基于Mooney-Rivlin模型的高水头伸缩式水封非线性仿真

作     者：胡坚柯 陈吉丰 汪振宁 胡葆文 王珏 郝楠楠 蔡锟 胡梦溪 HU Jian-ke;CHEN Ji-feng;WANG Zhen-ning;HU Bao-wen;WANG Jue;HAO Nan-nan;CAI Kun;HU Meng-xi

作者机构：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122 河海大学机电工程学院常州213022 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2022年第4期

页      面：215-220,228页

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

基　　金：中央高校基本科研业务费项目(B210202127) 

主　　题：闸门 伸缩式水封 橡胶本构 超弹性 非线性有限元仿真 

摘      要：为探究背压、库压等参数对伸缩式水封止水性能的影响,建立了高水头伸缩式闸门水封的非线性有限元模型,对橡胶材料在止水过程中的受力性能及变形特性进行了数值仿真。首先,基于最小二乘法原理对橡胶材料单轴拉压及纯剪切的试验数据进行曲线拟合并且确定了Mooney-Rivlin本构模型参数,基于ANSYS软件建立了高水头伸缩式水封的仿真模型,通过APDL语言实现了封头接触状态的判断及侧向库水压力的循环迭代施加;其次,分析了含不同参数数量的Mooney-Rivlin模型对仿真精度的影响,并与模型试验对比验证了仿真的有效性;最后,通过参数分析研究了水封自由外伸量、接触应力、外偏移量在不同工作阶段随水封所受背压、库压以及止水面板与压板之间初始间隙变化的规律。