非线性有限元

摘要： 为研究钢纤维混凝土(SFRC)栓钉-橡胶连接件的力学性能,采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元计算,比较分析不同橡胶套高度下SFRC栓钉-橡胶连接件与SFRC普通栓钉连接件抗剪承载力、抗剪刚度等力学性能差异。研究结果表明,采用ABAQUS/standard求解器能较好地模拟SFRC栓钉-橡胶连接件推出试验;采用橡胶包裹栓钉后,连接件抗剪承载力基本保持不变,抗剪刚度显著减小(约为SFRC普通栓钉连接件的50%);橡胶套高度变化(h_(r)=25,50,75 mm)对其抗剪刚度与抗剪承载力影响较小;组合连接件橡胶套高度建议取栓钉高度的50%。

摘要： 近年来,深远海渔业养殖装备已引起国内外相关领域的广泛关注,其中网衣系统是渔业平台的重要组成部分。网衣属于小尺度柔性构件,在水动力作用下会产生变形,其阻力性能预报归于水弹性问题的范畴。目前,出现了1种较先进的基于非线性有限元的网衣水动力计算方法,该方法将势流理论与有限元方法相结合,用于求解网衣受力和变形。文章采用该方法计算一型重力式网箱的阻力性能,并将计算结果与试验数据进行比较,结果表明,采用该方法可以较好地预报网衣阻力性能,从而为开展大型深远海渔业平台网衣系统的阻力计算夯实基础。

摘要： 利用非线性静力有限元法,以锡伯图水库的枢纽工程碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝为例,对砂砾石过渡料、沥青混凝土的心墙、基础垫层料、坝壳和各接触面单元分别采用不同的计算模型进行大坝静力有限元分析,计算不同阶段坝体和心墙的位移及应力。结果表明坝体及坝基在水库竣工期和蓄满期位移变化不大,符合土石坝变形规律。心墙并未出现拉应力,但水压力小于竖向应力,其也没有出现水力拉裂或劈裂的现象。

摘要： 赵东油田一期建设的导管架平台在长达20年服役期内,长期承受恶劣的海洋环境载荷,将会产生裂纹和腐蚀等缺陷。此类缺陷的出现必然对平台结构,特别是管节点结构的极限承载力产生巨大影响。本文针对赵东油田ODA老平台典型T型管节点结构,通过建立考虑裂纹和腐蚀损伤的管节点非线性有限元模型,研究了管节点上出现的腐蚀和裂纹等损伤对其极限承载力的影响,掌握了裂纹、腐蚀各参数及其联合作用下管节点极限承载力变化规律,为赵东老平台管节点的安全评估和运营维护提供了有力的技术支持。

摘要： 结构完整性是液压蓄能器设计制造的重要依据,为确定内压作用下某蓄能器壳体的最大承载能力,采用弹塑性理论分析、数值仿真与试验研究相结合的方法,对壳体塑性极限载荷和失效位置进行研究。结果显示:由于未考虑壁厚的影响,理想弹塑性分析结果明显偏高;尽管忽略了应变强化效应,但是通过荷载因子逐步加载,非线性有限元仿真得出的极限载荷仍然比较接近爆破试验实测值,误差仅为3.5%,并且预测的塑性失效位置与实际破口部位基本一致,说明非线性有限元Risk法能够获得更符合实际的结果,可用于简单薄壁压力容器的分析设计。

摘要： 船舶遭遇大波浪载荷后极可能产生结构崩溃事故,集装箱船具有甲板大开口,在大波浪下更容易产生结构动态崩溃。文章提出一种联合三维势流理论和非线性有限元的数值仿真方法用于计算集装箱船在波浪下的结构崩溃响应,采用势流理论计算船体的波浪载荷,采用非线性有限元计法计算结构的崩溃响应,实现波浪载荷由水动力模型至有限元模型的映射,以典型的集装箱船为研究对象,研究集装箱船在系列波浪下的结构崩溃响应和规律。首先建立集装箱船的水动力模型,然后建立适用于结构崩溃响应模拟的集装箱船非线性有限元模型,采用文章中的联合仿真方法求解,计算得到在各波浪工况下的船舯时域转角大变形曲线,根据船中舱段非线性有限元模型计算得到船舶的转角大变形-非线性弯矩关系,转化得到船体模型的时域非线性弯矩。通过改变系列波浪工况的波高和波长,研究集装箱船的结构崩溃响应与波浪工况参数间的关系,比较分析非线性计算结果与线性计算结果的差异。文章提出的基于三维势流理论和非线性有限元的联合数值仿真方法可为船舶类结构在波浪下的结构崩溃响应评估提供研究路径。

