本发明专利技术提供一种气囊支撑活动坝的计算分析方法及装置，涉及数据处理技术领域，所述方法包括：提取闸门根部节点的反力，单独对压板进行有限元分析；施加与实际情况相符的载荷和边界条件，求解压板的应力分布和变形；通过获取锚栓与压板连接处的节点力提取主锚栓对压板的约束力；根据提取的主锚栓约束力，以及已知的锚栓预紧力和几何尺寸，计算锚栓的应力分布；将计算得到的锚栓应力与锚栓材料的许用应力进行比较，如果计算应力小于许用应力，则锚栓强度满足要求；否则，进行设计优化。本发明专利技术能够更为真实地模拟实际结构的几何形状和受力状态，提高了计算分析的准确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据处理，特别是指一种气囊支撑活动坝的计算分析方法及装置。
技术介绍
1、在水利工程中，活动坝是一种重要的水工建筑物，用于调节水位、分洪、排沙等。传统的活动坝多采用钢结构或混凝土结构，这些结构形式虽然具有一定的强度和稳定性，但在使用过程中存在着重量大、启闭力大、易锈蚀、维护困难等问题。
2、为了解决这些问题，近年来出现了一种新型的气囊支撑活动坝。这种活动坝采用高强度柔性气囊作为支撑结构，具有重量轻、启闭力小、耐腐蚀、易维护等优点。然而，由于气囊支撑活动坝的结构形式特殊，其受力性能和稳定性分析较为复杂，需要进行专门的计算和分析。
3、目前，对于气囊支撑活动坝的计算分析方法还不够成熟和完善。传统的分析方法往往基于简化的力学模型和经验公式进行计算，难以准确反映实际结构的受力性能和变形情况。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种气囊支撑活动坝的计算分析方法及装置，通过建立闸门、压板、锚栓以及气囊的三维模型，能够更为真实地模拟实际结构的几何形状和受力状态，提高了计算分析的准确性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、第一方面，一种气囊支撑活动坝的计算分析方法，包括：
4、建立闸门、压板、锚栓以及气囊的三维模型；
5、定义材料的属性，对三维模型进行网格划分；
6、根据实际情况，对三维模型施加边界条件，运行有限元分析，求解闸门在给定载荷下的应力分布和变形情况；</p>7、提取闸门根部节点的反力，单独对压板进行有限元分析；
8、施加与实际情况相符的载荷和边界条件，求解压板的应力分布和变形；
9、通过获取锚栓与压板连接处的节点力提取主锚栓对压板的约束力；
10、根据提取的主锚栓约束力，以及已知的锚栓预紧力和几何尺寸，计算锚栓的应力分布；
11、将计算得到的锚栓应力与锚栓材料的许用应力进行比较，如果计算应力小于许用应力，则锚栓强度满足要求；否则，进行设计优化。
12、进一步的，材料的属性包括弹性模量、泊松比、密度以及屈服强度。
13、进一步的，建立闸门、压板、锚栓以及气囊的三维模型，包括：
14、根据闸门的形状和尺寸，创建闸门的三维模型；
15、根据闸门以及锚栓的连接关系，创建压板的三维模型；
16、锚栓的直径、长度及其在结构中的分布情况，建立锚栓的三维模型；
17、根据气囊的设计规格、材料属性和工作条件绘制二维草图，包括尺寸和轮廓；
18、将二维草图拉伸，生成气囊的三维形状；
19、设置三维形状的材料属性以及边界条件，并模拟气囊连接方式，以得到气囊的三维模型。
20、进一步的，对三维模型进行网格划分，包括：
21、读取闸门的三维模型、压板的三维模型、锚栓的三维模型以及气囊的三维模型的几何形状、尺寸以及材料属性；
22、分析几何形状、尺寸以及材料属性，以确定闸门的三维模型、压板的三维模型、锚栓的三维模型以及气囊的三维模型的关键特征区域；
23、根据闸门的三维模型、压板的三维模型、锚栓的三维模型以及气囊的三维模型的几何复杂度和分析需求，确定网格类型和全局网格密度；
24、根据网格类型和全局网格密度，将连续的几何空间划分成一系列元素，每个元素连接在节点上，以形成离散的网格，其中，节点是元素的角点。
25、进一步的，根据实际情况，对三维模型施加边界条件，运行有限元分析，求解闸门在给定载荷下的应力分布和变形情况，包括：
26、为每个元素赋予相应的物理属性；
27、在三维模型的元素上施加边界条件和初始条件；
28、对每个元素，根据对应的物理属性和几何形状，构建局部刚度矩阵和力向量；
29、通过将所有单元的局部刚度矩阵和力向量汇总，构建三维模型的全局刚度矩阵和全局力向量；
30、利用共轭梯度法求解全局刚度矩阵方程，得到每个节点的位移响应；
31、根据节点位移，计算每个元素的应力和应变响应。
32、进一步的，提取闸门根部节点的反力，单独对压板进行有限元分析，包括：
33、为闸门模型施加实际工作条件下的边界和载荷条件；
34、对闸门模型进行网格划分，执行有限元求解，获取应力、应变和位移响应数据；
35、根据应力、应变和位移响应数据，计算并提取闸门根部节点上的反力数据；
