AP1000主管道冷弯壁厚减薄

提出了一种改进的Johnson-Cook模型,用于室温和低应变速率下AP1000核电站主管道316LN奥氏体不锈钢的塑性变形过程研究。借助有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对AP1000核电一回路主管道热段管冷弯成形过程进行模拟仿真,分析管道壁厚、相对弯曲半径、摩擦系数等工艺参数对壁厚减薄率的影响规律,拟合出壁厚减薄率的经验公式。全尺寸主管道冷弯试验结果表明,数值模拟结果准确可靠。     

单层玻璃和中空玻璃传热过程及U值影响因素分析

通过对单层玻璃和中空玻璃传热过程的分析,建立了数值计算模型,给出了U值计算公式;并采用数值迭代的方法分析了玻璃厚度、中空气体层厚度、表面辐射率、综合换热系数对玻璃U值的影响规律。研究结果表明:随着玻璃厚度的增加,单层玻璃和中空玻璃的U值均逐渐降低;但降幅有限。随着中空气体层厚度的增大,中空玻璃U值先减小后增大。随着玻璃表面辐射率的增加,单层玻璃和中空玻璃的U值逐渐增大,各表面辐射率对U值影响程度不同;随着室内外环境综合换热系数的增加,单层玻璃和中空玻璃的U值均逐渐增大,但增幅越来越小。     

四点支承异形中空玻璃板抗弯性能的有限元分析

各种形状的点支式玻璃越来越多地应用于工程中,但现行规范（程）规定的计算办法只适用于计算矩形玻璃.进行了点支式异形中空玻璃板受弯承载试验,分析了位移、应力的分布特点.同时分析了中空层的承载特点,通过迭代计算使用有限元方法得到了与试验测值较吻合的结果.并指出,点支式平行四边形中空玻璃承受均布荷载时,板心与长边边缘中点处的位移均比较大,板面最大主拉应力出现于长边中点处.     

层合玻璃热应力的数值模拟

用三维有限元程序LS-DYNA对由两种透明材料组成的层合玻璃在均匀变温下的热应力进行了数值模拟,得到了层间剪应力的分布,并分析了材料和胶层厚度对层间剪应力的影响:当材料相同时,胶层厚度越大层间剪应力越小;当胶层厚度相同时,材料热膨胀系数相差越大层间剪应力越大。     

中部集中空腔RC剪力墙拟静力试验与数值模拟研究

为了研究中部集中空腔RC剪力墙(空腔墙)的抗震能力,对空腔墙试件进行拟静力试验,研究中部空腔的设置对RC剪力墙结构承载性能、变形能力、耗能能力及破坏模式的影响.采用OpenSees软件中的非线性壳单元建立空腔RC剪力墙的有限元模型,对其力学性能进行数值模拟.研究结果表明:水平往复荷载作用下,空腔RC剪力墙的最终破坏模式为弯剪破坏,空腔墙试件的屈服荷载、峰值承载力和延性性能随着空腔率的增大逐渐降低.非线性壳单元可以较好地模拟空腔RC剪力墙的力学性能.在所研究的空腔率范围内,当位移角达到1/120时,空腔墙试件发生弯剪变形,且其承受的荷载尚未达到极限荷载,说明空腔墙具有较理想的抗震性能.     

中空夹胶玻璃幕墙爆炸响应的三维数值模拟

针对中空夹胶玻璃幕墙系统爆炸响应问题,考虑玻璃板块间气体层作用及周围支撑部件影响,建立了爆炸冲击波和中空夹胶玻璃幕墙流固耦合的三维精细有限元模型,在高性能计算平台上重现了玻璃幕墙防爆炸原型试验中爆炸冲击波与中空夹胶玻璃幕墙的相互作用过程.研究了爆炸冲击波作用下幕墙的动态响应情况,得到了与试验一致的结果.数值模拟分析为玻璃幕墙结构的抗爆设计与改进提供了参考依据.     

钠钙玻璃在CO2激光作用下的热应力分析

为了研究钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工所产生的热应力的差别,在考虑辐射和对流的情况下,建立了激光扫描玻璃板的传热数学模型.分析了热应力与温度场分布之间的关系,并用有限元软件Ansys进行了数值模拟,得到了钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工的温度场和应力场分布.计算结果显示预热后进行激光加工产生的热应力小于无预热的情况,试验结果与理论分析和数值计算基本符合.     

建筑真空玻璃承载性能及强度设计

针对真空玻璃在工程应用中的强度设计关键问题,分析均布载荷下真空玻璃的弯曲失效特性及影响因素.通过试验验证,真空玻璃板最大应力分布在中心部位,其应力分布特征可按四边简支理论计算.根据试验结果,给出风载荷作用下真空玻璃的强度设计计算公式及持久应力作用下玻璃的强度设计值.研究结果表明:真空玻璃内外片变形一致,2片玻璃承载比例按其剐度分配,当2片玻璃厚度相同时,其抗外力强度最大;由于真空玻璃存在非均匀内应力,其承载能力约相当于同等厚度普通玻璃的85%;设计真空玻璃承载强度时,必须考虑其表面附加张应力的影响.     

