有限元数值分析

摘要： 铀转化自动投料生产线上的料桶装料后,整体质量较大,若生产线发生故障则会影响整个生产线的正常运转,料桶倾倒会导致物料发生泄漏,因此有必要对滚筒受力情况进行分析。笔者对电动滚筒进行三维建模,结合实际工况离散化滚筒模型,并给与适当的约束和载荷,进行建模分析。研究表明,适当减小生产线滚筒的长度,同时根据受力情况改变滚筒体的支撑结构或适当增加滚筒外壳钢板厚度,可以提高滚筒强度。

摘要： 重庆市垫江实验中学男生宿舍西侧,危岩的稳定性直接影响校内师生的生命财产安全,需要对其稳定性进行评估。文章通过对地质资料的分析,采用有限元法对危岩所在边坡的稳定性进行评估。采用稳定性系数法对危岩稳定性进行评估,结果表明:在天然工况下,危岩处于基本稳定状态;在暴雨工况下,危岩处于欠稳定—不稳定状态。采用基于运动学参数的Rockfall数值模拟方法对危岩下落后的运动轨迹进行评估,结果表明:危岩失稳下落后会运动停止在坡脚男生宿舍区域。建议在对边坡及危岩采取相应的防护措施。

摘要： 三峡二期围堰是一项极具挑战性的土建工程。其方案可靠性的论证与优化不是一般规范方法可以解决的。20世纪80年代初,为了预测其工作性状,验证方案的安全可靠性并优化方案,采用了当时刚引入我国不久的有限元数值分析方法进行了分析研究。在"七五"、"八五"国家重点科技攻关项目下,先后组织了全国15家单位,数十位有经验的专家共同参与,持续时间长达十多年,成果十分丰富。其成果对二期围堰的设计和施工起了不可替代的作用,对我国岩土数值分析技术的臻进和推广也大有助益,是数值分析技术在大型工程中成功应用的典型事例。

摘要： 针对普通锚杆耐久性差、性价比低,预应力锚杆存在施工工艺复杂、渗水隐患大等问题,提出了一种内嵌预应力杆芯的组合锚杆。该组合锚杆通过内嵌先张法预应力杆芯,可有效控制杆身裂缝;且杆芯为工厂预制,施工阶段无须张拉,可简化施工流程,符合地下室底板防渗漏要求。依托工程实例与有限元数值分析,给出了组合锚杆的设计理论,对其进行了受力性能分析,证明了其在技术上的可行性。

摘要： 基于塑性损伤的混凝土本构模型,现行规范与ABAQUS软件给出的应力-应变关系表达式有所不同.在对两种表达式进行分析对比的基础上,对ABAQUS软件自带的混凝土塑性损伤模型(CDP模型)参数选取进行了分析,并给出了该模型参数的选取和调整方法.为了验证模型参数选取的合理性和可靠性,采用ABAQUS软件对算例试验构件进行了有限元数值分析,并将数值分析所得的荷载-位移曲线与试验测试曲线进行对比.结果表明:所选的参数能够满足数值分析的精度要求.

摘要： 以东滩煤矿14320轨顺联络巷(南段)为工程实例,利用RocData软件将岩石基础力学参数转换成岩体力学参数,再利用Phase2有限元分析软件建立巷道断面及支护设计的数值模型.通过对比分析巷道围岩在支护前后的形变场和塑形场分布规律,理论上验算了巷道支护设计强度,再结合现场实际支护效果,为其它类似巷道的支护设计和后期加固提供了一定的借鉴意义.

摘要： 为提高公路高边坡稳定性数值分析精度,借助BIM技术,建立能够反映边坡地形地质空间真实形态的三维精细化BIM模型,通过对精细化BIM模型进行地质分层面的空间坐标提取优化,无损导入有限元分析软件,实现基于强度折减法的三维高精度模型的有限元分析.将二维和三维结果的安全系数、最大剪应变和破坏区域进行对比分析,得出三维边坡稳定分析结果更加可靠及符合实际,可为公路高边坡设计及局部加固提供有效依据.

摘要： 以某高速公路深挖路堑边坡的治理为背景,介绍了有限元数值分析在该类工程中的应用.从模型建立、参数选取、结果分析等方面进行了阐述,采用强度折减法确定边坡的安全系数,对各施工阶段进行模拟分析,为边坡治理方案提供理论依据.

