[發明專利]一種新型仿生閘門結構及其設計方法

在審

• 申請號: 202110002054.1
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112746600A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 謝遵黨;張雪才;楊順群;侯慶宏;周偉;閆文博
• 申請（專利權）人: 黃河勘測規劃設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B7/44
• 分類號: E02B7/44;G06F30/23;G06F30/17;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 劉靜

1.一種新型仿生閘門結構，其特征在于：包括若干縱梁(1)和若干橫梁(2)，若干所述縱梁(1)和橫梁(2)相互交錯且垂直設置，所述縱梁(1)和橫梁(2)的外側固定連接有面板(3)，所述縱梁(1)內側設置有仿生結構支臂(5)，所述仿生結構支臂(5)為中空結構，所述仿生結構支臂(5)的跨中直徑大于所述仿生結構支臂(5)的端部直徑,所述仿生結構支臂(5)端部與所述縱梁(1)之間連接有仿關節。

2.根據權利要求1所述的一種新型仿生閘門結構，其特征在于：所述仿關節包括固定連接在所述仿生結構支臂(5)端部的球形鉸結構(6)，所述縱梁(1)內側固定連接有球形鉸軸套(4)，所述球形鉸軸套(4)與所述球形鉸結構(6)配合設置。

3.根據權利要求1所述的一種新型仿生閘門結構，其特征在于：所述仿生結構支臂(5)為V型結構，所述仿生結構支臂(5)結構與麥稈結構相同。

4.根據權利要求1所述的一種新型仿生閘門結構，其特征在于：所述仿生結構支臂(5)為Y型結構，所述Y型結構連接處設置有加強節(7)，所述加強節(7)內部設有與所述仿生結構支臂(5)軸線方向相同的加強肋板。

5.根據權利要求4所述的一種新型仿生閘門結構，其特征在于：所述仿生結構支臂(5)與麥稈結構相同。

6.根據權利要求1-5所述的一種新型仿生閘門結構設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：收集數據，收集水工建筑物的情況a，閘門孔口的情況b，水位條件c，氣象條件d，安裝運輸情況e，閘門結構所在地的地震烈度f，閘門結構所在地的泥沙淤積情況g，根據收集到的數據計算閘門支臂的設計載荷F；

S2：根據公式確定所述仿生結構支臂(5)的橫截面尺寸A₁，其中[σ]為所述仿生結構支臂(5)的容許應力；

S3：根據所述仿生結構支臂(5)的圓環壁厚t與外徑d的比值計算得到所述仿生結構支臂(5)的薄壁柱端部直徑d；

S4：確定所述仿生結構支臂(5)的跨中直徑D，通過公式計算得出；

S5：對步驟S4確定好的所述仿生結構支臂(5)的薄壁柱進行有限元分析，得到所述仿生結構支臂(5)的薄壁柱的穩定承載力F_u，判斷是否F_u≥F，如果不滿足，重復步驟S2-S5，直到滿足F_u≥F，得到最終的仿生結構支臂(5)的薄壁柱的結構尺寸。

7.根據權利要求6所述的一種新型仿生閘門結構設計方法，其特征在于：步驟S4中Δ＝1.16～1.40。

8.根據權利要求6所述的一種新型仿生閘門結構設計方法，其特征在于：所述步驟S5中有限元分析時將材料的初始缺陷，幾何非線性和材料非線性導入進行分析，所述初始缺陷為所述仿生結構支臂(5)長度的1/1000～1/800，所述材料非線性為理想彈塑性模型，所述幾何非線性為材料的位移量和材料的大變形特性。