桥面构造及铺装层对正交异性钢桥面板力学性能的影响

为研究桥面细部构造和桥面铺装对正交异性钢桥面板力学性能的影响,确定合理的构造,以梯形及矩形截面形状的纵向加劲肋与多种缺口形式的横隔板相组合形成正交异性钢桥面板结构体系,并铺设不同厚度、不同弹性模量的沥青混凝土铺装层,建立相应的有限元实体模型进行加载,分析纵向加劲肋截面形状、横隔板缺口形式及铺装层弹性模量和厚度对正交异性钢桥面板力学性能的影响规律。结果表明:加劲肋上口间距越小,改善桥面板受力性能越明显,其中加劲肋B(梯形加劲肋侧板与底板采用圆弧连接)受力性能较好,且用料少;缺口Ⅰ、缺口Ⅲ的应力集中情况好于缺口Ⅱ,因此应合理选用缺口Ⅰ和缺口Ⅲ,但缺口Ⅲ需要优化;顶板与纵向加劲肋连接处应力高,为力学性能敏感区域;铺装层弹性模量增加,钢桥面板最大主应力减小,铺装层厚度增加,钢桥面板和沥青表面最大主应力均减小,因此铺装层弹性模量与厚度要综合设计,以使钢桥面板受力性能最优。     

钢骨混凝土T形柱基于ABAQUS的力学性能分析

利用有限单元法模拟了型钢混凝土T形截面异形柱的整个受力和变形过程。由于异形柱存在偏心受压失稳的情况,为了探讨轴压比与型钢位置对SRCT形截面异形柱延性与承载力的影响,可利用有限元分析软件ABAQUS对T形截面型钢混凝土(SRC)柱的受力性能进行了数值分析,通过混凝土损伤塑性模型考虑混凝土塑性发展。首先利用已有的实验数据通过数值模拟验证模型的有效性,再建立具有不同轴压比和不同型钢位置的三组模型,分析了轴压比与型钢位置对构件力学性能的影响,为工程应用提供参考依据。     

双柱式F型高强铝合金支架力学性能研究

铝合金结构作为国家电网新材料的主要推广对象,是实现城市电缆化的关键环节之一。通过对一种新型电缆支架(双柱式F型铝合金电缆支架)进行力学性能试验,从而得出静力荷载下铝合金电缆支架的荷载-位移曲线及重要测点的应变强度,以此对结构进行整体的受力分析。通过有限元数值模拟试验分析对两者的荷载-位移曲线和破坏模式进行对比,来验证有限元模拟的可靠性。综合两种分析结果得出铝合金材料在电缆支架工程中的适用性。最后,对此类型的电缆支架结构进行了梁柱节点构造受力分析,提出节点优化方案。     

铝合金受弯构件局部稳定性能的有限元分析

目的研究铝合金受弯构件局部稳定性的结构受力性能.方法利用有限元软件ANSYS建立了9个试件模型,其中5根为无跨中加劲肋,4根为含跨中加劲肋,对试件进行局部稳定受力特性分析,并将模拟结果与试验结果进行对比.在建模中提出了针对铝合金挤压型材的"相同模板平均缺陷"的缺陷值简化代入方法.结果经过对比,有限元计算的极限承载力与试验得到的极限承载力比值的平均值为0.99,标准差为0.06.结论笔者建立的有限元模型可以准确地分析铝合金受弯构件的局部稳定性能,该模型也为进一步进行更多类型的铝合金受弯构件局部稳定性能的参数化分析提供借鉴.同时该有限元模型也验证了"相同模板平均缺陷"这一方法的准确性.     

严寒地区基于热工和力学性能的混凝土自保温砌块设计及优化

设计了一种墙厚280 mm、满足东北严寒地区节能要求的混凝土自保温砌块.首先,分析了影响混凝土自保温砌块保温及受力性能的主要指标;其次,基于规范对砌块块形的相关要求,设计了15种自保温砌块块形;然后,利用ANSYS有限元分析软件,求解这15种砌块的传热系数和抗压强度;最后,运用多目标性能优化方法对砌块热工性能、力学性能和容重进行综合优化,得出最佳块形,并对其进行二次热工性能、力学性能优化,以得到最终最优块形.结果表明:最终最优块形的传热系数为0.350 W/(m2·K),毛截面抗压强度为6.50 MPa,横肋与竖肋应力相近,自保温砌块受力更加合理;在空心率相同的前提下,自保温层宜采用非均匀排列,近冷热源两侧端面的保温层越厚,砌块保温节能效果越好.     

