某大型尾水事故闸门启闭机油缸振动有限元反演

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翻新时间：2015-09-09

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某大型尾水事故闸门启闭机油缸振动有限元反演

摘要：对某大型尾水事故闸门启闭机油缸大幅振动进行了检测，通过有限元推定出了其震源机制，结合现场检测的油缸振动幅值反演得到了油缸振动干扰力，以及闸门面板上的脉动水压力分布。将有限元方法应用于油缸振动震源机制的推定和振动荷载的反演是一次有益尝试，鉴于某些振动荷载实测的困难性，此方法为结构检测提供了一种新的思路。

关键词：启闭机油缸;尾水事故闸门;自振频率;脉动频域;有限元法;振幅;干扰力

Finiteelementinversionofhoistcylindervibrationofalargetailwateremergencygate

（1.HubeiWaterResourcesTechnicalCollege，Wuhan430070，China;

2.SchoolofCivilArchitecturalEngineering，WuhanUniversity，Wuhan430072，China）

Abstract：Thehoistcylindervibrationoflargemagnitudeatalargetailwateremergencygatewasdetected.Thefiniteelementmethodwasusedtodeterminethevibrationmechanism，thecylindervibrationdisturbanceforcecombinedwiththecylindervibrationamplitudethroughfielddetection，andthepulsatingwaterpressuredistributiononthegatepanel.Usingthefiniteelementmethodforthedeterminationofvibrationmechanismandinversionanalysisofvibrationloadofcylinderisabeneficialapproach.Giventhedifficultiesofthevibrationloaddetectionsometimes，themethodprovidesanewsolutionforthestructuredetection.

Keywords：hoistcylinder;tailwateremergencygate;selfvibrationfrequency;pulsefrequency;finiteelementmethod;vibrationamplitude;disturbanceforce

鉴于某些工程振动荷载实测的困难性，将振动可测指标与有限元分析方法相结合，推定结构的震源机制和振动荷载。以某大型尾水事故闸门启闭机油缸振动为例，说明振动荷载的反演方法。

1振动测试

1.1启闭机油缸振动的现场测试

由于流道中水流量的瞬间不稳定性，造成水流对水力机械设备产生的水压力是脉动的，其中油缸活塞杆尾水管道中随时间脉动的水压力是流道中的典型干扰力之一。根据现场条件测试闸门附近区域脉动水压力的频率和变动幅度，现测得上游水位304.36m，下游水位97.71m时，尾水管道（闸门门槽）脉动水压力大小与主频的结果见表3。

1.3测试结果分析

根据现场测试数据与分析，得出如下结论。

（2）油缸振动位移主要是顺流向（X向），闸门油缸振动位移分布为：顶部>中部>底部，顶部最大振动位移40.97mm，振动主要频域2.69～3.09Hz。

（3）闸门油缸上端采用限位减振措施后，油缸振动位移明显减小，表明限位减振措施有一定的效果。

（4）4号闸门启闭机油缸周边环境基本不振，表明闸门结构并不会对楼板造成影响。