冷弯方管纵向残余应力分布的数值分析

应用有限元数值技术,模拟了冷弯方管的辊弯成型与回弹过程中所产生的截面纵向残余应力分布,并分析了冷弯方管宽度、壁厚和钢材屈服强度等参数对其纵向残余应力分布的影响效应.研究表明冷弯方管纵向残余应力沿壁厚方向呈现非线性分布,外壁受拉、内壁受压,外壁与内壁在数值上基本相等;弯角部位和平板部分的纵向残余应力幅值分别达到冷弯方管钢材屈服强度的50%和45%;随着壁厚的增加,边长小的冷弯方管纵向残余应力有所提高,而边长大的冷弯方管这种趋势并不明显;随着边长的增大,冷弯方管纵向残余应力减小;随着冷弯方管屈服强度的变化,纵向残余应力与屈服强度的比值变化不大.     

基于局部火灾情况下冷弯薄壁型钢货架立柱稳定性研究

为研究冷弯薄壁型钢异型截面货架立柱在局部火灾下的轴压性能,以欧洲规范EN 1991-1-2和EN 1993-1-2为基础,采用有限元分析软件ABAQUS模拟火源在构件底部时的温度场,并对局部火灾情况下冷弯薄壁型钢货架立柱进行轴压稳定性分析。首先通过现有试验结果验证了有限元分析模型的准确性,随后对不同截面、不同长度和不同厚度的货架立柱在不同温度作用下的轴压性能进行数值分析,并在温度场分析模型中考虑了火焰长度、火焰直径和热释放率等3个因素的影响。结果表明:货架立柱的长度和温度对其轴压承载力有较大影响;在局部火灾情况下,货架立柱温度沿长度方向呈现梯度分布,并且这种温度梯度对货架立柱破坏模式有着重要影响。最后,基于数值参数分析结果,给出了冷弯薄壁型钢货架立柱在局部火灾(800℃)情况下适用于整体屈曲的直接强度法(DSM)设计曲线。     

混凝土材料动态球形空腔膨胀的数值模拟

为了验证固体中的空腔膨胀理论,基于混凝土三段式本构模型,用有限元方法对混凝土材料动态球形空腔膨胀进行了数值模拟.数值模拟结果表明,当空腔膨胀压力超过一定阈值后,空腔边界将以该压力对应的恒定速度膨胀,符合空腔膨胀理论中膨胀压力与边界膨胀速度的函数关系.进一步分析表明膨胀压力阈值与混凝土强度呈线性关系.混凝土中空腔边界到弹性波阵面之间的径向应力场分布与理论计算相符,证实了数值模拟的可靠性,揭示了空腔膨胀的物理过程.     

基于数值模拟的铸钢基体堆焊锻模焊层厚度优化

为解决目前模具制造业中遇到的高成本、低寿命等问题,文中提出了一种基于铸钢基体的表面堆焊制备锻模的方法.针对其中焊接厚度的控制难题,将试验验证与计算机有限元数值分析相结合,建立了基于ZG310-570基体表面堆焊模具的有限元简化模型,采用热循环曲线法模拟铸钢基体模具表面堆焊及回火去应力过程,并分析温度场和不同焊接层厚度的残余应力场分布.结果表明:有限元数值分析能较好地模拟实际铸钢基体表面堆焊锻模的制备过程;基体近焊缝位置等效应力随焊接厚度的增加而降低,到焊层厚度为15 mm后趋于平稳;远离焊缝位置的残余应力随焊接厚度增加而逐渐升高,焊道对基体部位的影响也随之增大,使得铸钢基体材料在使用过程中出现缺陷的可能性显著增加.综合考虑焊接厚度对铸钢基体的影响及模具制造成本等因素,认定该工艺条件下铸钢基体表面堆焊层的最优厚度为15mm.     

基于变形性能的幕墙中空玻璃失效检测方法

针对幕墙中空玻璃中空层气体泄漏并导致其节能功能失效及外片脱落质量事故问题,研究中空玻璃中空层密封性能检测方法。简要地分析介绍了点支中空玻璃板的承载特点,并简述了有限元模型的建立过程。利用该模型,数值分析荷载大小变化情况下,中空层失效对于中空玻璃内、外板板心位移的影响。基于此分析结果,提出采用在中空玻璃面板中心施加荷载,并通过观测中空玻璃内、外片变形量的大小来评价中空玻璃中空层的密封性能。     

开孔冷弯薄壁C型钢压弯构件的数值分析和设计方法

冷弯薄壁型钢结构因自重轻、强度高、便于施工等优点在国内外应用广泛,腹板开孔的C型截面构件常作为其承重构件.为了研究局部、畸变、整体屈曲以及各屈曲间相关作用对冷弯薄壁型钢压弯构件的影响,基于数值模拟方法,针对开孔冷弯薄壁C型压弯构件进行弹性和弹塑性分析,研究开孔形式、大小、位置对其性能的影响.根据数值分析结果,对无孔冷弯薄壁型钢轴压构件的直接强度法(DSM)公式进行了修正.结果表明:数值模拟结果与试验结果较为一致,验证了数值模型的准确性;开孔会对构件的临界荷载产生一定影响,并且会降低构件的承载力.本研究得到了开孔冷弯薄壁C型钢压弯构件的DSM设计公式,并揭示了其畸变-整体屈曲相关作用机制.     

