极地海洋工程装备圆管结构的对流换热影响

电伴热是极地海洋工程装备防寒主要措施，而热平衡是对流换热的关键问题.以圆管构件为研究对象，采用有限元数值仿真软件Fluent数值仿真与模型实验相结合的方法，分析了圆管构件在风速为0～40 m/s、温度为-40～0℃的极地环境条件下对流换热系数变化情况；基于数值仿真数据建立了电加热圆管构件对流换热系数的预测模型.结果表明：增大风速和降低温度都会增加圆管构件的对流换热系数；温度低于-30℃或风速大于25 m/s且温度低于-20℃时，温度对圆管的对流换热系数影响增大；实测数据验证了该模型的合理性.     

冷成型双相型不锈钢轴心受压构件承载力分析

建立了准确的有限元模型,对双相型不锈钢轴心受压短柱和长柱进行了模拟分析,并依据已有试验结果对模型的准确性进行了验证,方管、圆管短柱的试验值与其对应有限元计算结果误差均在5%以内;对于方管与圆管长柱,试验值与其对应有限元计算结果的误差分别为2.3%和3.8%.基于验证的有限元模型开展了参数化分析,发现双相型不锈钢材料力学性能参数变化对轴心受压构件承载力的影响不大;构件截面几何参数对于圆管仅影响长细比较小构件的承载力,承载力变化幅值为16%,对于方管则影响较为显著。基于有限元分析结果,考虑相关参数对圆管和方管柱子曲线影响不同以及材料屈服后强化的特性,对现行规范中的柱子曲线进行改进。允许构件的承载力高于截面屈服轴力,分别提出了方管和圆管承载力建议计算公式,为《不锈钢结构技术规程(CECS410:2015)》的修订提供理论依据。     

TU1无氧铜轴心受压圆管柱整体稳定的有限元分析

目的研究TU1无氧铜轴心受压构件的整体稳定性能,以填补金属铜工程力学性能研究领域的空白.方法运用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,准确模拟构件的材料非线性与几何初始缺陷,对7个TU1无氧铜圆管柱试件进行有限元分析,并与相应的试验结果进行对比.结果有限元计算得到的极限承载力与试验得到的极限承载力的比值的平均值为0.964,标准差为0.049.结论建立的有限元模型能够准确地分析TU1无氧铜轴心受压圆管柱的整体稳定性能,为进一步运用该有限元模型对各类截面的TU1无氧铜轴心受压构件的整体稳定性能进行参数化分析提供了参考.     

空心圆管混凝土扁型的抗弯性能分析

对一种新型的宽扁梁-空心圆管宽扁梁的抗弯性能进行分析，分析该构件在竖向荷载作用下的响应。在分析过程中运用等代刚度法，并使用结构计算软件PKPM—SATWE和有限元分析软件ANSYS对该构件进行分析，分析结果对此种构件的设计和施工提供参考。     

7A04铝合金圆管构件轴压稳定性研究

为研究7A04铝合金圆管构件的轴压稳定性,进行了12个试件的轴压稳定性试验,并建立了与之对应的有限元模型,通过试验验证该模型后进行了参数化分析,最后将整体轴压稳定系数的试验值、参数化分析值与根据各国规范计算的结果进行了对比.研究结果表明:12个试件均为整体弯曲失稳破坏;根据各国规范计算的整体轴压稳定系数值均低于其试验值与参数化分析值,其中我国的《钢结构设计标准》最接近,美国的新版规范最保守;根据试验及参数化分析数据提出了7A04铝合金圆管构件轴压稳定系数的建议计算公式.     

钢管混凝土构件受扭有限元非线性分析方法

以钢管混凝土单圆管构件扭转试验为基础,采用有限元实体单元建模,选取适用于钢管混凝土有限元实体模型的混凝土本构关系,建立了钢管混凝土构件扭转受力的有限元非线性分析方法.通过与构件受扭试验结果的对比,验证了此有限元非线性分析方法的准确性.同时,对试件抗扭极限承载力计算结果的比较表明,采用此分析方法与简化实用公式两种方法得到的极限承载力计算结果较为符合.     

