扁长杆的冲击弹塑性屈曲特性分析的仿真有限元模型

已有文献进行了微弓形扁长金属杆在轴向重物冲击下的动态屈曲实验研究,得到了扁长杆冲击屈曲响应的典型结果,但已有文献及后来相关论文的模拟计算精度较低。为了提高典型扁长杆的冲击屈曲特性的计算分析精度,该文研究了扁长杆的冲击屈曲特性分析的有限元建模方法,改进了有限元模型边界条件的建模仿真度(考虑了转动铰配合间隙、摩擦等),并探讨了有限单元型式及尺度的选择,以壳单元或实体单元模型代替梁单元模型。研究表明:采用改进边界条件(考虑转动铰配合间隙、摩擦等)和薄壳单元或厚壳单元或实体单元的仿真模型比采用理想边界条件和梁单元的原模型的计算结果精度显著提高;基于改进模型的计算分析结果,揭示了该扁长杆受冲击载荷作用时的3维动态反向屈曲行为。     

冲击载荷下混凝土破坏过程数值模拟

用二维梁-颗粒模型BPM2D(Beam-Particle Model in Two dimensions)模拟了混凝土动态破坏过程.梁-颗粒模型BPM2D是在离散元法基础上,结合有限元法开发的二维数值计算模型. 在模型中用三种类型梁单元形成混凝土数值试样.每种类型梁单元的力学性质均按韦伯(Weibull) 分布随机赋值以模拟混凝土细观结构的非均匀性,同时梁单元的强度随应变率不同而变化.利用此模型分析了混凝土板在弹体冲击条件下的破坏过程,并给出不同弹体初始速度条件下混凝土内部应力波传播过程.通过将计算结果与实验数据相比较,表明梁-颗粒模型可有效应用于计算和模拟脆性材料动态破坏问题.     

损伤的预应力钢筋砼连续箱梁整体刚度模型

为解决损伤的预应力钢筋砼连续箱梁抗弯刚度的不连续性和突变性在解析计算中难处理的问题,基于傅里叶级数和二维杆系梁理论,建立了二维平面内多处损伤的预应力钢筋砼连续箱梁整体刚度模型,并针对连续箱梁常见的各类病害进行了抗弯刚度和内力计算.结果表明:整体刚度模型的计算结果与MIDAS软件计算结果一致,说明整体刚度模型能真实地揭示实际损伤的预应力钢筋砼连续箱梁的抗弯刚度重分布规律;同时,将带有离散性与突变性的抗弯刚度进行整体计算,解决了二维平面内连续箱梁力学解析计算时,在损伤位置抗弯刚度突变所带来的困难,对采用解析方法研究连续箱梁的损伤识别具有一定的意义.     

浅水波方程的二维数值模拟

非结构的三角形网格适应于复杂不规则的边界,在此基础上采用有限体积法离散浅水波方程,并结 合有限差分法建立了一种新的离散格式,使得界面通量计算达到二阶精度。为了验证所建立的模型,分别对 二维弯道和二维部分溃坝流动进行了模拟计算,比较了一阶精度和二阶精度的结果,并与其他的方法进行了 比较,得到了较好的结果。     

开洞深梁的拉压杆模型设计方法研究

引入拉压杆理论建立开洞深梁实用设计方法,提出利用承载能力和有效系数进行拉压杆模型方案的比选,并根据最优的拉压杆模型进行配筋设计．为验证其有效性,对一简支开洞深梁实例建立了多种拉压杆模型,详细对比了计算结果和试验结果．研究表明拉压杆模型预测的承载力比实验结果偏安全,能满足工程可靠度的要求;拉压杆模型计算承载力与配筋试件实验值大小变化趋势一致．根据拉压杆模型的计算分析结果,可以看出洞口附近沿主拉应力方向配置斜向钢筋对提高承载力最有效,如不明确构件内主应力分布,在洞口上下部同时配置水平纵筋和竖向钢筋也能达到提高承载能力的目的．     

一种轨道交通高架线路噪声衰减规律的预测方法

提出了一种基于二维振动声辐射模型预测轨道交通高架线路钢轨和桥梁辐射噪声衰减规律的简化方法.首先,通过精细化的2.5维声学计算方法探究了传统线声源简化模型在预测桥梁噪声和钢轨噪声时的适用性.然后,结合板的理论模型和三维车辆-轨道-桥梁耦合振动模型探讨了采用二维模型来模拟桥梁和钢轨振动的可行性.最后,基于二维振动声辐射模型分别预测了钢轨和桥梁的远场噪声衰减值,并与2.5维声学模型的计算结果进行了对比验证.研究表明,在振动频率100 Hz以上,钢轨和桥梁的振动沿线路方向分布较为均匀时,基于二维模型预测高架线路噪声衰减规律的简化方法具有一定的精度,该方法可用于预测远场A声级噪声.     

基于混合方法的随机板-梁结构动力响应特性数值研究

依据有限元统计分析方法的基本理论,构建了具有随机性的板-梁结构FE模型.采用蒙特卡洛FE方法计算模型的总体平均响应.同时,采用混合方法构建结构的FE-SEA混合模型,计算组合结构中各子结构的动力响应.并将混合法计算的响应结果与蒙特卡洛有限元法计算的总体平均响应结果做对比.结果表明:FE-SEA混合方法改变了FE法对模型大量节点自由度的需要,减小了模型尺寸,降低计算量,提高了随机结构动力响应的计算精度.这为实际工程应用提供了一种准确、高效且更符合实际结构响应的分析方法.     