C/C复合材料弯曲性能数值模拟与试验验证

对C/C复合材料在弯曲载荷下的性能进行了试验研究和有限元数值模拟研究。试验中,沿两个加载方向分别测试了C/C复合材料的弯曲性能,绘制了试验件的载荷位移曲线并给出了损坏试验件的微观照片。在有限元模拟中,采用了Linde失效准则来进行模拟,预测了C/C复合材料在垂直于纤维方向上的弯曲强度。有限元模拟结果与试验结果相比,误差为3.56%。最后分析了C/C复合材料在弯曲载荷作用下的损伤破坏机理。C/C复合材料受到弯曲载荷时,发生破坏的主要原因是轴向纤维在拉伸应力下达到强度极限而破坏。纤维损伤主要出现于0度纤维层的中间部分,而基体的损伤分布情况范围较广,主要集中于上表面和试件的中间部分。     

穿刺压载试验及桩-土空腔数值模拟

基于穿刺压载试验,采用ABAQUS/ALE有限元分析方法模拟自升式平台插桩过程,对桩土贯入过程中空腔的作用机理进行数值分析,通过监测桩下、土体表面和桩侧附近土体点位移的时程变化,研究空腔的作用机理.数值模拟结果表明:空腔破坏严重加大桩端承载;桩靴底部土体回流造成空腔垂直壁面剪切破坏是空腔形成及其深度发展的主要原因.针对桩靴穿刺现象,利用穿刺压载试验对数值模拟进行验证.结果表明:数值解与试验结果吻合;穿刺发生时,桩端承载骤降,桩靴外侧压力约为内侧压力5~10倍,压力变化呈非线性分布,这与中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》中关于桩靴底部压力呈线性分布假定不符.     

不锈钢管件滚弯成形工艺的有限元模拟

应用ANSYS有限元分析软件中的LS—DYNA求解器,对薄壁不锈钢管件弯曲成形过程进行了弹塑性数值模拟．通过对管件弯曲角度的试验结果与模拟值的对比分析,证明了建立管件有限元模型的正确性．在此基础上对管件滚弯过程的模拟结果进行了应力应变分析,揭示了其成形时的塑性变形流动规律及其对管件质量的影响．研究结果表明：薄壁不锈钢管件弯曲冷成形的主要失效形式是内侧部分的起皱和外侧部分的失稳;管件弯曲内侧等效应雯和壁厚变化呈跳跃式条状分布,是管壁起皱变形的前兆,管件弯曲外侧的壁厚减少导致其弯曲刚度降低,是管壁失稳变形的原因;最大等效应变和等效应力的部位出现在管件弯曲区域的、与滚动轮和旋轮接触部位,其弯曲成形后,部位的应力值逐渐减小,且沿两端方向应力逐渐减少．     

夹板式单层玻璃板面外受弯承载性能试验研究

为了了解不同类型夹板约束玻璃板和点支式在面外载荷作用下受弯的全过程中,应力和位移的发展以及极限破坏载荷,以试验为基础,结合有限元方法,对该类玻璃板进行了研究,并给出了玻璃板载荷位移以及最大主应力载荷的全过程曲线:比较了夹板约束玻璃板和点支式玻璃板受力性能的不同;通过试验数据验证了有限元方法应用于玻璃板承载力验算的有效性.试验表明,夹板式玻璃板和点支式玻璃板在面外受弯下位移和应力与面外载荷是线性关系;对于相同的玻璃板,节点连接方式不同,其破坏载倚可能有较大的差别;将节点区最大应力作为整体最大应力的控制点是合适的.     

土工合成材料防治反射裂缝效果的数值模拟

为研究土工合成材料是否可以有效地抑制路面反射裂缝的产生与发展的问题,采用有限元数值模拟方法,运用Ansys软件,进行土工合成材料防治路面反射裂缝的数值模拟分析,分别对比土工合成材料和无土工合成材料下不同沥青加铺层厚度时的沥青层低应力、弯沉值和强度因子的变化曲线.研究结果表明:土工合成材料能有效的减轻沥青层底应力、降低弯沉,通过降低应力和弯沉对沥青加铺层起到了一定防治反射裂缝的效果,同时可以提高工程质量减小综合造价.     

用数值模拟的方法分析轧辊间距对冷弯成型的影响

应用三维非线性有限元分析技术,利用ANSYS软件的LS-DYNA动态分析模块模拟了板料冷弯成型的整个过程,得到了板料成型过程中轧辊间距对轧件应力、应变的影响规律。结果表明,有限元模拟得出的板料应力、应变分布规律与实际情况相符合,采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的。