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基于ANN-GA协同寻优的大跨度双曲桁架拱钢闸门结构优化设计 被引量:1
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作者 王皓臣 张燎军 +3 位作者 张汉云 章寰宇 林润丰 宋琰 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期145-149,共5页
针对大跨度双曲桁架拱钢闸门结构的优化设计,采用拉丁超立方随机抽样方法建立试验抽样点,通过对抽样点的训练建立人工神经网络(ANN)预测模型;同时协同遗传算法(GA)的全局搜索能力,基于ANN模型构造相应的适应度函数,提出了一种ANN-GA协... 针对大跨度双曲桁架拱钢闸门结构的优化设计,采用拉丁超立方随机抽样方法建立试验抽样点,通过对抽样点的训练建立人工神经网络(ANN)预测模型;同时协同遗传算法(GA)的全局搜索能力,基于ANN模型构造相应的适应度函数,提出了一种ANN-GA协同优化的结构优化模型,并对某拟建60 m大跨度双曲桁架拱钢闸门关键构件进行结构优化设计。结果表明,ANN模型可有效应用于结构尺寸与闸门总质量及最大折算应力的非线性建模,训练后的ANN-GA模型可根据结构尺寸准确预测该结构尺寸下所对应的闸门总质量及最大应力值;通过建立基于ANN模型构建的适应度函数,GA可实现在ANN模型预测的基础上快速全局寻优并快速收敛,基于ANN-GA的协同优化方法对于闸门结构尺寸优化切实有效。研究成果可为闸门结构优化设计提供参考。 展开更多
关键词 钢闸门 结构优化设计 人工神经网络 遗传算法
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基于PSO-CNN模型和流固耦合的三角钢闸门优化算法
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作者 马骥 董现 +3 位作者 任萌萌 李宇男 朱召泉 王雅迪 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期141-144,149,共5页
针对大型三角钢闸门流固耦合下优化设计工作量巨大、计算机难以短时间实现的问题,提出PSO-CNN模型即粒子群算法优化卷积神经网络模型,以改善仿真模型计算效率和普通神经网络模型计算精度的问题。对比PSO-CNN模型与CNN模型误差曲线与偏... 针对大型三角钢闸门流固耦合下优化设计工作量巨大、计算机难以短时间实现的问题,提出PSO-CNN模型即粒子群算法优化卷积神经网络模型,以改善仿真模型计算效率和普通神经网络模型计算精度的问题。对比PSO-CNN模型与CNN模型误差曲线与偏离度预测图,PSO-CNN模型的预测精度明显高于CNN卷积神经网络算法的预测精度。根据考虑流固耦合作用下闸门的一阶频率变化,采用全局随机灵敏度分析方法筛选出圆管型支臂的管外径、圆管型支臂管壁厚度和面板厚度作为模型主导参数。结合ANSYS平台opt分析模块零阶优化算法求得主导参数的优化结果,优化后闸门流固耦合后频率远离水流脉冲频率,使该弧形闸门具有良好动力性能。 展开更多
关键词 三角闸门 优化设计 PSO-CNN模型 零阶算法
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基于材料密度参数化的附加质量优化方法
3
作者 夏康 蔡伟 赵伟 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第9期176-181,共6页
传统附加质量法(简称传统方法)根据动水压力Westergaard公式将单位面积内的附加流体质量以质点的形式耦合在流固耦合界面的节点上,鉴于该方法多次等效带来的误差和创建质点导致的模型复杂化,提出了基于材料密度参数化的附加质量优化方法... 传统附加质量法(简称传统方法)根据动水压力Westergaard公式将单位面积内的附加流体质量以质点的形式耦合在流固耦合界面的节点上,鉴于该方法多次等效带来的误差和创建质点导致的模型复杂化,提出了基于材料密度参数化的附加质量优化方法(简称优化方法)。分别针对悬臂梁模型、四边简支板模型以及复杂工程模型,对比分析了以传统方法和优化方法求解的湿模态。结果表明:对于同一简单模型,两种方法求得的各阶模态频率值与理论解基本一致,说明了优化方法的可行性和高精度性。此外,在分析计算量庞大的复杂工程模型时,优化方法的处理时间远远小于传统方法的处理时间,该优势随流固耦合界面节点数量的增加愈发突出。 展开更多