钢管混凝土构件受扭有限元非线性分析方法

以钢管混凝土单圆管构件扭转试验为基础, 采用有限元实体单元建模, 选取适用于钢管混凝土有限元实体模型的混凝土本构关系, 建立了钢管混凝土构件扭转受力的有限元非线性分析方法. 通过与构件受扭试验结果的对比, 验证了此有限元非线性分析方法的准确性. 同时, 对试件抗扭极限承载力计算结果的比较表明, 采用此分析方法与简化实用公式两种方法得到的极限承载力计算结果较为符合.     

正交异性钢桥面板栓焊接头疲劳性能研究

针对正交异性钢桥面板栓焊连接细节,设计制作两个足尺试验构件,进行了静载、疲劳试验,并建立了有限元计算模型.计算分析发现:纵肋螺栓接头中面外弯矩影响明显,内侧拼接板受力大于外侧;拼接板中纵向应力呈鞍状分布,两个试验构件的疲劳裂纹均在内侧拼接板的中间区域首先出现.建议栓焊接头按Eurocode中的71级或铁路桥梁钢结构设计规范中IX细节进行疲劳设计.通过有限元模拟计算,对拼接板进行优化设计,改善了栓焊接头的疲劳性能.     

机翼接头的应力分析与光弹实验

通过对机翼接头结构的有限元分析计算，得到接头各部分的应力数值。将有限元计算和光弹性模型实验相结合，成功地把机翼接头各部分的应力场直观地展现出来，从而改进了机翼接头的设计方法。     

空心圆管混凝土扁梁的静力特性分析

对一种新型钢筋混凝土宽扁梁,空心圆管宽扁梁的静力特性进行了分析,研究其在竖向荷载作用下的响应。研究过程中运用等代刚度法,并使用结构分析软件PKPM-SATWE和大型通用有限元分析软件ANSYS对该构件进行对比。分析结果对此种构件的设计和施工提供一定的参考。     

圆管结构螺栓法兰接头强度分析

本文对各种圆管结构与压力容器的螺栓法兰接头的计算方法进行了分析,指出了这些方法中所存在的问题。文中推导出一般情况下圆形螺栓法兰接头的弹性解,这一解可被应用于不同类型的接头上。利用这一解可以求出管与法兰之间的相互作用力以及管与法兰中的最大应力。文中以一个圆管结构中的螺栓法兰接头作为实例进行了分析,并与有限单元法计算結果进行了比较。     

无人机翼梁接头的传力路径分析与多目标遗传算法优化

在构建的精细有限元模型基础上，开展了某型垂直起降固定翼无人机的关键连接件——翼梁接头的结构优化设计。为了外机翼拆装方便可靠，中央翼和外翼的前后梁采用耳片接头形式连接。通过对翼梁接头构建精细化的有限元模型，仿真计算时真实保留了结构的全部细节特征。利用有限元仿真软件对前梁接头进行了强度计算分析，找到了高应力危险区域。根据强度分析结果，结合传力路径分析和多目标遗传优化算法中的非支配排序遗传算法-Ⅱ（以下简称NSGA-Ⅱ），对结构进行了优化设计。优化分析结果表明，优化后的前梁接头最大应力显著降低，满足安全使用要求，前梁接头的刚度提高至原来1.5倍，优化效果显著。     

舟桥丙丁接头接触分析的计算机模拟

深入考察接触行为的特点，并以舟桥纵向连接件丙丁接头为例，建立了两种接触计算模型。采用大型通用有限元程序进行分析，模拟丙丁接头受力时的应力应变。与经验合成计算结果和常规有限元分析的结果进行对比，证明接触分析方法对连接件塑性变形、疲劳分析和优化设计有重要的指导意义。     

轴压单孔冷弯薄壁槽形中长钢柱的极限承载力

为研究腹板开孔的冷弯薄壁构件极限承载力，选取两端简支、轴心受压、腹板开单孔的冷弯槽形中长钢柱进行非线性有限元分析研究，通过对试件的变形及竖向位移-荷载曲线的分析，表明开孔构件的竖向刚度和极限承载力较无孔构件降低．有限元模拟与试验吻合较好．结果表明，选择合理的有限元数值模型，可以较好地模拟开孔钢柱的受力性能．根据数值分析结果，对开孔钢构件的畸变屈曲特征进行了分析，同时也分析了孔洞高度、宽度对构件极限承栽力的影响．     