摘要： 基于发展输电铁塔螺栓结构健康监测技术的现实需求,利用非线性声弹性效应,建立了输电铁塔螺栓的有限元模型,并发展了一种基于多物理场耦合的数值迭代算法.首先,考虑输电铁塔螺栓的几何构形特征,建立了预紧力作用下螺栓结构的轴对称二维有限元模型,并考虑预紧力作用下超声纵波的非线性声弹性效应,采用考虑三阶声弹性效应的默纳汉超弹性材料,实现螺栓结构的应力-应变场和声场的耦合求解分析,并进行了试验验证.计算结果表明:预紧力和夹持长度对螺栓结构内部的应力场分布状态有着显著的影响,同时预紧力导致的波速变化和螺栓形变对超声纵波的渡越时间有着双重影响.所建模型和分析方法为基于非线性声弹性效应的螺栓预紧力测量技术提供了数值模拟分析平台,可为相关试验研究和仪器研制工作提供技术指导.

摘要： 由于传统围护结构设计往往不能满足主体结构布局较复杂的稳定性要求,需对地铁车站主体附属结构的基坑围护设计进行优化.因此,运用有限元软件对地铁车站主体附属结构基坑围护进行了有限元数值分析,利用有限元软件对人工挖孔桩加支承荷载的作用和释放循环进行了分析;采用国内外最先进的模拟梁法,对地铁车站主体附属结构基坑围护细部进行了改进,并通过逆作法施工,完成了地铁车站主体附属结构基坑围护的优化设计.该分析结果表明,优化后的围护设计可以实现地铁车站主体附属结构基坑围护的稳定.

摘要： 钢管混凝土桁架是一种新型的组合结构,在高周循环荷载作用下其焊接节点的疲劳是一个新课题.本文介绍了近年来同济大学在钢管混凝土桁架焊接节点疲劳性能方面的研究进展,涉及圆支管-圆主管桁架节点、圆支管-方主管桁架等一些节点型式的热点应力分布测试、有限元数值分析、应力集中系数计算公式、疲劳试验等研究内容和成果.研究表明与相同几何参数的同类型的钢管节点相比,钢管混凝土节点具有较低的应力集中程度,进而具有更高的疲劳强度.

摘要： 为考察长沙南站铸钢节点在不利工况下的受力性能,本文对该节点进行了足尺试验和有限元数值分析.试验在浙江大学空间结构研究中心的立方体加载装置中进行,实现了对铸钢节点的多方位同步加载,得到了铸钢节点在相应荷载工况下的应力分布;并对铸钢节点进行了有限元静力分析,与试验结果进行对比验证.铸钢节点试验与有限元分析结果均表明,该火车站所采用的雨棚铸钢节点在设计荷载下是安全的.

摘要： 大型油罐地基具有要求承载力高、荷载分布范围大、影响深度深等特点,这就对油罐地基岩土层的承载力和均匀性提出了很高的要求.采用有限元分析程序Plaxis,建立环墙展开平面应变模型与罐中心沿半径方向的轴对称模型相结合的二维有限元计算模型,分析了油罐的最大沉降、最大差异沉降及罐壁每10m的差异沉降,并将计算结果与监测资料进行对比,讨论其预测可行性,为今后大型油罐的沉降预测提供了参考的依据.

摘要： 本文利用溶质传递方程与非饱和土非稳态渗流方程联立耦合，建立了非饱和土污染物迁移模型。采用有限元数值分析的方法，模拟了土体非饱和带中污染物在降雨条件下的迁移过程，研究了无降雨、连续降雨和间断降雨条件下土体非饱和带中孔隙水压力和含水量变化以及污染物的迁移规律。研究结果表明，非饱和带污染物浓度随着时间增加逐渐增大，达到峰值后逐渐减小；降雨入渗对污染物的扩散运移有显著影响，随着降雨强度的增加，污染物浓度相应增加，且越接近地表污染物浓度变化受降雨强度的影响越显著；间断式降雨较等强和历时的连续式降雨在非饱和带的入渗更为显著，污染物扩散范围增大，浓度相对较低。

摘要： 库岸滑坡同坡体内地下水渗流场的动态变化具有密切的关系.传统的饱和土渗流分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化规律.从饱和-非饱和非稳定渗流理论出发,选取典型的岩土体的渗流参数,对含有弱透水夹层的理想层状岸坡进行有限元数值分析,得到水位升降过程中岸坡内孔隙水的渗流规律.同时,也得到了坡体内基质吸力和体积含水率随库水位升降变化的历时曲线.分析表明,岩土体的饱和渗透系数、土水特征曲线以及坡体的结构特征等共同决定了水位升降过程中岸坡内孔隙水压力和浸润线的分布.模拟结果可为库岸尤其是含弱透水层边坡的稳定性评价及岸坡的排水加固提供参考依据.