关键词 附加质量法 材料密度参数化 闸门 流固耦合
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水工钢闸门承载能力计算理论与设计方法研究
4
作者 李晶 舒刘海 《治淮》 2025年第10期24-26,共3页
钢闸门作为水工建筑物中的关键结构,其承载能力直接关系到工程安全与经济效益。目前我国钢闸门设计仍普遍采用容许应力法,该方法虽简便易行,但存在安全系数单一、未能充分考虑材料塑性、构件可靠度不均等问题,已逐渐滞后于国际主流设计... 钢闸门作为水工建筑物中的关键结构,其承载能力直接关系到工程安全与经济效益。目前我国钢闸门设计仍普遍采用容许应力法,该方法虽简便易行,但存在安全系数单一、未能充分考虑材料塑性、构件可靠度不均等问题,已逐渐滞后于国际主流设计方法。通过系统分析容许应力法与概率极限状态法的优缺点,并结合中美规范对比和实际工程案例,对闸门面板和主梁进行了详细的应力计算与比较,并在此基础上从荷载模型、抗力系数校准、全寿命周期设计等方面,深入探讨了应用概率极限状态法需注意的关键问题,并提出了结合事故类比、经济优化与经验校准的综合研究路径,旨在为我国钢闸门设计规范的修订及设计方法的现代化转型提供理论依据和实践参考。 展开更多
关键词 钢闸门 容许应力法 概率极限状态法 设计计算 结构可靠度
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水工钢闸门结构正常使用极限状态可靠度分析 被引量:9
5
作者 周建方 李典庆 +3 位作者 李朝晖 张金宏 姜谋余 石贵余 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期310-313,共4页
基于可靠性原理,建立了水工钢闸门结构正常使用极限状态可靠度分析的极限状态方程,提出了钢闸门结构正常使用极限状态可靠度分析的3种计算模式,即将相对变形限值分别看作常量、随机量和模糊量,并分别给出了其统计参数.在现有荷载统计数... 基于可靠性原理,建立了水工钢闸门结构正常使用极限状态可靠度分析的极限状态方程,提出了钢闸门结构正常使用极限状态可靠度分析的3种计算模式,即将相对变形限值分别看作常量、随机量和模糊量,并分别给出了其统计参数.在现有荷载统计数据的基础上,采用JC法对水工钢闸门设计规范正常使用极限状态可靠指标进行了校准计算和分析.结果表明,可靠指标满足国际标准《结构可靠性总原则》的要求,且露顶门可靠指标大于潜孔门可靠指标,从而建议了现行水工钢闸门设计规范正常使用极限状态的目标可靠指标. 展开更多
关键词 水工钢闸门 极限状态 可靠度 变形 荷载
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API579与B31G剩余强度评价的保守性分析 被引量:29
6
作者 何东升 张鹏 张丽萍 《油气储运》 CAS 北大核心 2008年第1期36-40,共5页
腐蚀导致在役管道强度降低,运营者必须确定当前腐蚀缺陷下管道是否可以继续服役,目前可采用的评价方法主要有B31G和API 579系列。介绍了两种评价方法的理论基础,根据各自的基本假设导出了相应的评价方法的评价公式,并对此进行了深入的... 腐蚀导致在役管道强度降低,运营者必须确定当前腐蚀缺陷下管道是否可以继续服役,目前可采用的评价方法主要有B31G和API 579系列。介绍了两种评价方法的理论基础,根据各自的基本假设导出了相应的评价方法的评价公式,并对此进行了深入的对比分析,得出通常认为过于保守的B31G的保守性比API 579低的重要结论。建议在单一荷载和简单缺陷形状下,按B31G进行管道的剩余强度评价。 展开更多
关键词 管道 剩余强度 腐蚀 评价 标准
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钉板-塑料复合滑道的初步试验研究 被引量:9
7
作者 向定汉 李贵谋 陈胜宏 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第4期78-84,共7页
本文简述了二十年来平面滑动钢闸门支承滑道的研究成果,介绍了作者新研制的钉板—塑料复合滑块的结构特点。通过滑道模拟实验,测定了这种滑道的承载力与压缩变形的关系,不同条件下静摩擦系数随正压力的变化关系,以及摩擦的时间效应... 本文简述了二十年来平面滑动钢闸门支承滑道的研究成果,介绍了作者新研制的钉板—塑料复合滑块的结构特点。通过滑道模拟实验,测定了这种滑道的承载力与压缩变形的关系,不同条件下静摩擦系数随正压力的变化关系,以及摩擦的时间效应、稳定磨损率。最后介绍了这种新滑道的实际应用情况。 展开更多
