有限元数值模拟

摘要： 随着城市地铁交通的发展,下穿浅埋地铁隧道的基坑工程时有发生。以实际工程为例,对基坑支护结构形式的比选、理论设计以及基坑的有限元数值模拟进行详细阐述。通过数值模拟结果与现场监测数据,可知本案例的支护方案是成功的,在满足安全的前提下,极大缩小了工期,取得了预期的经济效益。

摘要： 相对于汽车纵梁传统的整体折弯成形工艺,辊压成形工艺更加柔性化,其辊压柔性成形工艺将成为汽车纵梁成形工艺的发展趋势。一些商用车中卡汽车大梁的配件厂商提出先采用辊压成形然后再折弯的生产工艺,为此,中卡汽车大梁折弯机及折弯模具应运而生。建立折弯模具的数值模型并进行有限元计算,根据计算结果对模具结构进行改进,改善模具的受力状态,为进一步结构设计积累了经验,提高新产品研发成功的概率。

摘要： 基于裂纹扩展理论,采用Python语言开发了橡胶的多轴疲劳寿命算法并进行了试验验证,并计算了硅橡胶哑铃形单轴拉伸试样、平面拉伸试样及十字形等双轴拉伸试样的疲劳寿命;为兼顾硅橡胶复合材料的发电性能和疲劳寿命,采用总能量密度(PI)来评估复合材料的综合性能。结果表明,通过PI评估发现,等双轴拉伸下应变能密度(W)最大,开裂能密度与W的比值最小,硅橡胶在等双轴拉伸下可能具有最佳的综合性能。

摘要： 采用有限元软件Midas/Civil 2019建立数值模型,结合影响矩阵法与数学优化函数对某平面转体斜拉桥工程实例的索力与主梁线型进行优化,并应用无应力状态控制法确定斜拉索的施工张拉力,分析全部施工阶段的结构力学状态.分析结果表明:优化得到的施工状态主梁线型更加平顺;悬臂端设计高程误差更小,利于转体精确定位,研究结果对斜拉桥平面转体施工具有一定的参考价值.

摘要： 我国沿海及平原地区软土广泛分布,真空预压法多用于工程中软土地基的处理。文中通过对浦东机场第三跑道软土地基进行真空预压数值模拟分析,研究地基处理中的真空预压法对地基沉降的影响。结果表明,当固结时间为90 d时,对塑料排水板打设深度分别为20 m和25 m 2种情况下的地基竖向沉降、侧向变形、总孔隙水压力及超孔隙水压力的结果进行对比分析发现:同一土层,离真空加固区越近,土层发生的沉降变形越大,且多发生在真空预压前期;随着塑料排水板打设深度的增加,真空预压产生的固结沉降也越大,侧向变形呈增大趋势,最大侧向位移发生在加固区的边缘;加固区真空度的传递效果良好。

摘要： 目的研究坯料形状对汽车空调压缩机双头活塞锻造成形质量的影响,以期提高材料利用率,获得成形质量良好的零件。方法基于有限元数值模拟及物理试验,对不同坯料形状的成形结果进行对比研究,分析坯料形状对成形过程中金属流动行为和成形质量的影响。结果模拟表明成形零件的A和B区域时,载荷缓慢上升,成形零件C区域时载荷急剧升高,圆柱成形载荷为230 t,异形坯成形载荷为180 t。异形坯向零件两端转移了更多的金属,使型腔A和B区域飞边槽内金属体积少于圆柱坯。物理试验表明异形坯成形结果良好。结论通过合理减小坯料长度和宽度、增加坯料高度,使材料利用率提高了7.91%,成形载荷降低了21.7%。

摘要： 某水利工程管理营地拟建在渣场上,其基础形式选择至关重要。根据建筑物使用要求及地质情况,以水利工程管理办公楼为例,通过有限元数值模拟,对平板式筏板基础、梁板式筏板基础、桩基础3种方案进行比选分析,分析其应力变形特性,结果显示3种形式均可满足规范要求,基础相对优劣顺序为桩基础>梁板式筏板基础>平板式筏板基础;投资分析结果显示桩基础投资明显大于筏板基础,梁板式基础投资略低于平板式筏板基础,最终确定办公楼采用梁板式筏板基础形式,可为类似工程提供借鉴。