摘要： Ansys软件是美国Ansys公司的功能强大的有限元数值分析软件.Ansys软件可以对高频电磁学,低频电磁学,力学,热学,声学,流体力学等领域的问题进行分析.微波电子管在研究设计和生产过程中要涉及到几乎所有的现代物理学的各个学科领域,采用Ansys软件对微波电子管在生产和科研中各部件和各生产环节进行分析可以获得很好的结果,有些结果甚至可以完全取代模型实验.目前Ansys软件的版本为7.1,可以分析计算微波电子管慢波电路的冷特性,输入输出系统的高频传输特性,聚焦磁系统的磁场分布,电子枪、慢波电路、收集极等的热问题,整管或部件的震动冲击问题和工艺过程的应力问题等.

摘要： 采用以固相位移和孔压为基本未知量的u-p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单.利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元.通过算例对所开发单元的正确性进行了验证,结果表明,所开发的孔压单元能够对饱和土体的动力响应进行较为准确的计算,而ABAQUS中提供的CEP4P孔压单元动力反应计算结果与实际情况有较为明显的差异.

摘要： 采用以固相位移和孔压为基本未知量的u-p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单.利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元.通过算例对所开发单元的正确性进行了验证,结果表明,所开发的孔压单元能够对饱和土体的动力响应进行较为准确的计算,而ABAQUS中提供的CEP4P孔压单元动力反应计算结果与实际情况有较为明显的差异.

摘要： 采用以固相位移和孔压为基本未知量的u-p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单.利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元.通过算例对所开发单元的正确性进行了验证,结果表明,所开发的孔压单元能够对饱和土体的动力响应进行较为准确的计算,而ABAQUS中提供的CEP4P孔压单元动力反应计算结果与实际情况有较为明显的差异.

摘要： 采用以固相位移和孔压为基本未知量的u-p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单.利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元.通过算例对所开发单元的正确性进行了验证,结果表明,所开发的孔压单元能够对饱和土体的动力响应进行较为准确的计算,而ABAQUS中提供的CEP4P孔压单元动力反应计算结果与实际情况有较为明显的差异.

摘要： 本发明公开了一种活塞销孔的有限元网格圆整方法，用于将活塞有限元网格中，单一直径，且直径为R的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，其包括：1)以上述销孔有限元网格的轴线为Z轴构建坐标系；2)利用三角函数关系确定销孔有限元网格的喇叭口段中，各处有限元网格节点的坐标。该有限元网格圆整方法能够将活塞有限元网格中单一直径的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，利于提高有限元分析的精度。本发明还公开了一种活塞有限元分析方法，其应用了上述活塞销孔的有限元网格圆整方法，避免了销孔上朝向活塞内部的喇叭口由软件自动生成，提高有活塞的有限元网格中销孔的喇叭口处的网格精度，利于确保该活塞有限元分析方法的精度。

摘要： 本发明涉及一种基于空间网格的有限元数值模拟分析方法，其特征在于，包括以下步骤：将物理场分析计算的空间进行网格分割，分割得到空间网格；将待分析的物体离散化为颗粒；待分析的物体发生形变，则颗粒进行变化，但空间网格不发生变化；对发生形变后的待分析的物体进行下一步分析计算时，空间网格被包含的颗粒重新赋予新的物理量场，对新的物理量场再进行有限元分析计算，得到各个节点的物理值，进而根据各个节点的物理值内插计算得到颗粒的物理值。本发明的物理场分析计算是运用空间网格进行有限元分析；被分析物体的物理值计算，由离散化每一颗颗粒由颗粒所在的空间网格的节点内插计算得到，被分析物体按照得到物理值进行变化。

摘要： 本发明提供一种三维与二维有限元单元连接数值分析方法，以数值仿真代替部分试验结果，节省时间和分析成本。技术方案包括：(1)在结构的实际位置分别构建三维单元和二维单元，在三位单元与二维单元的连接处赋于三维单元模拟的转动自由度，通过刚体元建立二维单元与新的三维单元的连接关系；(2)根据刚体元的连接形式和刚体元的约束关系生成结构分析所需的卡片；(3)根据分析所需的卡片生成单元刚阵，并与结构其他单元的单元刚度矩阵组装成总体刚阵，结合结构所受的载荷和边界条件，生成结构的变形和单元的应力分布。

摘要： 一种基于有限元超收敛性的静电场光滑有限元数值算法。输入数据，所述数据为数值数据；根据节点编号和节点坐标，对所有节点按照节点序号顺序循环，并判断其是否为内部节点；当节点为内部节点时，确定重构点附近的单元集合，计算重构点附近超收敛点坐标和超收敛点原始梯度，以此计算多项式展开和重构梯度，所述内部节点为至少预设数目的单元的共同节点；当节点不为内部节点时，确定重构点附近的单元集合，计算不同单元中重构点的梯度和重构点梯度平均值。本发明提出了一种高精度、高效率的静电场光滑有限元数值计算方法，在保证计算效率的前提下，极大改善了静电场梯度计算的精度与收敛速度。