摘要： 为研究极地小型邮轮的主要板架结构(船底板、内底板、舷侧外板、甲板)的结构冗余度,基于极限承载力的过载法对极地小型邮轮进行结构冗余度分析.通过极地小型邮轮的总体强度、局部强度分析,将筛选出各类板架结构的最危险位置作为其结构冗余度的研究对象.采用非线性(ABAQUS准静态分析法)和线性有限元计算方法分别计算完整/损伤结构模型的极限承载力及最大工作应力,统计板架结构的不同损伤模式(腹板大变形和腹板断裂两种损伤模式)对极限承载力和最大工作应力的影响率,计算出极地小型邮轮板架在两种损伤模式下的结构冗余度,取其小者作为最后的板架结构冗余度.

摘要： 为减少船舶碰撞事故造成的人员伤亡和经济损失,以某球鼻艏为研究对象,基于显式动力学有限元法对其与刚体的碰撞进行分析,并研究球鼻艏结构的碰撞机理。研究结果表明:球鼻艏与方板碰撞时,损伤和变形主要发生在与方板的接触部位,而舷侧板等部位只发生轻微变形;球鼻艏与方板碰撞时,大部分动能转化为球鼻艏结构的内能,少数转化为应变能;考虑材料率相关效应后,整个碰撞过程的塑性应变能比不考虑率相关时增大了约50%。可见,在对球鼻艏结构进行碰撞等高速冲击过程的有限元计算时,必须考虑加载速率的影响。

摘要： 为研究腐蚀断裂对预应力钢筒混凝土管(PCCP)失效的影响,建立了PCCP双区域断丝三维非线性管-土相互作用有限元模型,得到了不同间距轴向双区域断丝情况下管道的损伤演化、失效模式和极限承载能力。结果表明,断丝区域间距越大,相互影响越小,当间距大于150 cm后,两个区域之间基本没有相互作用,其极限内水压力与单区域断丝的结果差别显著。研究结果可为PCCP实际工程中的双区域断丝损伤评价及承载能力分析提供参考。

摘要： 为了科学探究e型弹条大圆弧共振断裂的影响因素,基于DTⅢ型扣件系统建立e型弹条精细化三维有限元模型。应用非线性有限单元法和模态分析方法并结合运营现场波磨测试结果,计算分析地铁小半径曲线波磨段列车荷载作用下扣件弹条的固有振动特性。研究结果表明:e型弹条在钢轨波磨引起的高频激励条件下发生共振时,弹条等效应力最大值和剪应力最大值位置与现场弹条断裂位置高度吻合。列车过曲线段时,由于DTⅢ型扣件系统铁垫板上部结构的装配误差问题,扣件系统各部件之间存在接触缝隙。轨距挡块在列车横向作用力下会产生横向微动,从而影响弹条趾端边界条件,导致弹条第2阶固有频率大幅降低。在某湿热多雨的沿海地区,地铁线路运营环境较为潮湿,长期的潮湿环境将会减小弹条趾端与轨距挡块接触面之间的摩阻力,随着弹条趾端摩擦约束作用的减弱,e型弹条在安装状态下第2阶固有频率显著降低,并且在轨距挡块出现横向微动的情况下,弹条第2阶固有频率降低幅度增大,甚至接近现场波磨通过频率,导致弹条在第2阶固有频率发生共振。扣件系统装配误差与潮湿的线路运营环境可能会造成弹条大圆弧共振断裂问题。

摘要： 船冰碰撞是一个复杂的动力学过程,本文运用非线性有限元基本理论,在MSC.Dytran平台上建立了30万吨油船以及层冰的三维有限元计算模型.采用普遍使用的弹塑性本构模型分析了碰撞力的大小、船首及内部结构的变形和能量吸收等特性,并讨论此冰区航行船的加强建议.

