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水闸有限元模型的建立、非线性仿真计算、稳定性分析、配筋计算以及抗震分析是水闸设计和分析中的重要研究内容。本文系统介绍了水闸结构分析的发展现状、结构静动力分析理论,研究了水闸有限元分析中的参数化和可视化技术,基于ANSYS软件开发了水闸有限元分析软件,并对耿楼枢纽节制闸结构进行了三维有限元静、动力计算分析。具体内容如下: 1.研究了有限元中的参数化和可视化技术,提出了水闸有限元可视化建模的方法和实施技术,研究了ANSYS二次开发技术,在ANSYS平台上用APDL和UIDL等语言开发了水闸有限元分析软件,利用它可方便、有效地对水闸进行参数化建模和分析研究。 2.研究了水闸结构非线性仿真分析的理论与方法和ANSYS混凝土问题的分析理论,对钢筋混凝土的三种模型、混凝土的本构关系和破坏准则、混凝土的单元模式、混凝土开裂模拟等进行了系统分析,研究了ANSYS中混凝土问题的非线性求解的收敛技术。 3.研究了水闸结构的动力分析的理论与方法,详细研究了反应谱分析方法和时程分析方法及其在ANSYS中的实施技术,探讨了结构和水体动力相互作用问题,研究了动水压力对U形结构的动力影响。 4.采用本文开发的水闸参数化有限元分析软件对耿楼节制闸进行了可视化建模,并对其进行了三维有限元静力仿真计算,分析了不同荷载工况下结构的位移和应力,对水闸进行了稳定性分析和配筋计算。 5.对耿楼节制闸分别采用振型分解反应谱方法与时程分析方法对水闸结构进行了动力计算,分析了结构的自振特性和地震作用下的动力反应,并对两种方法的计算结果进行了对比分析,对整个结构的安全性和合理性进行了评价。 用本文提出的水闸仿真分析方法对耿楼节制闸的计算分析结果表明,闸室结构的应力变形规律性较好,符合一般规律,研究成果对设计具有较大的参考价值。