[发明专利]一种新型仿生闸门结构及其设计方法

权利要求书

1.一种新型仿生闸门结构，其特征在于：包括若干纵梁(1)和若干横梁(2)，若干所述纵梁(1)和横梁(2)相互交错且垂直设置，所述纵梁(1)和横梁(2)的外侧固定连接有面板(3)，所述纵梁(1)内侧设置有仿生结构支臂(5)，所述仿生结构支臂(5)为中空结构，所述仿生结构支臂(5)的跨中直径大于所述仿生结构支臂(5)的端部直径,所述仿生结构支臂(5)端部与所述纵梁(1)之间连接有仿关节。

2.根据权利要求1所述的一种新型仿生闸门结构，其特征在于：所述仿关节包括固定连接在所述仿生结构支臂(5)端部的球形铰结构(6)，所述纵梁(1)内侧固定连接有球形铰轴套(4)，所述球形铰轴套(4)与所述球形铰结构(6)配合设置。

3.根据权利要求1所述的一种新型仿生闸门结构，其特征在于：所述仿生结构支臂(5)为V型结构，所述仿生结构支臂(5)结构与麦秆结构相同。

4.根据权利要求1所述的一种新型仿生闸门结构，其特征在于：所述仿生结构支臂(5)为Y型结构，所述Y型结构连接处设置有加强节(7)，所述加强节(7)内部设有与所述仿生结构支臂(5)轴线方向相同的加强肋板。

5.根据权利要求4所述的一种新型仿生闸门结构，其特征在于：所述仿生结构支臂(5)与麦秆结构相同。

6.根据权利要求1-5所述的一种新型仿生闸门结构设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：收集数据，收集水工建筑物的情况a，闸门孔口的情况b，水位条件c，气象条件d，安装运输情况e，闸门结构所在地的地震烈度f，闸门结构所在地的泥沙淤积情况g，根据收集到的数据计算闸门支臂的设计载荷F；

S2：根据公式确定所述仿生结构支臂(5)的横截面尺寸A₁，其中[σ]为所述仿生结构支臂(5)的容许应力；

S3：根据所述仿生结构支臂(5)的圆环壁厚t与外径d的比值计算得到所述仿生结构支臂(5)的薄壁柱端部直径d；

S4：确定所述仿生结构支臂(5)的跨中直径D，通过公式计算得出；

S5：对步骤S4确定好的所述仿生结构支臂(5)的薄壁柱进行有限元分析，得到所述仿生结构支臂(5)的薄壁柱的稳定承载力F_u，判断是否F_u≥F，如果不满足，重复步骤S2-S5，直到满足F_u≥F，得到最终的仿生结构支臂(5)的薄壁柱的结构尺寸。

7.根据权利要求6所述的一种新型仿生闸门结构设计方法，其特征在于：步骤S4中Δ＝1.16～1.40。

8.根据权利要求6所述的一种新型仿生闸门结构设计方法，其特征在于：所述步骤S5中有限元分析时将材料的初始缺陷，几何非线性和材料非线性导入进行分析，所述初始缺陷为所述仿生结构支臂(5)长度的1/1000～1/800，所述材料非线性为理想弹塑性模型，所述几何非线性为材料的位移量和材料的大变形特性。