苏俊男，马震岳

(大连理工大学 建设工程学部 水利工程学院，辽宁 大连 116024)



基于有限元法的水电站厂房结构建模及其静动力行为研究

苏俊男，马震岳*

(大连理工大学 建设工程学部 水利工程学院，辽宁 大连 116024)

在水电站厂房结构中，板壳是最基本的构件。为了更好地运用ANSYS软件模拟水电站厂房结构，首先应研究如何准确地模拟板壳结构。探究了实体单元与板壳单元在模拟板梁结构时的相同和区别之处，并对薄板结构进行了研究。结论表明由于“剪切闭锁”的现象存在，实体单元并不能准确模拟薄板结构的静动力行为，而板壳单元也只能在模拟特定的某种结构时能够保证准确度。对如何运用ANSYS更加准确地模拟水电站厂房构件静动力行为进行了初步的探索。

水电站厂房；实体单元；板壳单元；剪切闭锁

1 ANSYS单元对板壳结构静动力行为的模拟

在水电站厂房结构中，板壳结构是非常常见的基本结构[1]，在厂房的各层楼板中运用非常广泛，因此如何在ANSYS软件中更准确地模拟板壳结构，如何选择单元类型是非常重要的。

根据板壳尺寸可将板壳分为薄板壳和厚板壳两类[2]。通过比对诸多厂房结构，得到的厂房板结构特性见表1。

由表1可见，在水电站厂房结构中，薄板结构居多，因此本文只讨论薄板结构。

1.1 静力计算

根据薄板结构的定义，设计一个简单的薄板模型：设计板尺寸10 m×10 m×1 m，0.01～0.012 5

表1 水电站主厂房发电机层和水轮机层楼板结构特性

注：楼板的长边尺寸和短边尺寸都有计入，分别对应于t/l的最小值和最大值。……