有限元模拟

摘要： 以C型G550薄壁冷弯钢构件为研究对象,通过材料在不同应变率下的拉伸实验和数值模拟数据得到Johnson-Cook(J-C)本构模型和Johnson-Cook失效模型参数.通过Abaqus软件模拟了不同冲击荷载作用下C型冷弯钢构件撕裂破坏的全过程,利用落锤装置轴向冲击试验进行对比,其实验结果与有限元数值模拟结果有良好的一致性.此外,对冲击试样撕裂断口进行微观形貌分析,得到构件的断裂机理.结果表明:随着冲击速度的提高,冲击力对构件的加载时间增加,构件需要较大的塑性变形来吸收冲击能量;冲击速度越高,裂纹扩展功所占吸收冲击能量的比例越大,显示出高速下裂纹扩展的能力越好;冲击速度较高时,以脆性断裂为主,断口出现解理面,甚至在高速变形时发生了绝热剪切破坏.

摘要： 预应力CFRP板加固可以提高构件的承载力和刚度,具有良好的加固效果。但由于CFRP板的弹脆性特征,加固构件的延性有较大程度下降,破坏前无预兆,安全储备较低。本研究提出基于构件保险丝理念的抗弯加固方法,将加固材料分为保险丝部分和承载部分,其中保险丝部分施加较大预应力且所占比例极小。通过保险丝在预警荷载下发生断裂给出预警信号,提示工程人员采取进一步措施,而承载部分仍能继续承载。采用有限元模拟分析表明:构件保险丝可以给出明显的预警信息,且保险丝断裂对构件承载力影响可以忽略,承载部分仍能继续承载;通过选取合理的预警荷载,以保险丝断裂作为新的“屈服点”,加固构件的安全储备指标较原始构件提升明显,为预应力CFRP加固结构的安全储备评价问题提供了新的思路。

摘要： 在热成形过程中,42CrMo钢易于发生动态回复和动态再结晶,动态再结晶对材料的微观组织有极其重要的影响。本文建立了热-力-微观组织耦合的有限元模型,并着重分析了下压速率对42CrMo钢的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸演变的影响规律。结果表明:下压速率会显著影响42CrMo钢的动态再结晶过程。

摘要： 为了解决由于新型法兰连接双柱式桥墩形式下的桥梁结构抗震性能不明确导致的无法在工程中应用和推广的问题,采用拟静力试验和有限元模拟的方法,依托实际工程,研究基于内嵌式法兰连接的预制拼装双柱式桥墩的抗震性能.首先,设计制作1∶3缩尺试件,开展拟静力试验,验证法兰连接双柱式桥墩是否满足所依托的实际工程抗震设计要求;然后,基于ABAQUS软件对试件进行有限元模拟,分析不同时刻结构不同部位的应力应变状态,探究不同参数对法兰连接双柱式桥墩的抗震性能影响.研究结果表明:基于内嵌式法兰连接的预制拼装双柱式桥墩满足实际工程抗震设计要求,试件先在墩柱顶部形成塑性铰,随后墩柱底部、盖梁中部相继出现塑性铰,但最终盖梁发生冲切破坏;因此,该结构不适用于中高烈度区,如有工程需求应进一步开展抗震性能研究.法兰连接节点可以较好地将水平力和弯矩传递至墩柱底部,但不属于刚性连接节点;法兰强度对结构影响较小,轴压比增大会提高结构峰值承载力、降低结构延性、提升结构抗剪能力,但对弹性阶段内的刚度没有影响.