盾构隧道装配式管片接头三维有限元分析

根据Saenz公式将混凝土本构模型简化为双折线线性强化弹塑性模型，推导了混凝土弹塑性参数的计算公式．应用大型结构分析有限元软件Alogr对装配式管片接头进行三维线弹性和弹塑性有限元分析，得到了混凝土应变、接头位移、接缝转角、螺栓拉力等计算结果，并将有限元计算结果与接头荷载试验测试结果进行了对比．研究表明，有限元计算值与试验值两者的变化规律是一致的，计算结果在反映结构应力／应变分布规律方面有重要参考作用．     

新型宽带圆管换能器研究

提出了一种实现圆管换能器宽带指向性发射的方法.从压电陶瓷圆管模态激励方式和换能器宽带形成机理研究出发,应用有限元方法对压电圆管换能器进行研究.利用Ansys软件建立了圆管换能器的有限元模型,旨在优化换能器结构,分析换能器振动特性、电导特性和辐射特性.在此基础上,设计和制作了一个采用复合激励方式、利用压电圆管一阶呼吸模态和二阶偶极子模态的宽带指向性圆管换能器.结果表明:换能器工作带宽为15~30 kHz,发送电压响应起伏不超过±4dB,具有良好的心形指向性.     

套管螺纹牙齿面接触应力分布研究

以P-110S圆锥管螺纹联接为计算实例,利用ABAQUS大型有限元分析软件,建立了圆锥管套管接头的弹塑性轴对称接触有限元模型.通过有限元分析得到了套管接头在不同的使用工况（包括过盈、施加轴向拉伸载荷等）下螺纹牙整体的应力分布规律;同时以圆锥管螺纹接触齿面为研究对象,得到了螺纹牙导向面和承载面上从齿顶到齿根的应力分布趋势.     

船舶与海洋平台碰撞的动力响应分析

建立了船舶与海洋平台碰撞的弹塑性动力分析方法．首先研究了平台圆管构件的局部凹陷特性，推导了一个带凹陷损伤的圆管截面的屈服条件，以考虑局部凹陷损伤造成的构件承载能力的减弱．采用塑性节点法结合大位移分析理论，综合考虑构件的局部凹陷变形、构件整体变形以及平台结构的总体变形，对船与平台组成的碰撞系统的非线性动力响应作了详细的数值模拟，得到了碰撞过程中平台结构变形、损伤和碰撞力等响应信息．最后，给出了一个典型的供应船与导管架平台碰撞的计算例子．     

抗震焊接接头在模拟地震循环载荷作用下累积损伤的研究

根据抗震钢结构焊接接头在地震循环载荷作用下的累积损伤模型，采用大型有限元软件ANSYS，对建筑钢结构中比较常见的Q235H型梁柱焊接接头和“狗骨式”焊接接头，在模拟地震循环载荷作用下进行了弹塑性有限元分析(FEA)，以损伤指数作为焊接节点在地震作用下损伤程度的衡量指标，计算了不同形式的焊接节点在模拟地震循环载荷作用下的损伤指数，结果表明，在循环载荷作用下，“狗骨式”焊接接头的损伤程度低于普通焊接接头。     

考虑环缝接头水力劣化的盾构隧道渗漏数值分析

为了研究环缝接头渗漏的影响，以上海地铁1号线为工程背景，基于有限元分析，建立了三维盾构隧道接头渗漏模型. 依据隧道环缝接头张开量，建立了接头渗透系数与纵向沉降曲线曲率半径的迭代关系，实现了接头渗透系数的动态劣化，并与常渗透系数工况的结果进行对比. 研究结果表明：常渗透系数假设显著低估了隧道渗漏的危害程度，应采用更符合实际的渗透系数动态演化模型进行分析. 环缝接头渗漏发生后，地面产生了沉降漏斗，隧道纵向产生不均匀沉降，接头因此而张开，衬砌出现扁平化变形. 对待隧道渗漏问题应秉持“早发现，早治理”的原则，最迟应在渗漏发生后的0.2年内，完成治理工作.