摘要： 本文将基于结构稳定性理论,采用非线性有限元方法,对不同夹角和长度的平板节点在压力的作用下的整体稳定和局部稳定进行分析,进一步解释硬角单元的力学特性,给出硬角单元的评定条件.

摘要： 应用非线性有限元技术研究了某型太阳能无人机复合材料锥管梁在最严苛气动载荷下的非线性变形及稳定性特性,得到了该结构的屈曲形态以及屈曲临界点,给出了根据结构的加载响应曲线判断结构的屈曲类型、结构的屈曲临界点以及分析结构后屈曲承载能力的方法.

摘要： 基于非线性有限元软件平台,结合黄土边坡上修建的铁路桥梁实例,建立了考虑材料和桩土接触非线性影响的边坡-桥台-桩基系统力学分析模型.以黄土高边坡上的铁路群桩基础桥台为研究对象,对比分析其考虑和不考虑边坡两种计算方式下的系统稳定承载力、桩基变形和应力等力学参量,研究了边坡存在对桥台桩基力学行为的影响.研究结果表明:①边坡的存在对边坡上桥梁桩基的承载力、位移和应力等均存在影响;②算例表明,是否在分析中考虑边坡效应,对承载力的计算结果影响在15％左右,对桩身位移的计算结果影响可达10％,对桩身应力的计算结果影响在15％左右;③处于边坡上的桥梁桩基,桩基计算中考虑边坡的存在非常必要.

摘要： 本文简要地介绍了非线性有限元计算方法,并对四种加筋板进行了非线性有限元分析,考虑了四种不同的载荷工况.结果表明剪力和侧压将会大大降低结构的极限强度,对其复杂载荷的分析研究具有较为重要的意义,计算结果为后续加筋板极限强度的研究提供参考.

摘要： 本文针对江海通达船进行极限强度试验研究,验证了利用ABAQUS软件进行非线性有限元法进行数值模拟的合理性.同时研究有延伸段模型、无延伸段模型两种计算模型,位移控制法、载荷控制法两种加载方式,以及施加初始载荷等因素对极限强度计算结果的影响.rn 考虑到横向强框架对于计算剖面的影响是介于简支和固支之间的一种弹性约束，经过与试验值对比，计算时采用两边加延伸段的模型能更好的模拟实际的边界情况，结果更为准确稳定;位移控制的加载方式与载荷控制法相对比，位移控制的加载方式不容易出现急速通过和急速返回现象，破坏路径更加趋于平稳，较好的追踪到极限弯矩的最高点;载荷控制加载方法计算的结果方差是位移控制加载方法的191.97倍，同时载荷控制的加载方法计算结果与试验值的误差是位移控制加载方法计算结果与试验值误差的2.36倍，因此位移控制法所得的结果离散程度小，且与试验值更接近。位移控制载荷的加载方式下，不同初始载荷只是影响加载路径，对极限强度计算结果的影响很小。

摘要： 采用基于非线性有限元、柔性体结构动力学、空气动力学及控制的全耦合方法，并利用参数化建模构建风机的参数化高精度模型，可以充分考虑风机各系统和部件之间各种非线性的耦合效应，并使原本脱节的风机设计流程关联起来，从而准确模拟风机动态行为。这一全新的设计理念可以帮助风机厂商缩短开发周期并提高产品质量，同时为认证机构评估和改善认证规范提供了有力的武器。在风机行业面临严峻挑战的今天，参数化的高精度整机模型及其背后的设计理念对风机行业具有非常重要的意义。

摘要： 本文采用三维有限元法对钢管混凝土柱、钢管混凝土柱-钢梁节点和框架滞回性能进行非线性分析.选择合理的混凝土受力应力应变关系统一计算公式和钢材本构关系,以及混凝土在单轴应力下的损伤变量计算方法和混凝土的卸载规则,应用ABAQUS有限元软件建立钢管混凝土柱、钢管混凝土柱-钢梁节点和框架有限元三维非线性有限元模型,对在给定恒定轴力和水平循环荷载的试验结果进行分析,对钢管混凝土柱、钢管混凝土柱-钢梁节点和框架的荷载-挠度滞回关系曲线试验结果进行分析,计算结果与试验结果符合较好.