摘要： 普通混凝土建筑在结构构件浇筑完成后需要在外立面进行装修,然而清水混凝土施工工艺最显著的特点就是外立面一次成型,面层不加任何修饰,以混凝土材料原有的纹理、颜色和造型达到装饰效果,因此其特有的“素颜之美”为众多设计师青睐,但是我国清水混凝土施工与欧美国家相比,起步较晚,施工工艺还不是很成熟,针对清水混凝土施工技术展开讨论,研究清水混凝土工程的质量控制要点,并基于大型有限元分析软件ANSYS对清水混凝土模板受力薄弱点进行分析,提出相应的解决措施。

摘要： 近年来,国内外重载铁路发展迅猛,适用于重载铁路长大隧道内弹性支承块式无砟轨道引起广泛关注。中铁五院针对传统型弹性支承块式无砟轨道进行优化设计,提出一种改进型弹性支承块式无砟轨道。基于弹性支承块式无砟轨道改进设计成果,研究30 t轴重列车荷载作用下传统型和改进型2种弹性支承块式无砟轨道横竖向荷载纵向分配规律、钢轨及支承块竖向位移和轨距扩大量等内容。开展室内足尺模型试验和有限元模型计算,对比分析改进型和传统型弹性支承块式无砟轨道结构的几何形位保持能力和静力学性能,为改进型弹性支承块式无砟轨道铺设及进一步优化设计提供参考。研究结果表明:改进型设计可减小钢轨及支承块竖向位移,更好地控制轨道下沉量。同时改善横向荷载作用下钢轨及支承块抗翻转能力,减小轨距及支承块横向间距扩大量。横竖向设计荷载作用下2种轨道结构几何形位均满足要求。改进型可减小钢轨及支承块竖向位移,更好地控制轨道下沉量。改善横向荷载作用下钢轨及支承块抗翻转能力,减小轨距及支承块横向间距扩大量,提高轨道结构的稳定性,横竖向设计荷载作用下2种轨道结构几何形位均满足要求。

摘要： 本文介绍了一种工字梁起重机臂架的数值模拟方法,特别是在不同速度下,使用有限元方法对最受力的单元进行了模拟。本文展示了在设计过程中使用的一种可能的方法,即起重动力学建模及其对船用悬臂起重机承载结构的影响。为了正确建模,研究载荷和提升速度对承载结构起重臂的影响,使用ANSYS软件在有限元法领域进行了载荷提升的动力学仿真。为了使模拟更加准确,必须采用混合计算,其中,在有限元模拟过程中,使用基于在ANSYS中求解运动微分方程系统的动态模型的响应来模拟起重机工字梁起重臂,这需要确定两种不同提升速度下承载结构的动态特性。比较了在静态计算和使用所提出的方法的情况下,在两种计算环境中获得的典型轻型船用悬臂起重机的基本强度参数。

摘要： 混凝土桥塔的裂缝扩展直接影响桥塔的使用寿命,为了探讨温度场对桥塔既有裂缝宽度的影响,以某双塔悬索桥混凝土桥塔为例,对混凝土桥塔的日照温度场、裂缝宽度和深度进行观测,并建立混凝土桥塔实体三维模型,模拟了桥塔的温度场和裂缝的扩展情况。通过实测值与理论计算值比较分析表明,3个季节塔壁内、外表面温度随时间变化近似均呈正弦曲线变化趋势,塔外日较温差比塔内大;桥塔沿壁厚4个方向的温差变化趋势相近,且桥塔内、外表面最大正、负温差均发生在冬季,最大值分别为20.4°C、-11.5°C。桥塔裂缝随着塔壁厚度方向温差变化有明显的闭合和张开现象,最大幅值约为0.14 mm,但裂缝扩展并不明显,可认为裂缝扩展到一定程度后不再发展。然而桥塔裂缝闭合和张开现象造成裂缝修补困难,常规修补方法效果不是很理想,这与实桥裂缝修补后再次开裂的现象十分吻合。

摘要： 针对强腐蚀工况下,规整填料塔的塔内件设计和选材问题,设计制造了一种适用于规整填料塔的耐腐蚀填料支撑装置。利用有限元软件模拟了不锈钢(S31603)和PTFE两种材料的填料支撑装置的结构强度和刚度。结果表明:不锈钢材料的填料支撑装置可以满足强度和刚度要求,且经济性和加工难度都比纯四氟材料要好。在此基础上,设计制造了DN400 mm的支撑和收集再分布一体化装置,该装置在含氯工况中运行良好。

摘要： 为研究哑铃型不锈钢管海砂混凝土长柱轴压性能,以郑州黄河二桥为工程背景,开展该类长柱结构轴压试验研究;通过有限元参数分析,提出该类结构承载力计算简式.研究结果表明:轴向荷载作用下,哑铃形不锈钢管海砂混凝土长柱的破坏模态表现为侧向挠度发展较大的整体失稳破坏;现有相关规范高估了试验构件的稳定系数;提出的稳定系数计算简式可较为准确预测轴压荷载作用下哑铃形不锈钢管海砂混凝土长柱的稳定承载力.

