FEM-modellering av en vattenkraftstation

Finita Element Metoden (FEM) är en numerisk approximativ beräkningsmetod och dess ursprung kan spåras till 1940-talet. Metoden, som under andra halvan av 1900-talet krävde programmeringskunskap och en djup teoretisk förståelse har under det senaste decenniet implementerats i allt användarvänligare mjukvaror. Beräkningsmodeller byggs upp i CAD-liknande miljöer och resultaten kan återges i pedagogisk färgskala. Detta har gjort att beräkningar med hjälp av FEM blir allt vanligare vid dimensionering av betongkonstruktioner.Datorernas utveckling har medfört att allt mer komplicerade modeller kan byggas upp och analyseras. Denna utveckling har väckt ett intresse för att gå från mestadels 2D-beräkningar till fullskaliga 3D-modeller som beskriver hela konstruktioner.Arbetet med denna rapport har utförts i samarbete med konsultföretaget SWECO Infrastructure, som under första halvan av 2011 har detaljprojekterat en vattenkraftstation. Vattenkraftstationen i fråga är Kraftstation VI i Hissmofors vid Indalsälven. Med hjälp av FEM-programmet Abaqus har en fullskalig modell av Kraftstation VI:s betongkonstruktion byggts upp och analyserats.Första delen av rapporten fokuserar på modelleringsteknik och några potentiella felkällor som kan finnas i FEM-modeller så som den i rapporten.Vattenkraftstationens geometri är komplicerad varpå solida element används. Eftersom större delen av konstruktionen utsätts för böjning används hexaederelement med tjugo noder.Dammkonstruktioner utsätts för ensidigt vattentryck och därför måste dess säkerhet mot stjälpning och glidning kontrolleras. Detta görs genom stabilitetsberäkningar där alla laster som verkar på konstruktionen tas i beaktning. Det är önskvärt att kunna beräkna stabiliteten med hjälp av FEM-modellen och därför utvecklas en metod. Metoden gör det möjligt att beräkna stabiliteten med hjälp av modellens randvillkor.Modellen analyseras genom att studera tre lastfall:? Lastfall 1 ? En global analys av vattenkraftstationen vid normal driftlast. Fokus ligger vid att undersöka samverkan mellan stationens olika delar samt att identifiera eventuella spänningskoncentrationer.? Lastfall 2 ? En stabilitetsberäkning av stationen med tillhörande handberäkningar. Resultatet visar att metoden som utvecklats är korrekt och att stationen är stabil emot stjälpning och glidning.? Lastfall 3 ? Beräkning av dimensionerande moment i stationens ena intagsvägg i brottgränstillståndet. Resultatet jämförs med de värden som användes av SWECO för dimensionering av intagsväggen. Jämförelsen visar at beräkningarna gjorda i Abaqus ger ett lägre dimensionerande moment än de gjorda av SWECO.

Senaste sökningar:

© 2024 Allauppsatser.se | Nyheter Sidkarta