摘要： 本文利用通用软件ABAQUS,采用显式算法,并结合Smith法,对箱型梁的极限强度进行研究.针对甲板开口、甲板和船底同时开口的情况进行了对比分析,讨论不同开口情况对其极限弯曲承载能力和极限扭转承载能力的影响,为后续船体梁的极限强度研究提供参考.

摘要： 本文利用通用软件ABAQUS,采用显式算法,并结合Smith法,对箱型梁的极限强度进行研究.针对甲板开口、甲板和船底同时开口的情况进行了对比分析,讨论不同开口情况对其极限弯曲承载能力和极限扭转承载能力的影响,为后续船体梁的极限强度研究提供参考.

摘要： 本发明公开了一种基于磁滞模型的含非线性永磁电磁机构有限元仿真方法，所述方法为：S1：建立永磁体实际充退磁过程有限元仿真模型，并对磁感应强度矢量分布进行仿真；S2：确定永磁体不同区域的磁化方向；S3：建立非线性永磁体磁滞模型；S4：对非线性永磁体非饱和充磁下的磁滞回线进行建模，从而得到非线性永磁体非饱和充磁情况下的B‑H曲线；S5：基于FLUX，建立永磁体电磁机构的仿真模型，将B‑H曲线设置为模型中永磁体材料参数，再对所需求的各项继电器电磁参数进行仿真。本发明为现有的含非线性永磁电磁机构提供了一种可靠准确的仿真计算方法，该方法也可应用于其他含复杂充磁情况或复杂形状非线性永磁的电磁机构仿真计算中。

摘要： 压硬性非线性变化和剪缩突变特性材料振动累积变形的有限元仿真方法，涉及计量固体的变形领域。为了对压硬性非线性变化和剪缩突变特性材料的具体结构各部位在循环荷载下产生的累积变形进行仿真，立足于循环本构模型理论及数值实现方法，执行相关材料的振动累积变形的应变驱动的仿真步骤，同时向有限元程序提供一致弹塑性模量。本发明能够全面反映材料的压硬性非线性变化的行为；能够反映材料的剪缩趋势随剪应力发生突变的特性；仿真步骤能够与有限元程序对接；仿真步骤能够对材料的具体结构的各部位在循环荷载下产生的累积变形进行仿真；仿真步骤具有一阶精确性和无条件线性化稳定性；能够准确预测材料的长期累积轴向变形、剪切变形和体积变形。

摘要： 本发明属于三维热传导有限元求解技术领域，具体涉及一种基于有限元算法的非线性接触热阻热分析求解方法。本发明针对目前热分析领域无法处理非线性接触热阻的弊端，将接触热阻问题转化为等效的边值问题，并提出一套新型非线性求解器，使用基于能量函数的牛顿‑拉夫逊方法对得到的有限元方程进行求解，通过在每步NR迭代中寻找一个最优的的近似值使得牛顿‑拉夫逊方法的总体迭代次数减少；在不改变原有模型的基础上，高效、规范、精确地实现了非线性接触热阻热分析求解。

摘要： 本发明公开了一种导弹气动热地面有限元分析及IPD非线性滑模控制方法，包括，基于高超声速导弹二维外流场和高超声速导弹飞行轨迹，通过有限元分析获取高超声速导弹气动热时序温度曲线；以石英灯为加热元件，建立地面结构热试验系统，并根据能量守恒定律，建立石英灯地面结构热试验系统数学模型；基于单输入单输出无模型控制超局部模型，引入非线性扩展状态观测器，实现对系统参数不确定性和外部扰动实时补偿，并构建闭环控制器IPD；利用石英灯地面结构热试验系统输出跟踪误差、非线性函数、混合分段趋近律，建立非线性全局滑模辅助控制器，消除非线性扩展状态观测扰动。

摘要： 本发明属于三维热传导有限元求解技术领域，具体涉及一种基于有限元算法的非线性接触热阻热分析求解方法。本发明针对目前热分析领域无法处理非线性接触热阻的弊端，将接触热阻问题转化为等效的边值问题，并提出一套新型非线性求解器，使用基于能量函数的牛顿‑拉夫逊方法对得到的有限元方程进行求解，通过在每步NR迭代中寻找一个最优的的近似值使得牛顿‑拉夫逊方法的总体迭代次数减少；在不改变原有模型的基础上，高效、规范、精确地实现了非线性接触热阻热分析求解。

