案例9 - 矩形闸门动力学分析

1.案例介绍

矩形闸门是一种常见的水利工程结构，用于控制河流、水道或渠道的水位，以及调节水流的流量；它通常由钢筋混凝土或金属材料制成，具有矩形的门体形状，广泛应用于河流管理、水资源利用、防洪工程等方面。
动力学分析可以帮助优化矩形闸门的设计和运行，确保其启闭过程稳定可靠，提高闸门的安全性、效率和耐久性，从而更好地满足水利工程的需求。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 兴趣点结果
  • 结果云图

步骤一：导入几何

进入动力学分析模块，点击“几何”，上传几何文件gate.step，本案例几何名为gate。如下图所示：

步骤二：几何分组

点击“几何”前的“+”，弹出分组选项，点击后面“+”，选择添加面组，鼠标点击目标面进行选择施加位置，本案例创建三个面组。

步骤三：划分网格

点击“网格”，类型选择“几何生成”，“网格划分方法”选择“手动划分”，精度调至最大。并设置单元最大尺寸为0.01m，最小尺寸为0.008m。设置完毕后点击最下方的“生成网格”，等网格划分成功后，会显示网格信息。

步骤四：兴趣点

点击“兴趣点”后的“+”，根据坐标建立两个兴趣点

步骤五：接触设置

本案例无接触

步骤六：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在动力学分析模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：

步骤七：材料设置

点击“材料”后的“+”，选择材料库中“铁”的参数，将其赋值于体“volume_group”设置如下图所示：

步骤八：边界条件与载荷

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“固定支撑”，施加位置为face_2；

再次添加边界“压强”，具体参数用公式表示，点击公式按钮输入对应公式，施加面在面“face_1”上。

再次添加边界“压强”，具体参数用公式表示，点击公式按钮输入对应公式，施加背水面在“face_3”上。

步骤九：求解器设置

点击“求解器”前的“+”，首先点击“求解器设置”，使用默认设置。

再点击“动力学分析设置”，在“计算空间”处选择“模态空间”，打开“阻尼设置”，“阻尼类型”选择“瑞利阻尼”，其余参数的值参照图片设置。

步骤十：时间步&资源

设置“计算核数”为16核，“最大计算时间”3600s。

步骤十一：结果配置&计算

1）物理场

点击“物理场”后的“+”，添加“位移”、“应力”。

2）兴趣点结果

激活兴趣点开关，并选择相应的物理量及其分量。

3）计算

点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十二：结果展示

点击“仿真计算”前“+”，可以看见两种计算结果。

1）结果云图

总位移

总应力

2）兴趣点