摘要： 本文首先介绍了风机叶片的认证，主要包括：知名的风机叶片认证标准，由于设计过程的变更降低安全系数，材料容差(纤维方向，纤维纱线弯曲)，校核方法的改进，塔净空分析。建议改进验证方法(确定载荷和改进屈曲的验证方法),为了增加降低成本的数量，公差的确定是必要的。因此，需要进行材料测试和有限元模拟，了解更多有关设计和制造能力的知识。

摘要： 针对黏性土的固结与蠕变之间的关系,目前存在两个观点:假设A认为固结期间黏性土不会发生蠕变变形,蠕变变形发生在固结变形之后;假设B则认为黏性土的蠕变是土骨架的固有属性之一,它与固结变形同时发生.室内单元体试验结果和现场监测数据表明假设A常常低估了黏性土的总变形.然而,基于假设B的精确解常需要将土体弹黏塑性本构模型导入有限元软件才能进行固结沉降的分析,因而限制了该观点的应用.提出了一个考虑多级变荷载作用下蠕变与固结近似耦合分析的新简化方法.该简化方法具有形式简洁,参数明确的优点,可适用于黏性土的各种应力-应变状态和加载—卸载—再加载的复杂受力情况.选取瑞典的典型填筑工程,将新简化方法计算的沉降变形与有限元模拟结果、46a的现场监测数据进行了对比分析,验证了新简化方法的正确性、精确性和广泛的应用范围.

摘要： 扩大头锚杆作为一种新型锚固结构,因其具有抗拔锚固力大、位移小、可靠性高以及工程造价低等优点,如今被广泛地应用于基坑支护、边坡治理等方面.以广州某一扩大头锚杆支护的深基坑工程为背景,用大型有限元分析软件MIDAS/GTS 对扩大头锚杆支护体系与相同情况下的普通锚杆的支护体系进行有限元模拟,主要分析了两者的各个开挖工况时基坑内外土体以及基坑支护桩的位移情况.结果 显示这两种支护的基坑内外土体及连续墙水平位移的最大值均出现在桩顶,但扩大头锚杆的锚固效果更好,使得基坑土体水平位移较小,且基坑在最后一步开挖时连续墙的水平位移最大值仅为普通锚杆支护情况的92.43％,为基坑变形起到了一定的抑制作用.

摘要： 为了研究混凝土内部损伤的破坏机理,本文采用工业CT对混凝土试件单轴压缩破坏前后分别进行扫描,获得试件内部的高精度CT图像.通过对初始状态下混凝土试件CT图像的分割、处理、组合,采用基于图像像素建模的方式,建立了能够反映其真实细观特征的二维数值模型,应用ABAQUS软件对模型进行了单轴压缩模拟计算.通过比对结果发现,有限元模拟高应力区域的传递方向与试件破坏后内部实际裂纹路径吻合,初步验证了数值模型的可靠性,为研究混凝土细观破坏机理和内部损伤变形提供了新的思路.

摘要： 为研究现浇钢筋混凝土单向板温度和荷载耦合对板开裂的影响和新建及既有结构因温度而产生的损伤,使用ABAQUS中CDP(concrete damaged plasticity)损伤模型,引入损伤因子评价损伤等级,设置温度预定义场模拟降温及板面均布荷载,输出历史场变量damaget(tensile damage),观察板面的损伤情况,通过damaget过程云图及特征点应力随温度改变的变化,清楚地反映了损伤的演变过程和开裂时温差大小.发现了约束是导致混凝土板因温度而开裂的根本原因,约束较强的地方也是裂缝最早、最易出现的地方.模型较好的模拟出钢筋混混凝土板温度损伤的过程,为新建和既有结构的加固,温度荷载下板的开裂试验和温度分隔缝的设计标准提供较为可靠的模拟数据.