钢管混凝土哑铃形截面拱桥应用与分析

为对钢管混凝土哑铃形截面拱桥的工程应用与研究提供参考,文中根据收集到的大量已建钢管混凝土哑铃形截面拱桥基础资料,介绍了哑铃形截面拱桥的发展概况、桥跨结构类型、拱肋截面受力特点和各类哑铃形拱桥常用施工方法,并对其结构与构造的主要参数,如拱轴线形、矢跨比、宽跨比、拱肋跨高比、拱肋截面高宽比、拱肋材料特性、横撑和吊杆布置等进行统计分析,提出了钢管混凝土哑铃形截面拱桥主要设计参数的取值范围。分析表明:大多数哑铃形拱桥的矢跨比f/L在0.2~0.25范围;矢跨比为0.2的桥梁最多,约占桥例总数50%;拱肋跨高比L/h主要分布在30~50范围,跨高比一般随跨径增大而增大;拱肋截面高宽比h/d与跨径关系很小,不同跨径区间哑铃形拱桥的高宽比都集中2.5左右,其中高宽比在2~3范围的桥梁占总数90%以上。     

隐形密框复合墙体结构的框格优化

基于非线性分析程序ABAQUS,对隐形密框复合墙体中隐形密框的轴压受力过程进行了数值分析,利用验证后的模型对隐形密框中的框格进行优化,分析了参数包括框格的高宽比和肋柱尺寸。结果表明:肋柱是墙体的主要受力构件;肋柱总截面面积不变时,每个肋柱直径为49 mm时,密框结构轴压承载力最高,延性最大。     

铝合金构件T形连接承载性能

基于Kulak计算模型,验证并比较了中国和欧洲铝合金结构规范的相关设计公式.完成了9组共25个国产铝合金构件T形连接的试验,对试验结果和按规范公式的计算结果进行了比较.进行了大规模的T形连接数值计算,考察连接几何参数对其破坏模式和极限承载力的影响,并分析了T形连接几何参数对其翼缘有效长度的影响.根据试验和数值模拟结果,进一步完善了T形连接的计算模型和基本假定,并基于欧洲铝合金结构规范公式提出了修正公式.     

柱状散热结构对流换热过程仿真优化研究

文章研究了一种柱状结构散热器,与传统平板直肋片散热器相比,增大了换热面积,提高了散热效率．运用CFD软件ICEPAK对散热器的柱排列方式及截面形状进行了数值模拟,通过对散热器表面的流场、温度场和压力场的分析,获得满足要求的散热器最优结构．结果表明：菱形错排具有最优的散热效果,确定了柱截面面积存在着最优值．     

钢-弹性体夹层正交异性桥面板受力性能分析

通过三跨聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板空间结构的计算,分析该种夹层桥面板在夹芯层厚度及面板厚度变化时,在不同受力状况和不同截面处各控制点的受力性能.结果表明,夹层桥面板的受力特性在于:在跨中截面中间纵向U形加劲肋上方的夹层板底面纵、横向应力拉压性质与常规受弯构件不同;加劲肋底面纵向应力比截面其它位置大得多,横向应力可忽略;在支点截面中间加劲肋与桥面连接处,聚氨酯芯层纵向应力最大,横向应力可忽略;钢板与聚氨酯结合面的剪切强度大于6 MPa时可满足粘结要求.     

弱横向联系变截面肋拱桥的弹性稳定计算方法研究

在肋拱桥的设计中 ,常采用弱横向联系变截面拱肋。桥涵设计规范中用组合压杆法计算临界荷载有其局限性。文章用当量压杆法推导出了实用弱横向联系变截面肋拱桥的纵向稳定临界荷载计算公式 ,并用能量法推导出了弱横向联系变截面肋拱桥的横向稳定临界荷载计算公式 ,同时考虑了拱肋的扭曲效应和矢跨比效应。这种方法计算结果更趋于准确。     

城市桥梁新型铝合金防撞护栏安全性

为满足城市景观的需要,同时适应可持续发展趋势,采用新型铝合金防撞护栏替代传统型钢护栏,为了保证其具有良好的安全性能,需对其力学性能进行评价分析。以某实际工程为背景,提出了一种新型铝合金防撞护栏方案,通过理论分析与数值模拟相结合的方法对其在汽车碰撞作用下螺栓连接处的承载能力、栏杆及立柱的安全性能进行了综合分析。结果表明:对初步提出的铝合金护栏方案,可适当增大螺栓直径及法兰盘厚度,以保证其具有良好的安全性能;当车辆发生撞击时,改进后的护栏所承受的碰撞冲击力及变形均符合规范要求,因而可以应用到实际工程中。研究成果可为同类铝合金护栏的推广应用提供技术支持。     

基于主应力法的筋板构件成形载荷求解模型

分析了铝合金筋板构件挤压变形过程的金属流动规律,提出了计算成形载荷的包络圆等效载荷模型,该模型由筋条区域的平面应变问题主应力分析模型和腹板区域的轴对称问题主应力分析模型耦合而成.对比分析了包络圆等效载荷模型的解析解与经验公式解、数值解和试验数据的一致性,讨论了筋宽和腹板厚度对成形载荷的影响.结果表明:包络圆等效载荷计算模型不仅能够描述构件尺寸要素对成形载荷的影响,而且计算结果与数值模拟及试验结果比较一致,准确性高于经验公式;当筋板构件包络圆半径与腹板厚度的比值大于24时,模型解析解偏差较大.     