关键词 钢闸门 滑道 自润滑材料 钉板 塑料 复合滑道
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水工钢结构腐蚀的图像识别技术 被引量:8
8
作者 郭建斌 王楠 王泽民 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期539-543,共5页
通过图像识别技术对水工钢结构的腐蚀形貌特征及分布状况进行定量化研究,并通过室内实验对图像识别技术进行验证。结果表明:通过对腐蚀图像进行灰度处理、二值化处理可以实现对水工钢结构腐蚀形貌及腐蚀分布的准确性描述。
关键词 水工钢结构 腐蚀形貌 腐蚀分布 图像识别 最大熵阈值法 图像灰度
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可升卧式翻板闸门的静力数值分析 被引量:12
9
作者 朱怀淼 胡友安 +1 位作者 任超 王孟 《水电能源科学》 北大核心 2009年第4期120-122,共3页
基于大型有限元分析软件ANSYS建立了可升卧式翻板闸门的有限元模型,分析了滑块反力特性及闸门在不同工况下的变形和应力变化规律,并校核了闸门强度和刚度,评估了闸门的安全性。结果表明,该文分析方法可供同类闸门结构的设计计算借鉴。
关键词 可升卧式翻板闸门 三维有限元法 反力 静力分析 ANSYS
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深孔钢闸门主梁横力穹曲正应力与挠度计算 被引量:27
10
作者 王正中 沙际德 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第9期40-46,24,共8页
本文从梁横力弯曲的挠曲线微分方程入手,详细地分析了横力弯曲时正应力与挠度的计算方法,并结合工程实践,给出了工字形、箱形截面的薄壁短梁相应的简明且实用的计算公式,讨论了剪力的影响程度.
关键词 钢闸门 短梁 横力弯曲 正应力 挠度 计算
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基于层次分析法和模糊综合评价的水工钢闸门安全评估 被引量:21
11
作者 李剑斌 巫世晶 +1 位作者 杨志泽 张凡 《水电能源科学》 北大核心 2016年第6期195-198,共4页
鉴于水工钢闸门的安全状态评价需要考虑闸门运行情况、腐蚀情况、强度、刚度、动态性能等多方面的因素,提出了基于层次分析法和模糊综合评价的水工钢闸门安全评估方法。首先构建了水工钢闸门评估体系层次结构,然后根据层次分析法定性和... 鉴于水工钢闸门的安全状态评价需要考虑闸门运行情况、腐蚀情况、强度、刚度、动态性能等多方面的因素,提出了基于层次分析法和模糊综合评价的水工钢闸门安全评估方法。首先构建了水工钢闸门评估体系层次结构,然后根据层次分析法定性和定量确定了各影响因素的权重,最后建立了模糊综合评价模型对某水利工程水工钢闸门的安全状态进行了全面评价,评价结果为二类等级,比较准确地反映了闸门的实际安全状态。 展开更多
关键词 层次分析法 模糊综合评价 水工钢闸门 安全评估
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大型水工铸造轨道与滚轮的接触应力研究 被引量:7
12
作者 曹平周 黄书秦 陈玉泉 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期103-106,112,共5页
采用平面应力理论来分析滚轮与轨道的接触应力问题。取在压力荷载作用下沿母线接触的两个有限长度钢圆柱作为分析模型 ,分析得出了滚轮与轨道的接触应力和接触区宽度的计算公式。在 5 0 0 0kN长柱试验机上进行了滚轮与轨道的接触问题试... 采用平面应力理论来分析滚轮与轨道的接触应力问题。取在压力荷载作用下沿母线接触的两个有限长度钢圆柱作为分析模型 ,分析得出了滚轮与轨道的接触应力和接触区宽度的计算公式。在 5 0 0 0kN长柱试验机上进行了滚轮与轨道的接触问题试验 ,通过测量随着荷载的变化接触区尺寸的变化 ,来验证理论分析的正确性。接触区尺寸采用印痕法测量。试验表明沿滚轮和轨道的侧向存在变形 ,不满足平面应变问题的条件。 展开更多
关键词 轨道 滚轮 接触区宽度 接触应力 钢闸门 水利工程
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水工平面钢闸门主梁的可靠度校准分析 被引量:9
13