摘要： 热液矿床成矿作用动力学过程涉及多时空高度耦合的物理和化学过程.数值模拟是研究这一复杂动力学过程的重要而有效的工具之一,也可在找矿预测等方面发挥重要作用.笔者以南岭地区石英脉钨矿床为例,利用计算机求解控制构造-流体的物理和化学方程,揭示成矿热液聚焦流动与“五层楼”成矿的对应关系,正演高压成矿流体致使围岩发生水力破裂及其相应的化学响应.模拟结果与石英脉型钨矿床的构造地球化学特征相符.

摘要： 基于等值梁理论结合有限元技术,针对本溪市地区某地下在建管廊工程的基坑开挖路段,在施工堆载作用下的支护结构稳定性进行研究.结果表明:各堆载压强下的水平位移曲线与应力曲线,均呈现出相似的趋势,且支护结构顶部的水平位移较大,而底部由于插入卵石层的原因,产生了应力集中现象.通过拟合支护结构顶部水平位移曲线,得出该基坑支护的上部极限堆载值.

摘要： 基于等值梁理论结合有限元技术,针对本溪市地区某地下在建管廊工程的基坑开挖路段,在施工堆载作用下的支护结构稳定性进行研究.结果表明:各堆载压强下的水平位移曲线与应力曲线,均呈现出相似的趋势,且支护结构顶部的水平位移较大,而底部由于插入卵石层的原因,产生了应力集中现象.通过拟合支护结构顶部水平位移曲线,得出该基坑支护的上部极限堆载值.

摘要： 基于等值梁理论结合有限元技术,针对本溪市地区某地下在建管廊工程的基坑开挖路段,在施工堆载作用下的支护结构稳定性进行研究.结果表明:各堆载压强下的水平位移曲线与应力曲线,均呈现出相似的趋势,且支护结构顶部的水平位移较大,而底部由于插入卵石层的原因,产生了应力集中现象.通过拟合支护结构顶部水平位移曲线,得出该基坑支护的上部极限堆载值.

摘要： 基于等值梁理论结合有限元技术,针对本溪市地区某地下在建管廊工程的基坑开挖路段,在施工堆载作用下的支护结构稳定性进行研究.结果表明:各堆载压强下的水平位移曲线与应力曲线,均呈现出相似的趋势,且支护结构顶部的水平位移较大,而底部由于插入卵石层的原因,产生了应力集中现象.通过拟合支护结构顶部水平位移曲线,得出该基坑支护的上部极限堆载值.

摘要： 本发明公开了一种模拟地下水流运动的有限体积Yeh多尺度有限元法，包括：确定粗、细单元的尺度；将研究区剖分为粗单元；将每一粗单元剖分为细单元；以粗网格上的每一未知节点为中心，连接与该节点相关粗单元的中心，将研究区剖分为互不重叠的体积元；在每一粗单元上构造基函数，构造x和y方向速度矩阵；在每一体积元上将水流方程积分，应用散度定理进行变换，通过速度矩阵将达西速度项应用水头的粗尺度解线性表示，获得该体积元粗尺度水头解的方程，结合差分格式，相加水头的总方程；采用有效的计算方法求解总方程，同时通过速度矩阵获得达西速度值。与多种经典方法相比，本发明的有限体积Yeh多尺度有限元法具有更高的计算效率。

摘要： 本发明公开了一种模拟地下水溶质运移的新型有限体积多尺度有限元方法，步骤为：设定粗、细网格单元的尺度，将研究区域剖分粗网格单元，获得多尺度网格；以多尺度网格的粗网格单元上的每一未知节点为基点，连接其周围粗网格单元的中心，获得有限体积网格；求解基于弥散系数的退化椭圆方程以构造多尺度基函数，基于Fick定律构造弥散速度矩阵；在每一有限体积网格上对溶质运移方程进行积分，通过弥散速度矩阵表示弥散项和对流项，获得有限体单元浓度方程；应用QR分解法获得粗尺度浓度值，通过弥散速度矩阵获得细尺度弥散速度值。本发明能够高效模拟多种不同条件下的溶质运移问题，并能有效处理对流占优情况。