36、对压板模型进行网格划分，根据配置的边界和载荷条件，运行有限元求解器分析压板的性能。
37、进一步的，施加与实际情况相符的载荷和边界条件，求解压板的应力分布和变形，包括：
38、获取压板的三维模型及其网格划分数据；
39、根据压板的三维模型及其网格划分数据，确定三维模型的边界条件，
40、根据分析类型配置求解器参数，运行求解器，利用有限元分析算法，基于元素刚度矩阵和质量矩阵，逐元素计算压板的三维模型。
41、第二方面，一种气囊支撑活动坝的计算分析装置，包括：
42、获取模块，用于建立闸门、压板、锚栓以及气囊的三维模型；定义材料的属性，对三维模型进行网格划分；根据实际情况，对三维模型施加边界条件，运行有限元分析，求解闸门在给定载荷下的应力分布和变形情况；提取闸门根部节点的反力，单独对压板进行有限元分析；施加与实际情况相符的载荷和边界条件，求解压板的应力分布和变形；
43、处理模块，用于通过获取锚栓与压板连接处的节点力提取主锚栓对压板的约束力；根据提取的主锚栓约束力，以及已知的锚栓预紧力和几何尺寸，计算锚栓的应力分布；将计算得到的锚栓应力与锚栓材料的许用应力进行比较，如果计算应力小于许用应力，则锚栓强度满足要求；否则，进行设计优化。
44、第三方面，一种计算设备，包括：
45、一个或多个处理器；
46、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。
47、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述的方法。
48、本专利技术的上述方案至少包括以下有益效果：
49、通过建立闸门、压板、锚栓以及气囊的三维模型，能够更为真实地模拟实际结构的几何形状和受力状态，提高了计算分析的准确性。本专利技术采用有限元分析方法进行求解，能够考虑材料的非线性、几何非线性以及接触非线性等因素，更为准确地反映结构在复杂载荷作用下的应力分布和变形情况。本专利技术通过提取闸门根部节点的反力，单独对压板进行有限元分析，能够更为准确地评估压板的受力性能和稳定性。本专利技术通过计算锚栓的应力分布并与材料的许用应力进行比较，能够判断锚栓的强度是否满足要求。
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【技术保护点】
1.一种气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，材料的属性包括弹性模量、泊松比、密度以及屈服强度。
3.根据权利要求2所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，建立闸门、压板、锚栓以及气囊的三维模型，包括：
4.根据权利要求3所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，对三维模型进行网格划分，包括：
5.根据权利要求4所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，根据实际情况，对三维模型施加边界条件，运行有限元分析，求解闸门在给定载荷下的应力分布和变形情况，包括：
6.根据权利要求5所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，提取闸门根部节点的反力，单独对压板进行有限元分析，包括：
7.根据权利要求6所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，施加与实际情况相符的载荷和边界条件，求解压板的应力分布和变形，包括：
8.一种气囊支撑活动坝的计算分析装置，其特征在于，包括：
9.一种计算设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，材料的属性包括弹性模量、泊松比、密度以及屈服强度。
3.根据权利要求2所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，建立闸门、压板、锚栓以及气囊的三维模型，包括：
4.根据权利要求3所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，对三维模型进行网格划分，包括：
5.根据权利要求4所述的气囊支撑活动坝的计算分析方法，其特征在于，根据实际情况，对三维模型施加边界条件，运行有限元分析，求解闸门在给定载荷下...
【专利技术属性】
技术研发人员：冀振亚，
申请(专利权)人：青岛核昌高新装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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