摘要： 为探索软岩缓倾岩层隧道的变形规律,以重庆涪陵地区软岩隧道为研究对象,通过有限元数值模拟的方法系统地分析了隧道在不同埋深下的变形规律以及在不同围岩下的变形规律。研究认为,随着埋藏深度的增加,隧道的变形程度减小。左拱腰、右拱腰和拱顶部位的位移较大,且拱顶的变形最明显。隧道的拱顶受应力最小但变形最严重,在隧道工程中应注重拱顶部位的塌陷预测与防护。

摘要： 为研究新型多孔磷石膏砌块的保温隔热性能,建立数值模型,通过Fluent有限元模拟软件模拟其保温隔热性能,并引入当量导热系数对模型的保温隔热性能进行定量分析;基于圆形孔和椭圆形孔这2种孔洞形状,分析孔列数、孔洞率对多孔磷石膏砌块数值模型当量导热系数的影响,并对孔洞的布置进行优化探讨。研究结果表明:在保持模型孔洞率不变的情况下,通过增加孔列数可以提升其保温隔热性能;在保持模型尺寸不变的情况下,通过增大模型的孔洞率也可以提升其保温隔热性能;在保持模型尺寸和孔洞率一致的情况下,椭圆形孔相较于圆形孔具有更好的保温隔热性能,且错排列孔相较于规则排孔也具有更好的保温隔热性能。因此,新型多孔磷石膏砌块的最优模型为椭圆形错列孔模型。

摘要： 采用有限元数值模拟软件与正交试验相结合的方法研究了FGH4096合金包覆热挤压过程,系统分析了模具模角、入口圆角半径和工作带长度对挤压制品有效应变分布、温度分布和挤压载荷的影响。结果表明:模角越大,有效应变分布均匀区域减少,挤压载荷升高,挤压过程中产生的温升效应严重;模角越小,有利于挤压载荷的降低,挤压制品心部温升效应减轻,但心部出现有效应变小于1.500的区域增大。入口圆角半径和工作带长度对挤压制品的有效应变分布、温度分布和挤压载荷影响不大。当模角为45°时,有效应变分布均匀的区域增大,有效应变分布更为均匀。制作挤压模具进行模拟实验验证,结果表明实际挤压过程和数值模拟的数据相吻合,证明模拟参数设置合理,对实际生产具有指导意义。

摘要： 本文利用有限元数值模拟方法——即断层采用双节点处理，计算了二维弹性半无限空间模型下垂直倾滑断层产生的地表形变，并以Okada的关于计算半无限空间介质地球模型的经典解析方法来检验有限元计算结果的正确性，随后对任意倾角的断层进行了理论验证。在验证有限元方法结果的正确性时，发现有限元方法中断层在形变前后又发生了旋转，而Okada的理论解析解却显示断层面并无偏转。在不考虑断层旋转的前提下，采用断层双节点处理方法仍然是一种很有效的方式。

摘要： 研究薄壁型钢-陶粒混凝土组合墙的抗震性能.对三种薄壁型钢-陶粒混凝土组合墙(无洞组合墙、加钢交叉支撑组合墙以及开洞组合墙)进行了低周往复循环加载的有限元数值模拟分析.从滞回曲线、骨架曲线、延性系数以及能量耗散等角度进行研究,找出受力规律.分析发现,陶粒混凝土先于薄壁型钢进入弹塑性,破坏时组合墙完全进入塑性.无洞组合墙抗震性能强于开洞组合墙,加钢交叉支撑有助于增强组合墙的刚度和抗震能力.抗震设计时,要控制组合墙开洞尺寸,开洞率应小于40％.当开洞率大于40％时应对洞口周边进行加强.