摘要： 本发明公开了一种索网结构在非线性有限元分析中初始张力状态的构造方法，包括如下步骤：S1，选择索网与支撑结构的参数，在有限元仿真软件中模型创建；S2，根据给定的预张力建立索单元的初应力刚度矩阵，将此初应力刚度矩阵以三个单向弹簧等效，并参照格式要求迭加到索网结构的有限元模型中；S3，利用线性方法计算温度对张力的影响矩阵；S4，计算在给定的预张力下，以降温法模拟索网轴向张力时索网的单元温度，并将温度值作为已知单元温度条件完成预张力构造。

摘要： 本发明提出了一种基于非线性有限元的薄膜褶皱强度评估方法及系统，所述评估方法包括以下步骤：S1，获取薄膜结构的褶皱应变，并构建用于评估薄膜结构褶皱强度的参数；S2，构建用于描述薄膜结构应力增量与应变增量之间关系的雅克比矩阵，并针对薄膜结构的不同受力状态，对雅克比矩阵进行赋值；S3，建立薄膜结构的有限元模型，对薄膜结构进行非线性有限元分析，获取褶皱应变；S4，对非线性有限元分析结果进行后处理，获取整体薄膜结构的褶皱强度因子。本发明提出一种薄膜结构褶皱强度评估方法，利用非线性有限元方法计算得到结果，可对薄膜结构褶皱问题进行初步的快速评估，有效改善薄膜结构的防褶皱性能。

摘要： 本发明公开用于橡胶轴承蠕变分析的非线性有限元建模方法，包括：建立橡胶轴承非线性有限元模型，进行刚度与阻尼仿真计算；进行橡胶轴承刚度与阻尼试验，根据试验结果对橡胶轴承非线性有限元模型进行静态校准分析；在静态校准分析满足第一预设要求时，基于达到预设要求的橡胶轴承非线性有限元模型，建立橡胶轴承热固耦合非线性模型，并进行稳态与瞬态热力学仿真分析；进行橡胶轴承应力与温度试验，根据试验结果对橡胶轴承非线性有限元模型进行动态校准分析；在动态校准分析满足第二预设要求时，进行边界条件与载荷工况设置，并进行橡胶轴承蠕变仿真计算。本发明提高了橡胶轴承蠕变仿真精度，及用于橡胶轴承蠕变计算有限元仿真的实用性与可操作性。

摘要： 本发明公开了一种矢量转动球坐标参数化的非线性壳有限元建模方法，涉及非线性结构动力学、非线性有限元建模技术领域。该方法包括以下步骤：对薄壁三维结构进行二维中面壳抽取；将二维中面壳离散成规整四边形壳单元，所述四边形壳单元采用九节点二阶精度四边形壳单元；所述九节点二阶壳单元形函数中的五个参数在单元离散之后，在拉格朗日坐标系和矢量转动球坐标系下初始化各值；对所述壳单元建立结构运动控制方程。本申请提供了一种矢量转动球坐标参数化的非线性壳有限元建模方法。本申请技术方案将会定义中面法向矢量并直接推导壳的大变形与运动控制方程，建立新型几何精确壳单元。

摘要： 本发明提出了一种基于非线性有限元的薄膜褶皱强度评估方法及系统，所述评估方法包括以下步骤：S1，获取薄膜结构的褶皱应变，并构建用于评估薄膜结构褶皱强度的参数；S2，构建用于描述薄膜结构应力增量与应变增量之间关系的雅克比矩阵，并针对薄膜结构的不同受力状态，对雅克比矩阵进行赋值；S3，建立薄膜结构的有限元模型，对薄膜结构进行非线性有限元分析，获取褶皱应变；S4，对非线性有限元分析结果进行后处理，获取整体薄膜结构的褶皱强度因子。本发明提出一种薄膜结构褶皱强度评估方法，利用非线性有限元方法计算得到结果，可对薄膜结构褶皱问题进行初步的快速评估，有效改善薄膜结构的防褶皱性能。