机车用柴油机连杆杆身模锻成形的计算机模拟

连杆工字型杆身肋底是模锻成形中经常产生缺陷的部位。采用基于ＡＮＳＹＳ软件所开发的弹塑性热－力耦合有限元模拟系统,利用网格重划技术,对机车用柴油机连杆杆身截面模锻成形进行了弹塑性热－力耦合有限元模拟,得到了变形过程中的应力场、应变场及温度场的分布。根据变形过程中节点流动趋势,分析了折叠可能产生的原因和部位,并为确定合理的成形工艺方案和模具形状、提高成形质量和模具寿命提供了可靠的依据。     

钢管混凝土嵌岩桩力学性能研究综述

钢管混凝土嵌岩桩在内河航运工程中的应用日趋广泛。钢管作为混凝土填充的模板和钢筋,实现了每种材料(混凝土和钢)的最佳性能,同时提供两种材料相互补充,以缓解不良的失效模式。填料增加了管道的抗压强度和刚度,延迟和抑制了管道的局部屈曲,并在复合作用下提高了管道的延性和阻力。从理论、数值和试验分析的角度阐述了钢管混凝土嵌岩桩研究现状,包括横向承载特性、纵向承载特和钢-混凝土界面力学特性。最后对钢管混凝土嵌岩桩尚待研究的问题进行了展望,研究分析认为钢-混凝土界面局部劣化和发展是未来钢管混凝土嵌岩桩力学性能研究重点。     

铝合金导线拉拔成型几何模具的优化

铝合金导线拉拔成型塑性变形大,数学模型复杂,集几何非线性、边界非线性、材料非线性于一体。为提高拉拔质量,将基于刚塑性有限元法,对拉拔模具的入口半角α进行仿真优化。在保证拉拔过程中应力达到最小、拉拔道次和各截面缩减率一定的情况下,获得最优几何半角α。实例证明,成型后的铝合金导线性能良好。     

强冲击载荷下战斗部材料的抗爆性能研究

为研究强冲击载荷下战斗部材料的抗爆性能,针对爆炸驱动结构的辅助装药防护层材料选择设计了一种分层结构,采用数值模拟的方法研究了不同材料组合形式的防护层结构在炸药作用下的爆炸驱动过程,对B炸药和黑火药作为辅助装药两种情况下不同金属防护层材料组合进行了静爆实验. 研究结果表明,隔爆性能最佳的2层45#钢+LY12铝合金形式防护层在B炸药起爆下发生较为明显的破坏,而隔爆性能最弱的3层全部为LY12铝合金的防护层在黑火药引燃作用下仍为完好壳体.      

FEM analysis of metal flowing behaviors in porthole die extrusion based on the mesh reconstruction technology of the welding process

A reconstruction technology of finite element meshes based on reversal engineering was applied to solve mesh penetration and separation in the finite element simulation for the divergent extrusion. The 3D numerical simulation of the divergent extrusion process including the welding stage for complicated hollow sections was conducted. Based on the analysis of flowing behaviors, the flowing velocities of the alloy in portholes and near the welding planes were properly controlled through optimizing the expansion angle as well as porthole areas and positions. After the die structure optimization, defects such as warp, wrist, and the wavelike are eliminated, which improves the section-forming quality. Meanwhile, the temperature distribution in the cross section is uniform. Especially, the temperature of the C-shape notch with a larger thickness is lower than that of other regions in the cross section, which is beneficial for balancing the alloy flowing velocity.     

水流绕过二维方形障碍物的湍流数值模拟

采用了混合有限分析求解方法对湍流绕过二维方形障碍物进行了数值模拟,模拟雷诺应力项时采用了布辛涅斯克假定.采用了k-ε双层模型进行计算,通过与文献中的实验结果及数值计算结果的比较验证了本计算方法的有效性.模拟结果表明k-ε双层模型较壁面函数法预测湍流绕过方形障碍物时更为准确;障碍物高度及流动条件不变时(Re=1.4×104,H=1.0),随着方形障碍物长度的变化,障碍物上游的旋涡Ⅰ的长度基本上没有变化,而在障碍物的下游当L/H≥4时旋涡Ⅱ的长度也基本上保持不变.     

基于辐射噪声线谱削峰的双层加肋圆柱壳结构声学设计

为降低水下航行器辐射噪声线谱,提出了一种弱辐射双层加肋圆柱壳结构. 采用机械阻抗理论分析了环肋圆柱壳模态响应幅值控制机理;引入圆截面内运动假设,利用模态展开法推导了环肋径向机械阻抗表达式;基于阻抗失配、波形转换原理,设计了阻抗加强环肋模型,并利用波动理论分析了其隔振性能;考虑壳间托板的强耦合作用,对托板进行了阻波设计. 将阻抗增强肋骨和复合阻波托板联合应用到双层壳结构声学设计中,数值分析了设计前后双层壳振动与声辐射性能. 结果表明:提出的新型双层加肋圆柱壳能有效实现辐射噪声线谱削峰,振动均方速度、辐射声功率和辐射声压大幅降低,具有显著的减振降噪效果.