作者 安旭文 侯建国 李大庆 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2003年第1期13-16,共4页
采用GB50199—94《水利电力工程结构可靠度设计统一标准》推荐的一次二阶矩法(亦称JC法)对DL/T5039—95《水利水电工程钢闸门设计规范》中的平面钢闸门主梁分别按弯曲、剪切及弯剪复合3种破坏形态进行了可靠度校准分析,初步了解了现行... 采用GB50199—94《水利电力工程结构可靠度设计统一标准》推荐的一次二阶矩法(亦称JC法)对DL/T5039—95《水利水电工程钢闸门设计规范》中的平面钢闸门主梁分别按弯曲、剪切及弯剪复合3种破坏形态进行了可靠度校准分析,初步了解了现行规范中组合主梁的总体可靠度水平,其中在对弯剪复合应力状态下的可靠度进行校准分析时,考虑了不同荷载效应比值ρ_τ的影响,并采用非线性的极限状态方程按双重迭代的方法求得相应的可靠指标。 展开更多
关键词 平面钢闸门 主梁 可靠度 校准 统计分析
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轻型弧形钢闸门事故分析研究 被引量:61
14
作者 章继光 刘恭忍 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 1992年第3期49-57,共9页
弧形钢闸门以其合理的构造形式和良好的运行效果,在水工建筑物中获得广泛的应用。实践表明,绝大多数孤门经受了设计条件考验,运用性能良好。但是,由于弧门结构中传递水压的细长支臂对动力作用非常敏感,稳定问题尤为突出,运行中也发生了... 弧形钢闸门以其合理的构造形式和良好的运行效果,在水工建筑物中获得广泛的应用。实践表明,绝大多数孤门经受了设计条件考验,运用性能良好。但是,由于弧门结构中传递水压的细长支臂对动力作用非常敏感,稳定问题尤为突出,运行中也发生了一些问题。我国早期建造的部分水库溢洪道及各类水闸用的低水头弧形钢闸门,由于种种原因,有的发生了强烈振动,有的甚至遭到破坏。日本、美国、葡萄牙等国也有类似事故发生。总结分析弧门事故,探讨其破坏机理,对防止事故继续发生、改进闸门设计及完善制造安装均有重要意义,同时也可把理论研究推进一步。 展开更多
关键词 弧形钢闸门 闸门 事故分析
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钢闸门锈蚀速率的贝叶斯更新方法 被引量:6
15
作者 杨光明 贾文斌 陈宁 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期401-404,共4页
为减少钢闸门锈蚀检测数据的失真性和锈蚀速率的不确定性,使水工金属结构安全评价结论更合理、更接近实际情况,采用贝叶斯理论对被评价工程的锈蚀速率进行更新。结果表明:贝叶斯理论更新方法能显著减小检测数据的失真性和锈蚀速率的不... 为减少钢闸门锈蚀检测数据的失真性和锈蚀速率的不确定性,使水工金属结构安全评价结论更合理、更接近实际情况,采用贝叶斯理论对被评价工程的锈蚀速率进行更新。结果表明:贝叶斯理论更新方法能显著减小检测数据的失真性和锈蚀速率的不确定性。通过对多年工作中积累的钢闸门锈蚀检测历史数据资料进行统计分析,得到我国普通碳素钢在淡水中的锈蚀速率均值为0.044mm/a,且主要分布在0.016~0.055mm/a之间。 展开更多
关键词 钢闸门 锈蚀速率 贝叶斯理论 对数正态分布 检测数据不确定性
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水工钢闸门主梁的最优梁高 被引量:5
16
作者 张雪才 王正中 +1 位作者 孟明 李路明 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2016年第3期127-131,共5页
对水工钢闸门主梁高度的确定多以经验公式为主,理论不完善,未全面考虑截面形式与支座位置对梁高影响的问题,依据现行钢闸门设计规范,以满足强度、刚度、稳定性和几何构造要求为约束条件,以主梁和竖向隔板总用钢量最小为目标函数,分别建... 对水工钢闸门主梁高度的确定多以经验公式为主,理论不完善,未全面考虑截面形式与支座位置对梁高影响的问题,依据现行钢闸门设计规范,以满足强度、刚度、稳定性和几何构造要求为约束条件,以主梁和竖向隔板总用钢量最小为目标函数,分别建立单轴、双轴对称截面下的简支式和双悬臂式主梁梁高的优化模型。采用半解析法推导出简支式和双悬臂式主梁的最优梁高理论公式。通过与已建工程对比,结果表明:推导的最优梁高公式计算的梁高均与实际工程中的梁高接近,且公式有进一步优化的空间;通过减小隔板高厚比与主梁腹板高厚比可达到降低梁高的目的。该理论公式一方面可应用于工程实践,另一方面也可为完善规范提供理论基础。 展开更多