摘要： 过去十几年间,海洋可控源电磁(controlled-source electromagnetic,CSEM)方法已被广泛且成功地应用于多种海洋地球物理研究领域,包括海洋地质构造、海底金属矿产勘查及油气勘察等(Ellingsrud et al.,2002;H(o)lz et al.,2015;Schwalenberg et al.,2016).在浅海区，由于海水层深度较小，沿空气一海水分界面传播的空气波会很大程度上干扰海底油气储层的勘探识别。借鉴陆地CSEM法的工作经验，使用时间域(瞬变)电磁法可以较好地压制空气波干扰(Weiss, 2007)。己有文献也己证明，利用频率域归一化AVO解释方法，无论是时间域阶跃响应还是冲激响应，都可以有效地指示高阻油气储层。

摘要： 船首连续破冰是现代破冰船进行破冰的主要形式之一,基于这种破冰形式,本文对一艘60.6m长的破冰船在直线航行时所受到的破冰载荷展开了研究.应用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,研究船-冰碰撞采取的材料模型及其参数设置,模拟仿真破冰船的破冰过程以及相应的破冰载荷,分析最大碰撞应力,主要考虑了破冰船在高速和低速两种运动状态,计算得到破冰船船首结构的碰撞力-时间曲线图.结果表明,破冰船破冰时船首结构受到的最大碰撞应力与航速有关,且速度越快的破冰船所受碰撞应力越大,吸收的内能也越多,同时受到的破坏也越严重.同样的,浮冰受到的损伤也会随破冰船速度的增加而变严重.

摘要： 随着我国人口迅速增长,建筑用地日益紧张,现存众多低矮的砖混结构房屋占地面积大,容积率低,采用轻钢结构对其进行加层改造,是增加建筑用地经济有效的方法.砖混轻钢加层混合结构的抗震性能可以通过有限元数值模拟的方法进行研究,模态分析、反应谱分析的结果能够反映砖混轻钢加层混合结构在地震作用下响应.本文在介绍国内外对于轻钢加层结构的理论研究与工程实践的基础上,借助ABAQUS有限元分析软件,以"3+1"砖混轻钢加层混合结构为研究对象,得到在多遇地震下的地震响应,并分析阻尼比取值对混合结构抗震性能的影响.

摘要： 为了保证桥梁健康监测系统的有效性和及时性,给桥梁管理者提供维修及加固的依据,以南昌市新八一大桥为工程背景,在有限元数值模拟结合传感器监测数据的基础上,建立了多指标并行预警的结构预警体系,阐述了预警指标、预警阈值和预警流程,并重点对索力、关键部位应力和挠度、疲劳车辆荷载、固有频率变化率等预警指标进行了计算分析.应用结果表明,在当前荷载作用下新八一大桥的各项预警指标的结果都正常,满足使用要求.

摘要： 某52层超高层建筑总高249.5m,每层与核心筒四个角点连接的外框架梁都需要通过悬挑板节点传力,节点设计是整个设计的核心环节之一.为了研究型钢混凝土悬挑板节点的抗弯、抗剪性能,采用ABAQUS非线性有限元软件对带有单根斜向型钢梁、单根横向型钢梁等6种节点方案进行了数值分析.依据所得到的有限元数值模拟结果,分析了节点宏观的破坏形态以及微观的混凝土损伤和钢材应力,以此来掌握节点的传力机理并对节点设计进行了优化.可为新型型钢混凝土悬挑板节点的进一步研究作参考.

摘要： 基于对汶川地震中遭受破坏的山区岩体中特种结构的现场震害调查,研究了岩体中结构的震害宏观现象和机理;建立基于波动理论的有限元数值模拟方法,分析了山区岩体中结构的地震响应及其受岩层结构面和断层带的影响.

摘要： 本文通过对大榕滑坡现场资料的收集整理分析,建立了大榕滑坡启动机制概念模型,并采用有限元数值模拟方法,对大榕滑坡启动机制进行了研究.结果表明,滑坡体左侧启动区由于人工填土堆载导致其稳定系数下降,地下水渗流条件发生改变.这使得启动区坡体内部应力场改变,坡体中上部出现蠕滑,后缘产生拉裂,导致坡脚出现应力集中.最终在当地持续的降雨条件下,启动区坡脚最先发生剪切破坏失稳剪出,导致启动区失稳,并最终导致整个滑坡的形成.