摘要： 本发明公开了一种基于abaqus有限元软件的切石机基础有限元建模及动力仿真分析方法，abaqus有限元软件包括前处理、求解和后处理三大步骤。前处理主要是有限元建模及网格划分；求解是对已建好的有限元模型进行计算；后处理则是对计算结果进行分析、处理。本发明分析方法简单，以切石机基础建立有限元模型，为有限元模拟达到预期的研究效果，能够得到精确地仿真数据。

摘要： 本发明公开了一种活塞销孔的有限元网格圆整方法，用于将活塞有限元网格中，单一直径，且直径为R的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，其包括：1)以上述销孔有限元网格的轴线为Z轴构建坐标系；2)利用三角函数关系确定销孔有限元网格的喇叭口段中，各处有限元网格节点的坐标。该有限元网格圆整方法能够将活塞有限元网格中单一直径的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，利于提高有限元分析的精度。本发明还公开了一种活塞有限元分析方法，其应用了上述活塞销孔的有限元网格圆整方法，避免了销孔上朝向活塞内部的喇叭口由软件自动生成，提高有活塞的有限元网格中销孔的喇叭口处的网格精度，利于确保该活塞有限元分析方法的精度。

摘要： 本发明公开了用于半导体连续性方程的混合流线迎风有限体积有限元方法、模型数值离散系统。本发明混合流线迎风有限体积有限元方法：几何模型的空间离散化；构造控制体积单元的；利用边缘电流密度和矢量基插值来计算出网格内部电流密度；构造单元矩阵方程的；构造系统矩阵方程的。本发明能够较好地应用于半导体器件中漂移扩散模型中电流连续性方程的离散化，对于半导体器件地模拟仿真发展有着推动作用，并且在固体电子领域的数值建模中，相较于流线迎风Petrov Galerkin方法，解决了多维问题求解中边缘计算精度差问题，收敛性更好；相较于FBSG方法，对空间网格质量要求更加宽松，收敛性更好；相较于传统控制体积有限元方法，在迎风函数的优化方面更具灵活性。

摘要： 本发明公开了一种有限元数值分析中超临界角斜入射地震动输入方法。该方法主要针对层状地基，其包括以下步骤：求解自由场响应；通过在粘弹性人工边界节点上施加等效节点力使人工边界上的位移和应力与原自由场相同的方式实现地震动输入。其中求解自由场响应进一步包括：采用层状地基和其下半空间精确的动力刚度矩阵建立自由场整体动力刚度矩阵；由基岩入射来波确定基岩露头运动并以之计算施加于自由场的外荷载向量；采用高斯消元法求解该荷载向量作用下自由场运动方程，求得自由场响应；结合傅立叶时频变换和等效线性化方法，进一步求解自由场时域响应解。本方法解决了超临界角入射的地震动输入有限元数值模型的问题，且具有很高的计算精度。

摘要： 本发明公开了一种有限元数值分析中超临界角斜入射地震动输入方法。该方法主要针对层状地基，其包括以下步骤：求解自由场响应；通过在粘弹性人工边界节点上施加等效节点力使人工边界上的位移和应力与原自由场相同的方式实现地震动输入。其中求解自由场响应进一步包括：采用层状地基和其下半空间精确的动力刚度矩阵建立自由场整体动力刚度矩阵；由基岩入射来波确定基岩露头运动并以之计算施加于自由场的外荷载向量；采用高斯消元法求解该荷载向量作用下自由场运动方程，求得自由场响应；结合傅立叶时频变换和等效线性化方法，进一步求解自由场时域响应解。本方法解决了超临界角入射的地震动输入有限元数值模型的问题，且具有很高的计算精度。

摘要： 本发明公开了一种基于最小能量有限元数值分析法的焊接参数优化方法，步骤包括：基于PWM占空比的自动调光，保持图像采集质量一致；通过图像采集装置实时采集焊点形态图像参数；基于最小能量有限元数值分析法建立直插式元器件的焊点三维形态模型；利用热疲劳计算公式对建立的三维焊点模型进行焊点寿命预测；利用回归方程找出焊接参数最优解；存储焊接参数信息，扩展焊接工艺库。本发明提出基于最小能量有限元数值分析法进行焊接参数优化，所设计方法适用于管脚尺寸、数量、布局不同的直插式元器件，解决了直插式元器件焊接自动化程度低的难题，为实现焊接的全自动化奠定了良好的基础。