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学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日目录摘要......................................................................3前言......................................................................41向家坝钢模台车双曲模板有限元分析选题背景........................51.1课题研究意义及目的.................................................51.2国内外研究现状及发展趋势...........................................51.3本课题主要研究内容.................................................62向家坝钢模台车双曲模板建模..........................................82.1有限元的基本思想...................................................82.2有限元的基本理论...................................................82.3钢模台车整体结构..................................................112.4模板结构..........................................................122.5双曲模板的有限元模型..............................................133钢模台车模板受力及分析.............................................153.1边界条件处理......................................................153.2载荷的分析和施加..................................................153.3计算结果分析......................................................293.4优化分析..........................................................303.5小结..............................................................384总结...................................................................404.1结论..............................................................404.2展望..............................................................40致谢.....................................................................41参考文献................................................................42向家坝钢模台车双曲模板ANAYS模型分析及优化学生：姜雨指导老师：廖湘辉教授教学单位：机械与材料学院摘要：本课题主要针对向家坝地下电厂弧形隧洞钢模台车的双曲模板进行有限元分析。该台车结构为空间双曲面，是世界上最大的弧形隧洞双面钢模台车。本文按照钢模台车混凝土浇筑顺序将钢模台车分为四个工况进行受力分析。利用ANSYS有限元分析软件建立了钢模台车的弧形模板有限元模型，对其刚度和强度进行了校核，在其结构基础上进行优化并对优化方案进行验证。关键词：弧形模板；钢模台车；有限元FiniteelementanalysisonthearcsteelmodelswhichisusedinXiangjiabasteeltrolleybasedonANSYSStudent:JiangYuInstructor:LiaoXianghuiCollegeofMechanical&MaterialEngineeringofChinaThreeGorgersUniversityAbstract:Thispapermainlyforthehyperboloidtemplatefiniteelementmodel,andcalculatesthestressanddeformationofthestructurewhichisusedinsteeltrolleyofXiangjiababasedonANSYSsoftware.Thestructureisdoublesurfacespace,whichistheworld'slargeststeelarchtunnelsidedtrolley.Thestressofthesteelmoldtrolleywasdividedintofourwordconditionofthesteelmoldtrolleyineveryworkconditionsaccordingtotheconcreteplacingsubsequence,andtheloadconditionofthesteelmoldtrolleyineveryworkconditionsanalyzed.UsingANSYSfiniteelementanalysissoftware,thefiniteelementmodelismade.Theresultconcludesthatthestructuremeetstheintensityandthestiffness.Thispaperfurtheroptimizesthehyperboloidsteelmoldstructure.Thisprovidestheoptimizationmethodisusefulforthestructuraldesign.Keywords：arcsteelmold,steelmoldtrolley,Finiteelementmethod前言水电工程的隧洞工程施工中，经常采用针梁钢模台车进行隧洞混凝土衬砌，钢模台车具有浇注速度快，质量高，操作简易，使用安全，减少对洞内其他施工作业得干扰等优点，因此钢模台车成为水电工程常用的施工设备。虽然钢模台车至今为止得到了广泛的应用，但是在设计和使用中存在一个普遍的现象，就是对钢模台车的结构受力分析和计算很少而且很粗略；在对不同的断面尺寸和结构类型的钢模台车进行设计的时候，常常采用比较法设计。由于对模板台车在混凝土浇筑过程中各部分的受力状况不了解，无法对其各个部分及整体的强度、刚度进行分析计算，从而使模板台车在设计上存在一些不合理的地方，造成台车在衬砌使用中或整体、或局部的强度刚度不足，有时甚至于影响施工进度和隧道衬砌质量，给公司和施工方造成经济损失[1-6]。向家坝地下电厂引水隧洞钢模台车是世界最大的弧形隧洞双面钢模台车，其针梁中心线承圆弧形状。钢模台车横向剖面内径为7.2米；纵向剖面为半径36米的环形弯管，其圆心角为55°。因为过水，对流道形体要求高，牵引天锚不能太大，钢模台车重量不能太重，在牵引装置的作用下，模板在轨道上滑动，混凝土浇筑施工使用过程中门架承结构载荷和混凝土浇筑载荷，弧形模板承受着浇筑时的混凝土压力，随着浇筑时段的变化，弧形模板的受力位置大小都发生变化，故其受力复杂，因此钢模台车的设计计算显得尤为重要。针对台车的强度、刚度和制造成本进行有限元分析，以确定是否满足隧洞混凝土施工质量。钢模台车是一种大型非标机械设备，其主体结构是板梁结合的钢结构，由于在施工使用中其模板受力较复杂，采用传统设计方法很难对模板的强度、刚度进行分析计算，致使产品在设计上存在一些不合理的地方。应用大型通用有限元分析软件对该台车的模板进行结构静力计算分析，建立较完善的分析计算模型，计算出钢模台车模板在使用过程中的应力应变值，可为模板台车的结构优化设计提供理论参考[7-11]。本文的结构分析是应用通用有限元分析软件ANSYS进行的。本计算模型根据台车的结构和实际安装形式、施工过程结构变化情况，以及混凝土砂浆浇注的施工步骤，并参考诸多国内外资料的基础上，反复完善后得到的。1向家坝钢模台车双曲模板有限元分析选题背景1.1课题研究目的及意义向家坝地下电厂引水隧洞钢模台车是世界最大的弧形隧洞双面钢模台车，其针梁中心线承圆弧形状。钢模台车横向剖面内径为7.2米；纵向剖面为半径36米的环形弯管，其圆心角为55°。向家坝地下电厂引水隧洞上弯段属高速高压水流区，处于水流急剧转折处，要求上弯段过流面必须平整圆滑过渡，具有较好的抗冲耐磨性能。因为过水，对流道形体要求高，牵引天锚不能太大，钢模台车重量不能太重，在牵引装置的作用下，模板在轨道上滑动，混凝土浇筑施工使用过程中门架承结构载荷和混凝土浇筑载荷，弧形模板承受着浇筑时的混凝土压力，随着浇筑时段的变化，弧形模板的受力位置大小都发生变化，故其受力复杂，因此钢模台车的设计计算显得尤为重要。根据学习的专业知识，掌握钢模台车的模板设计技巧，确定针梁钢模台车弧形模板的设计参数，对隧洞混凝土衬砌技术有一定的认知。运用ANSYS有限元分析软件对模板进行建模，然后对其进行力学性能分析，并根据其分析结果对其进行优化。达到掌握ANSYS有限元分析软件的目的，并展望钢模台车的发展趋势。1.2国内外研究现状及发展趋势1.2.1钢模台车现状向家坝地下引水隧洞钢模台车为空间双曲结构，是世界上最大的弧形隧洞双面钢模台车。1.2.1.1台车一般结构针梁钢模台车主要由钢模、门形架、针梁、主千斤顶及其底座、台车自行机构、液压系统、浮力台车7个部分组成。1.2.1.2钢模台车的先进性(1)钢模结构稳定：由运输台车将定作好的圆形钢模安装在浇筑的衬砌段内，撤出台车后，靠钢模的自重和拱型支撑，组合成的圆型钢模受力情况好，钢模稳定性强。(2)隧洞初砌混凝土质量好：由于弧形钢模整体性好，稳定性高，不易产生变形。模板刚度大，表面光洁，对混凝土浇筑质量的控制有了基本的保证，所以在施工过程中浇筑出来的混凝土衬砌断面规则、标准、光滑、整齐。[12]1.2.1.3存在的问题：由于其为非标准机械，需有针对性的设计，设计计算较为困难。1.2.2钢模钢模是台车的工作装置，其外表质量和外形尺寸精度直接决定混凝土衬切的质量，同时，又是加工难度最大的部件，制定了合理的加工、焊接工艺，设计并加工专用拼装焊接胎膜，以保证整体外形尺寸的准确度，尽量减少焊接变形，保证外表面光滑，无凹凸等缺陷。1.2.2.1钢模的结构形式钢模主要由三大件(底座、两块侧板、两块端板)和相关构件组成。钢模的设计主要是围绕三大件的设计。从三大件的设计着手，需考虑它们的定位方式和开启方式等。端