摘要： 采用有限元软件分析了TC4钛合金筒形件在超塑成形后冷却过程中，由于耐热钢模具线膨胀系数与TC4合金不同而导致的尺寸偏差和形状畸变，并研究了不同的工艺参数对形状畸变的影响规律。结果表明：在930°C→室温的冷却过程中，915°C时筒形件侧壁开始产生形状畸变，形状畸变随温度降低不断增大，到800°C时增至最大。筒形件产生的形状畸变随着摩擦系数的增大而增大，这是因为由于摩擦作用的存在，筒形件无法通过有效的滑动来进行体积释放，只能通过塑性变形来释放体积，所以塑性变形随着摩擦系数的增大而增大，从而导致形状畸变也随着摩擦系数的增大而增大。

摘要： 本发明公开了一种有限元‑离散元耦合数值模拟程序(FDEM)输入参数快速标定方法，步骤如下：(1)采用单轴压缩、巴西劈裂和三轴压缩室内试验获得岩石宏观物理力学参数；(2)采用单轴压缩模拟试验峰前阶段曲线标定节理罚值Pf；(3)基于算法改进和单个节理单元压剪破坏标定法向接触刚度Pn；(4)采用单轴压缩模拟试验全过程曲线标定II型断裂能GII；(5)采用直接拉伸试验标定I型断裂能GI；(6)再次采用单轴压缩模拟试验标定切向接触刚度Pt；(7)采用三轴压缩、巴西劈裂和直接剪切模拟试验验算所标定参数的可靠性。本发明提出的标定方法效率高，消除了参数取值对网格尺寸的依赖性，能够适用于工程尺度的模拟。

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： 本发明公开了一种有限元‑离散元耦合数值模拟程序(FDEM)输入参数快速标定方法，步骤如下：(1)采用单轴压缩、巴西劈裂和三轴压缩室内试验获得岩石宏观物理力学参数；(2)采用单轴压缩模拟试验峰前阶段曲线标定节理罚值Pf；(3)基于算法改进和单个节理单元压剪破坏标定法向接触刚度Pn；(4)采用单轴压缩模拟试验全过程曲线标定II型断裂能GII；(5)采用直接拉伸试验标定I型断裂能GI；(6)再次采用单轴压缩模拟试验标定切向接触刚度Pt；(7)采用三轴压缩、巴西劈裂和直接剪切模拟试验验算所标定参数的可靠性。本发明提出的标定方法效率高，消除了参数取值对网格尺寸的依赖性，能够适用于工程尺度的模拟。

摘要： 本发明公开了一种有限元‑离散元耦合(FDEM)恒阻大变形锚杆隧道围岩加固数值模拟方法，步骤如下：①通过设置功能型四边形节理单元实现恒阻装置在FDEM中的表征；②除恒阻单元外的其余单元采用线弹性本构方程，提出了等效弹性模量和等效剪切模量计算方法；③采用浇筑方法，将锚固剂浇筑成直接拉伸和变角剪切试样，获取锚固剂的拉伸与剪切本构方程；④采用锚杆拉拔试验和锚固剂‑岩石界面拉伸与剪切试验获得锚固剂‑锚杆和锚固剂‑岩石界面本构方程；⑤采用破裂节理单元粘结修复算法，实现锚杆滞后安装的模拟。本发明公开的恒阻大变形锚杆隧道围岩加固FDEM数值模拟方法，为恒阻大变形锚杆隧道围岩加固效果预测和加固机理研究提供了数值模拟工具。

摘要： 本发明涉及一种考虑表面粗糙度的有限元与离散元相耦合的喷丸强化数值模拟方法，步骤为：(1)建立基于高斯分布的自相关函数表征零部件的真实表面粗糙度，利用MATLAB数学软件提取表面粗糙度的数据信息；(2)将表面粗糙度的数据信息导入PROE三维建模软件，并通过拟合对表面光滑处理，建立表征零部件表面粗糙度的三维壳体模型；(3)将三维壳体模型导入ABAQUS有限元软件，在ABAQUS/CAE平台上建立考虑表面粗糙度的零部件有限元模型；(4)通过修改ABAQUS的inp文件，创建粒子生成器，建立喷丸强化过程中弹丸流的离散元模型，并根据实际喷丸工况对弹丸流的相关参量进行控制；(5)利用ABAQUS/Explicit显式动力学算法对零部件的喷丸强化过程开展考虑表面粗糙度的有限元与离散元相耦合的喷丸强化数值模拟计算。

