[发明专利]水闸结构地震-水流耦合作用动力响应模拟试验分析系统

说明书

本发明涉及水利工程抗震技术领域，公开了一种水闸结构地震‑水流耦合作用动力响应模拟试验分析系统，包括：合成模块、模拟模块、计算模块和输出模块，合成模块用于将地震波和水流流激波进行耦合得到的人工合成波，模拟模块用于建立水闸结构模拟模型，并用于模拟人工合成波作用于水闸结构模拟模型上的动态过程，计算模块用于计算动态过程中的动力响应，并根据动力响应与动力特性分析水闸结构的破坏形态，输出模块用于根据动力响应输出水闸结构的动力响应数据图。本发明提供的水闸结构地震‑水流耦合作用动力响应模拟试验分析系统能够为水闸结构的安全建立提供理论依据。

技术领域

本发明涉及水利工程抗震技术领域，特别涉及一种水闸结构地震-水流耦合作用动力响应模拟试验分析系统。

背景技术

引汉济渭工程的水闸结构数量多、规模大、服役环境复杂、关键技术难度大，尤其是在强震、水流、环境激励等多种随机因素耦合作用下将产生复杂的动力响应，对水工结构的安全运行构成严重威胁。水利水电工程枢纽中，水闸结构及附属的泄水设施如果遭受地震破坏，将会导致库水位上升，进而威胁大坝的安全。另外，大型电力设施的震害，会导致发电中断，对电网造成很大的冲击，对抗震救灾不利，还可能导致更加严重的次生灾害。

水闸门与启闭设施的地震响应受水流、环境激励的影响，具有显著的随机性和耦合性，由于将地震-水流耦合作用于水闸结构的实物结构难以制作，而简化的实物模型往往会影响试验计算的可信度，因此已有研究成果的理论方法尚不能合理、精确、高效地针对闸门与启闭设施进行地震-水流耦合动力响应分析，从而不能够对水闸结构的具体参数给出指导，进而无法确认水闸结构是否安全可靠能够抵抗地震-水流耦合作用。

发明内容

本发明提供一种水闸结构地震-水流耦合作用动力响应模拟试验分析系统，为揭示水闸结构在地震-水流共同作用下的响应耦合机理提供技术支撑，为优化考虑流固耦合的水工结构物计算方法提供仿真模拟系统支撑。

本发明提供了一种水闸结构地震-水流耦合作用动力响应模拟试验分析系统，包括：

合成模块，用于将地震波和水流流激波进行耦合得到的人工合成波；

模拟模块，用于建立水闸结构模拟模型，并用于模拟人工合成波作用于水闸结构模拟模型上的动态过程；

计算模块，用于计算动态过程中的动力响应，并根据动力响应与动力特性分析水闸结构的破坏形态；

输出模块，用于根据动力响应输出水闸结构的动力响应数据图。

可选的，合成模块通过分别输入地震波和水流流激波的频率、周期和振幅数据得到人工合成波。

可选的，计算模块包括计算动态过程中水闸结构各离散部位的动力响应。

可选的，动力响应包括加速度和位移。

可选的，各离散部位包括：门叶、支臂结构、连接件和启闭设施。

可选的，还包括放大模块，放大模块用于将动力响应放大，以便于进行动力分析。

可选的，还包括终端模块，终端模块用显示动力响应数据图。

可选的，动力特性包括水闸结构的固有频率以及阵型。

可选的，还包括验证模块，验证模块用于将水闸结构按比例缩小后得到水闸结构的实物模型，并通过对水闸结构实物模型施加与合成模块相同的人工合成波从而得到实物模型的动力响应，通过将实物模型的动力响应与计算模块中的动态响应进行对比从而验证模拟试验分析系统的可靠性，并根据对比结果进行调整。

可选的，验证模块包括：加速度传感器和位移传感器，其中，加速度传感器用于检测实物模型的加速度，位移传感器用于检测实物模型的位移。