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NFX|水滑梯仿真分析

2年前浏览3028

    水滑梯设备是供游人滑行的设备,其结构的安全性、稳定性非常重要。水滑梯设备属于大型水上乐园设备中的水上游乐设施,属于特种设备的范畴,因此,在水滑梯设计阶段,必须对其结构进行强度、刚度、疲劳强度、稳定性、抗倾覆性和防侧滑性计算分析,达到相应规范要求的安全系数。
    对于水上乐园设备中水滑梯设备结构进行计算分析时,必须考虑永久荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载和冲击荷载。永久荷载在水滑梯设备中一般为滑梯的自重;活荷载为人本身的荷载和水荷载;风荷载分为工作状态荷载和非工作状态荷载,游乐设施的设计中按最大运行风速15m/s计算工作状态的风荷载,非工作状态按设备安装地50年一遇的最大风荷载计算;雪荷载按设备安装地50年一遇的最大风荷载计算;计算地震荷载时,按设防烈度8度,相当于设计基本加速度0.2g计算;计算冲击荷载时,游乐设施在运动过程中有可能出现冲击,设计时一般无法准确计算。因此,在进行强度计算时,其永久荷载和活荷载必须乘以冲击系数,在水滑梯设备中根据其最大速度,选用冲击系数相应的冲击系数。
水上乐园设备中水滑梯结构包括玻璃钢滑道、钢结构、混凝土基础三大部分。
几何简化
通过对受力简化,滑道钢结构采用板单元,玻璃钢滑道采用壳单元。

  在分析中考虑了风荷载的影响,考虑受风面最大的方向风荷载对内力的影响。风荷载是通过玻璃钢体传递至下部支撑结构,然后通过支撑结构传递至地下。

  游人活荷载及水流活荷载是通过玻璃钢体传递至下部支撑结构,然后通过支撑结构传递至地下。

网格、材料、截面

此处略过

边界条件

  滑梯A整体结构下部支撑构件的下端固定,上部水道固定

分析荷载

1) 永久荷载

考虑玻璃钢及钢结构支撑自重

2) 乘员滑行荷载

L1=0.8KN

  根据GB/T18168-2008中规定,取滑行载荷0.80KN/m,

3) 滑道水荷载
L2=0. 2KN/m
根据《水上游乐设施通用技术条件》(GB/T18168-2008)规定,可以根据滑梯水流荷载最大0.146 KN/m,在这个项目中按规定取最大值0.2KN/m  

水荷载沿滑道流出。

4) 基本风压

Q7=0.14 KN/m^2
根据GB 8408-2008中规定,运行状态下考虑最大15m/秒风速风压。
在这里运行状态风速取15m/s 相当于基本风压为Q7=0.14 KN/m^2
在分析中考虑了风荷载的影响,考虑了水平方向最不利的风荷载

5) 基本雪压

在这个计算中不考虑
根据《游乐设施安全规范》(GB 8408-2008)规范规定在无雪期运行的的项目可以不考虑雪荷载。

6) 地震荷载T

不考虑,与基本雪压情况相同。 

荷载组合

运行状态下荷载组合:
P=2D+2L1+2L2+Q7
D——结构自重
L1——乘员滑行荷载:L1=0.8KN
L2——滑道水荷载:L2=0.2KN/m
Q7——运行状态下左向风荷载:Q7=0.14 KN/m^2

根据GB8408的规定,荷载组合时考虑永久荷载和动荷载的冲击系数2

组合工况位移图

最大位移为7.83mm

组合工况安全系数图

组合工况条件下,最小的安全系数有7.57
边界节点反力、弯矩及表格

最大支反力35.63KN
组合工况应力图及强度校核

1. 支撑结构应力图及强度校核
支撑钢结构组合工况强度校核:
按《游乐设施安全规范》GB 8408-2008要求,安全系数取[n]=3.5。
按《碳素结构钢》(GB.T700-2006)断裂强度σb=375MPa,抗剪强度设计值τb=125MPa,
根据支撑钢结构P工况组合应力图可知最大合成压应力σ1=70.4MPa,该应力在拉杆连接板的尖角处。
n=375/σ1=5.3>[n],在该组合工况下安全。

2. 玻璃钢滑道结构应力图及强度校核

玻璃钢滑道结构P1工况强度校核:
按《游乐设施安全规范》GB 8408-2008要求,安全系数取[n]=3.5
玻璃钢σb147 MPa 
根据玻璃钢滑道结构P工况组合应力图可知最大合成压应力σ1=16.4MPa,该处在第五个法兰与托板的连接尖角处。

n=σb/σ1=8.96>[n],在该组合工况下安全。


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来源:midas机械部落
疲劳断裂通用NFX材料
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首次发布时间:2022-11-15
最近编辑:2年前
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