一种考虑流体附加质量多维空间瞬变特性的快速建模方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑流体附加质量多维空间瞬变特性的快速建模方法，包括以下步骤：建立多维尺度变化的蓄水结构有限元模型；在蓄水结构临水面处建立离散节点集合，自动化计算有限宽度流域时附加质量的折减系数β；自动化计算各离散点的动水附加质量p(i)；自动化加载由mass21质量单元模拟的附加流体；对附加流体质量单元的输水结构进行模态分析及动力时程分析；本发明专利技术解决了蓄水结构中临水界面上巨量流体附加质量的集成化输入难题，可简化建模程序，极大程度降低计算工作量，适用于针对水工结构在考虑动水作用下的动力性能分析问题。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑流体附加质量多维空间瞬变特性的快速建模方法
本专利技术涉及水工结构动力分析
，具体涉及一种考虑流体附加质量多维空间瞬变特性的快速建模方法。
技术介绍
随着南水北调国家战略的实施，我国境内兴建了大批穿越抗震设防区的渡槽、倒虹吸、渠坝等长线输水结构。它们在遭遇地震作用时，将受到来自内部流体强烈的冲击。研究这类输水结构的动力特性及其在动水压力作用下的响应情况，是验证结构抗震设计合理性，并保障结构长期工作安全的重要技术手段。在工程实践中，为反映外部动水环境对输水结构的作用，一般借助有限云平台，依据附加质量法或流固耦合法等原理实施动水效应的模拟。其中，附加质量法是由学者Westergaard提出的一种考虑动水压力对结构作用的简化计算方法，因参数明确，公式简单，且便于在有限元软件中实现而被广泛应用。该方法通过流域宽度折减系数β、流体高度H和计算点水流深度z等参数体现流体各向方位变化，能够适应流域在多维空间内发生尺寸瞬变时的有效模拟。在各类有限元软件中实现附加质量施加的基本方法为，直接在结构的相关节点上施加用单点质量单元拟合的附加流体。以ANSYS程序为例，在其前处理阶段，需要设计者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑流体附加质量多维空间瞬变特性的快速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据结构尺寸及材性指标，建立多维尺度变化下的蓄水结构有限元模型；S2：在蓄水结构临水面处建立离散节点集合，根据Westergaard提出的流体附加质量计算模型，考虑流体域宽度及深度对附加质量的影响，加载基于APDL语言的自编程序，自动化计算各离散点处附加质量的影响系数β；S3：在离散节点集合中，考虑流体域深度和纵深向长度对附加质量数值的影响，加载基于APDL语言的自编程序，自动化计算各离散点的动水附加质量p(i)；S4：在离散节点集合中，加载基于APDL语言的自编程序，自动化施加由mass21质量单元模拟的...

【技术特征摘要】
1.一种考虑流体附加质量多维空间瞬变特性的快速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据结构尺寸及材性指标，建立多维尺度变化下的蓄水结构有限元模型；S2：在蓄水结构临水面处建立离散节点集合，根据Westergaard提出的流体附加质量计算模型，考虑流体域宽度及深度对附加质量的影响，加载基于APDL语言的自编程序，自动化计算各离散点处附加质量的影响系数β；S3：在离散节点集合中，考虑流体域深度和纵深向长度对附加质量数值的影响，加载基于APDL语言的自编程序，自动化计算各离散点的动水附加质量p(i)；S4：在离散节点集合中，加载基于APDL语言的自编程序，自动化施加由mass21质量单元模拟的附加流体；S5：采用ANSYS模态分析法及瞬态动力分析法，对结构进行考虑动水作用下的振动形态分析及受力和变形时间历程分析。2.如权利要求1所述的一种考虑流体附加质量多维空间瞬变特性的快速建模方法，其特征在于，所述步骤S1中，由结构及材性特点，确定基本建模参数，建立蓄水结构实体有限元模型，所述基本建模参数包括单元类型、材料属性、单元网格形状和单元大小。3.根据权利要求1所述的一种考虑流体附加质量多维空间瞬变特性的快速建模方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用由Westergaard提出的附加质量计算式考虑动水压力对结构的作用；结构临水面处单位面积内的动水附加质量由进行计算；其中，p(z)为距离水面高度为z处的单位面积内附加质量；β为有限宽度流域时附加质量的折减系数；γw为流体密度，单位为kg/m3；H为蓄水结构内流体深度，单位为m；z为计算点到水面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41