摘要： 本发明属于结构工程领域，具体涉及一种基于扩展有限元的圆钢管相贯节点高周疲劳数值模拟方法，包括如下步骤：根据相贯节点试件所用材料的力学性能和规格尺寸，在软件平台中建立含初始裂纹的圆钢管相贯节点数值模型；利用扩展有限元法和水平集函数，定义裂纹区域，以求取裂纹前沿应力强度因子；施加荷载和边界条件；建立相贯节点高周疲劳裂纹扩展程序；将高周疲劳裂纹扩展程序植入软件平台进行运算；对模拟数据进行处理，得到相贯节点疲劳裂纹的扩展速率曲线，并将结果与试验对比，验证模拟结果的有效性。本申请避免了有限单元法在模拟此问题时每扩展一个增量步就需网格重构。

摘要： 本发明公开了一种基于数值模拟的挤压有限元仿真模型优化方法，属于材料塑性加工技术领域。该方法包括：经高温摩擦磨损实验收集合金材料在不同温度的摩擦系数数据；建立变摩擦系数模型，预测材料在实际挤压温度下的摩擦系数；根据实际要求建立胚料尺寸的三维几何模型，完成有限元模拟仿真参数设置；对胚料网格划分及常摩擦系数模型进行有限元仿真分析；将变摩擦系数模型所预测的摩擦系数数据作为有限元仿真摩擦边界条件进行模拟分析，对比变摩擦和常摩擦系数模型有限元仿真模拟结果与实际实验数据，实现对挤压有限元仿真模型的优化。该方法效率快且经济，能够精确模拟实际挤压过程中摩擦条件的变化，为实际挤压成型过程提供指导基础。

摘要： 本发明公开了一种三维大地电磁空间‑波数域有限元数值模拟方法，通过库伦规范和二次场方法，将Maxwell方程组转换为矢量位标量位满足的控制方程组，进而得到了二次矢量位和标量位的控制方程。将二次矢量位和标量位的控制方程进行水平方向二维傅里叶变换，将三维控制方程转化很多波数下的一维控制方程。其中，一维控制方程采用二次插值函数进行拟合，采用一维有限单元法进行求解。将三维有限元控制方程通过二维傅里叶变换，变换为多个一维问题，一维问题采用一维有限单元法求解，计算速度快、存储需求低、效率高，实现了三维大地电磁高效、高精度数值模拟，为大规模大电磁实测数据的精细反演提供重要技术支持。本发明应用于数值模拟领域。

摘要： 本发明一种适用于有限元数值模拟的复杂三维地质体逆向建模方法，包括：导入三维点云数据；使用Geomagic软件对点云数据进行处理；判断曲面是否闭合，若地质体尖灭则直接使用Geomagic Freeform软件转化为三维几何模型，否则使用Gempy软件进行曲面插值延拓其几何形态使曲面闭合后再使用Geomagic Freeform软件转化为三维几何模型；格式转换，将上述三维几何模型文件stl，igs，iges数据类型通过软件STL2STP转化为stp格式；导入到有限元分析软件进行有限元分析，将格式转换后的三维几何模型导入到有限元软件中进行有限元分析。本发明一种适用于有限元数值模拟的复杂三维地质体逆向建模方法，能够建立闭合的地质体模型，且该地质体模型能适应不同的求解精度需求。

摘要： 本发明公开一种用于泡棉类部件在有限元数值模拟中的优化实现方法，包括以下步骤：S1:根据压缩设计参数将有限元数值模拟模型中泡棉类部件的尺寸由初始尺寸优化为装配完成后的尺寸；S2：对现有的泡棉类部件的应力‑应变曲线进行处理，得到转换后的压缩压力‑应变曲线；S3：对转换后的压缩压力‑应变曲线进行调整处理得到实际工况的压缩压力‑应变曲线。考虑了泡棉类部件的初始压缩状态，对于泡棉类部件后续持续的压缩作用能够准确模拟；降低因为泡棉类部件及其部件在有限元建模中的处理不当对虚拟仿真结果的影响，提升对产品真实性能判断的准确性。