摘要： 本发明涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，该建模方法基于有限元单元节点构建胎面花纹有限元三维网格模型，通过MATLAB编程与AutoCAD二次开发技术并结合HyperMesh软件操作，实现了由胎面花纹二维结构设计图直接生成轮胎有限元三维网格模型，省去了构建胎面花纹三维几何造型的繁琐步骤，大幅提高了建模效率，同时保证了有限元网格单元的高质量特性。本发明由胎面花纹二维结构设计图通过建模程序自动生成轮胎花纹有限元三维网格模型，建模效率比传统方法提高了一倍以上，建模过程科学高效，具有很大的应用价值，并且为子午线轮胎复杂胎面花纹有限元自动建模技术的探索提供了新的思路。

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： 本发明公开了一种模拟地下水溶质运移的新型有限体积多尺度有限元方法，步骤为：设定粗、细网格单元的尺度，将研究区域剖分粗网格单元，获得多尺度网格；以多尺度网格的粗网格单元上的每一未知节点为基点，连接其周围粗网格单元的中心，获得有限体积网格；求解基于弥散系数的退化椭圆方程以构造多尺度基函数，基于Fick定律构造弥散速度矩阵；在每一有限体积网格上对溶质运移方程进行积分，通过弥散速度矩阵表示弥散项和对流项，获得有限体单元浓度方程；应用QR分解法获得粗尺度浓度值，通过弥散速度矩阵获得细尺度弥散速度值。本发明能够高效模拟多种不同条件下的溶质运移问题，并能有效处理对流占优情况。

摘要： 本发明公开了一种模拟地下水流运动的有限体积Yeh多尺度有限元法，包括：确定粗、细单元的尺度；将研究区剖分为粗单元；将每一粗单元剖分为细单元；以粗网格上的每一未知节点为中心，连接与该节点相关粗单元的中心，将研究区剖分为互不重叠的体积元；在每一粗单元上构造基函数，构造x和y方向速度矩阵；在每一体积元上将水流方程积分，应用散度定理进行变换，通过速度矩阵将达西速度项应用水头的粗尺度解线性表示，获得该体积元粗尺度水头解的方程，结合差分格式，相加水头的总方程；采用有效的计算方法求解总方程，同时通过速度矩阵获得达西速度值。与多种经典方法相比，本发明的有限体积Yeh多尺度有限元法具有更高的计算效率。

摘要： 本发明提供一种基于逆有限元与有限元方法的结构状态监测及载荷识别方法，包括：选用适配的逆壳单元对板壳结构进行离散；基于mindlin板理论计算每个逆壳单元的膜应变、弯曲应变以及剪切应变；在逆壳单元的上下表面选取应变测量点，并在应变测量点上粘贴应变传感器实时测量应变，得到应变测量数据；基于应变测量数据，计算每个逆壳单元的膜应变以及曲率；基于最小二乘方法构造泛函，对节点自由度求导，得到逆壳单元的类刚度矩阵和载荷矩阵并组装，赋予恰当的边界条件，计算结构的位移场；利用有限元方法构建的位移场与加载力向量之间的关系，并利用Tikhonov降低应变采集和位移重构产生的误差，实现对结构的状态信息的监测和载荷信息识别。

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： 本发明涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，该建模方法基于有限元单元节点构建胎面花纹有限元三维网格模型，通过MATLAB编程与AutoCAD二次开发技术并结合HyperMesh软件操作，实现了由胎面花纹二维结构设计图直接生成轮胎有限元三维网格模型，省去了构建胎面花纹三维几何造型的繁琐步骤，大幅提高了建模效率，同时保证了有限元网格单元的高质量特性。本发明由胎面花纹二维结构设计图通过建模程序自动生成轮胎花纹有限元三维网格模型，建模效率比传统方法提高了一倍以上，建模过程科学高效，具有很大的应用价值，并且为子午线轮胎复杂胎面花纹有限元自动建模技术的探索提供了新的思路。

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。