以某弧形闸门为例[9 10]，该闸门孔口尺寸为12×16-16m（宽×高-水头），闸门弧面半径24.00m，支铰高度18.00m，闸门为常规止水，其中测水封为L形橡塑水封，底水封为I型橡胶水封，水封座板为不锈钢，启闭杆按缸径500mm，缸体外径580mm，杆径250mm计算，在有限元模型中用梁单元进行模拟。闸门面板梁格以及支臂用三维板壳单元，启闭杆采用三维梁单元模拟，整个结构共分为14358个单元，20844个节点；水体区域沿水流方向取3倍水深作为模拟范围，水体共划分5168个流体单元，6120个节点，有限元模型如图8.20所示。选取闸门相对开度e/h=0.25、0.5、0.75三种典型情况下分别计算闸门空气中（干模态）自振特性以及闸门在水流作用下的流固耦合效应（湿模态），得出以下结论：
图8.20 弧形闸门及水体有限元模型
（1）闸门系统刚度分布不均匀，抗弯刚度有如下关系：I杆＜I支臂＜I面板，启闭杆和支臂的一阶自振频率均较低，极易引起振动的部位是启闭杆，其次是支臂，再者为面板。
（2）在闸门开度e/h=0.25、0.5、0.75时，启闭杆的一阶弯曲自振频率分别为1.855 Hz、1.959 Hz、2.261 Hz，振动的部位为油缸下部的起吊杆；从第六阶开始支臂在闸门开度e/h=0.25、0.5、0.75时的振型均是在支臂桁架平面内振动，自振频率分别为5.790 Hz、6.154 Hz、6.630 Hz。
（3）闸门出现了整体的框架振动（第五阶），振动频率为4～5Hz。随着开启程度增大，各阶频率均有所提高，前四阶（启闭杆振动）随着开度增加而增加，主要是由于启闭杆收缩，侧向和轴向刚度增加的原因。(https://www.xing528.com)
（4）在闸门不同开度情况下，受流固耦合影响程度最大的是第五阶模态频率，即两启闭杆轴向拉伸及侧向弯曲振动，闸门整体绕支铰在支臂桁架平面内振动；影响程度次之的是支臂在支臂桁架平面内同相振动。随着闸门开度的不断增加，流固耦合对闸门自振频率的影响程度降低，在闸门开度e/h=0.25、0.5、0.75时，闸门产生整体振动的第五阶自振频率分别降低17.2%、7.6%、1.5%。
（5）受流固耦合的影响，闸门的模态也发生了变化，闸门相对开度e/h=0.25时，从第六阶开始发生变化；相对开度e/h=0.5时，从第八阶开始发生变化；相对开度e/h=0.75时，由于开启较大，流固耦合影响很小，振型基本不发生变化。对于远离面板的（水作用处）的杆件（如启闭杆和支臂）流固耦合效应比较小，典型开度下模态频率及模态特征见表8.12。
表8.12 闸门典型开度（e/h=0.25）下的振动干、湿模态频率及模态特征
图8.21 流速对闸门自振频率的影响
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