[发明专利]一种基于SIMP理论含树杈型支臂的大跨度弧形钢闸门设计方法

摘要

一种基于SIMP理论含树杈型支臂的大跨度弧形钢闸门设计方法。应用hyperworks软件，主要进行三大部分的设计：支臂、横向肋和纵向肋。然后将其与面板一起组装，形成整体结构。该方法能够克服传统规范设计的弊端，按照设计步骤，不依赖于经验，能够在满足实际工程需求的情况下，在结构初始设计阶段即得到结构的空间拓扑形状，设计结果布局合理，设计出来的新型闸门较传统设计材料用量少，造价低，结构更轻便，便于安装操作，最终达到优化目的。

主权项

一种基于SIMP理论含树杈型支臂的大跨度弧形钢闸门设计方法，其特征在于，包括步骤：以实际工程作为输入条件；通过软件创建主支臂的二维设计几何模型（扇形），扇形面的弧形半径即为工作弧门半径；将几何模型进行修改，完善，划分网格；通过试算确定扇形区域内设计域及非设计域的范围；非设计域的厚度由挡水面板的厚度和加强肋的厚度组成；施加荷载及边界条件，得出主支臂横向及纵向拓扑形状，根据实际制造和工程约束，确定最终的主支臂形状方案；确定纵向肋的优化区域，将挡水面板设定为非设计域，确定优化目标及约束条件进行拓扑优化，得到纵向肋的布局方案；确定横向肋拓扑优化的初始设计域，为了降低计算量，将支臂所在非设计区域去掉，交界处代之以固定位移约束；将挡水面板设定为非设计域，确定优化目标及约束条件进行拓扑优化，得到横向肋的布局方案；将支臂方案，纵向肋方案和横向肋方案组装成闸门三维整体结构；对整体三维结构进行尺寸优化；其他工况下的结构安全性校核，并按需要进行局部调整；完成最终设计方案。