6-8]。

參考文獻

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作者簡介：溫承永（1989-），男，江西九江人，長沙理工大學(xué)碩士研究生。endprint