关键词 水工结构 钢闸门主梁 工字形截面最优梁高 优化模型 理论公式
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高水头平面钢闸门启闭力数值模拟研究 被引量:8
17
作者 张冬 张燎军 +2 位作者 陈超 郑宏伟 关超年 《水电能源科学》 北大核心 2014年第1期168-171,共4页
针对平面闸门在正常启闭过程中启门力和闭门力计算的复杂性和不确定性,以某水电站主底孔高水头平面钢闸门为例,综合考虑了摩擦力、门顶水压力、底缘顶托力、下吸力对启闭力的影响,闸门与闸墙间的水封接触采用constraint-function算法,... 针对平面闸门在正常启闭过程中启门力和闭门力计算的复杂性和不确定性,以某水电站主底孔高水头平面钢闸门为例,综合考虑了摩擦力、门顶水压力、底缘顶托力、下吸力对启闭力的影响,闸门与闸墙间的水封接触采用constraint-function算法,利用有限元软件ADINA对不同闸门开度下的启闭门进行数值模拟,并与物理模型试验结果进行比较。结果表明,数值计算结果与物理模型试验结果虽存在一定的误差,但最大启闭力结果相近,可为闸门启闭机的选型设计提供参考。 展开更多
关键词 高水头 平面钢闸门 启闭力 ADINA
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工程结构可靠性理论在水工钢闸门领域的研究 被引量:8
18
作者 魏保兴 朱大林 聂俊琴 《水力发电》 北大核心 2005年第2期68-71,共4页
目前工程结构可靠性理论和应用研究已取得很大进展,并且已经用于水工钢闸门可靠度研究领域。根据现有的资料和文献,对结构可靠性理论在水工钢闸门领域的研究状况进行了概括性总结,提出了一些合理性意见和对今后钢闸门研究的看法,以期为... 目前工程结构可靠性理论和应用研究已取得很大进展,并且已经用于水工钢闸门可靠度研究领域。根据现有的资料和文献,对结构可靠性理论在水工钢闸门领域的研究状况进行了概括性总结,提出了一些合理性意见和对今后钢闸门研究的看法,以期为我国在这方面的进一步研究提供参考。 展开更多
关键词 水工钢闸门 可靠度分析 统计参数 分项系数
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水工钢闸门面板可靠度分析 被引量:5
19
作者 李典庆 张圣坤 周建方 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2002年第1期17-20,共4页
基于可靠性原理 ,建立了闸门面板可靠度分析的极限状态方程。利用统计分析所得的数据 ,对影响闸门面板可靠度的荷载及抗力统计数据进行了分析计算 ,得到其统计参数。然后采用JC法对《水利水电工程钢闸门设计规范》中闸门面板的可靠度进... 基于可靠性原理 ,建立了闸门面板可靠度分析的极限状态方程。利用统计分析所得的数据 ,对影响闸门面板可靠度的荷载及抗力统计数据进行了分析计算 ,得到其统计参数。然后采用JC法对《水利水电工程钢闸门设计规范》中闸门面板的可靠度进行了校准计算和分析。结果表明 ,闸门面板的可靠指标满足一级建筑物的安全水准 ,并且大于闸门主梁的目标可靠指标。同时提出了水工钢闸门面板结构设计的目标可靠指标取值建议。 展开更多
关键词 水工钢闸门 校准法 可靠指标 面板 荷载 抗力
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现役钢闸门结构最低可靠度标准的确定 被引量:10
20
作者 周建方 周美英 李典庆 《中国农村水利水电》 北大核心 2003年第5期48-51,共4页
针对现役钢闸门结构最低可靠度标准的确定问题 ,在综合分析国内外相关文献的基础上 ,提出了基于经验校准法的现役钢闸门结构最低可靠度标准设置的方法 ,并确定出了现役钢闸门结构最低可靠度限值 :大型闸门为 0 .8βT;中型闸门为 0 .9βT... 针对现役钢闸门结构最低可靠度标准的确定问题 ,在综合分析国内外相关文献的基础上 ,提出了基于经验校准法的现役钢闸门结构最低可靠度标准设置的方法 ,并确定出了现役钢闸门结构最低可靠度限值 :大型闸门为 0 .8βT;中型闸门为 0 .9βT;小型闸门为 0 .85 βT,从而为现役闸门结构剩余使用寿命的预测奠定了基础。 展开更多
关键词 钢闸门 剩余寿命 荷载 抗力 可靠度
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