应用二维折迭联结单元的波形钢腹板PC梁分析

通过考虑波形钢腹板的折迭效应,提出应用二维折迭联结单元来近似模拟其三维折迭效应的计算方法,建立了简单的二维有限元模型.并应用该方法计算了两个不同比例尺寸的波形钢腹板预应力混凝土试验梁,通过对计算结果与试验结果的比较,证实了这种方法的可行性.应用提出的计算模型,对波形钢腹板PC梁的截面应力、波形钢腹板的受力性能、横向加劲对受力的影响等进行了分析.     

短杆钢箱桁架结构数值模拟方法探究

基于某短杆钢箱桁架渡槽实例,通过ANSYS大型有限元计算软件,分别建立了渡槽节段的实体模型和简化的梁单元模型;然后,根据渡槽实际受力情况设置了跨中集中荷载以及均布荷载两种荷载工况形式,并进行这两种工况下的位移和应力比较,找出梁单元模型与实体单元模型间计算响应的差异;最后,验证了梁单元模型在短杆桁架位移计算中得到的结果在误差允许范围内,引入了梁单元模拟短杆钢箱桁架结构时的应力包络系数,以指导类似短杆钢箱桁架结构数值分析计算。     

钢-混凝土组合空腹夹层板几种有限元模型的对比研究

为了比较钢-混凝土组合空腹夹层板3种常用的有限元模型的计算结果,建立了考虑材料非线性的壳-实体精细化模型和两种梁-壳混合模型。以30块精细化程度不同的正交正放钢-混凝土组合空腹夹层板数值模型为例,并考虑剪力键节点尺寸及表层混凝土板厚的变化进行有限元参数化分析。找出了简化数值模型和精细化数值模型对于竖向挠度、自振频率等计算结果的差别,并提出了基于结构层次和构件层次的修正方法。在工程数值分析中,想要得到更好的精度,应采用精细化的有限元模型,或对简化数值模型结果进行修正。     

应用二维有限元计算船体垂向振动

采用二维有限元法计算高速船垂向振动，船体结构部分采用二维有限元法计算，流体部分采用流体力学的二维边界元法计算，考虑了船体的变形，运用切片理论，可得船体的附连水质量，通过改变水下结构密度的方法，将附连水质量加在船体水下结构上，计算得到船体的固有频率，计算结果同实验值和Ｓｕｐｅｒｓａｐ计算结果进行了比较，表明本方法是有铲的合理的。     

基于负刚度的高速动车组二维动力吸振器研究

研究基于加速度的二维动力吸振器的理论模型,提出基于车体刚性振动的二维动力吸振器控制方法,设计同时吸收车体点头、浮沉振动的二维动力吸振器.针对二维动力吸振器安装所需低动刚度要求,利用碟形弹簧的负刚度特性,设计了用于安装二维动力吸振器的高静刚度低动刚度减振元件.建立高速动车组垂向动力学非线性模型,分析二维动力吸振器对车体振动的作用.研究结果表明,二维动力吸振器可以有效抑制车体浮沉、点头振动,提高运行平稳性.     

调节级双胞胎叶片模态阶序的转移

采用三维8节点非协调单元有限元模型,对50MW汽轮机调节级双胞胎叶片的振动特性进行了计算分析.计算结果表明,在工作状态下,温度的影响和离心力的作用使得轮缘周向尺寸增大,造成了叶根的松动,从而导致振动延伸到叶根部分,振动下传不仅导致旋转状态下的固有频率小于相应的静频值,而且由于参加振动叶片的结构刚度和质量的重新组合,导致叶片模态阶序发生了转移.在静止时,叶片的第1阶固有振动为切向振动,第2阶固有振动为轴向振动;在旋转态下,第1阶固有振动变成了轴向振动,第2阶固有振动变成了切向振动.     

不同船舶目标电磁散射仿真

为了解决船舶电大尺寸目标计算速度慢、内存需求量大、仿真周期长等问题,利用大面元物理光学（large element physical optics,LE-PO）算法,通过计算机仿真,建立油船、散货船两种船舶的三维模型,分析总结输入不同极化方式、不同频率、不同入射角以及不同船首向对RCS（radar cross section）的影响。研究结果表明,大面元物理光学法(LE-PO)可完成船舶电大尺寸目标的电磁分析计算,可为油船、散货船的目标识别提供理论参考依据。     

基于Timoshenko梁模型的旋转弹箭横向振动模态分析

将旋转弹箭简化为Timoshenko旋转梁,基于有限单元法研究了其在自由飞行时的横向振动模态.采用Timoshenko梁模型,考虑陀螺效应和剪切效应,运用转子动力学和有限单元法的思想,建立旋转弹箭横向振动的有限元方程和频率方程.利用该频率方程,分别采用Rayleigh梁和Timoshenko梁模型对某旋转弹箭进行模态分析,对不同梁模型下的横向振动进动频率进行对比,并讨论弹箭转速和长径比对模态频率的影响.     

高速船舶结构设计中流体冲击载荷的数值计算

采用混合欧拉－拉格朗日数值方法计算高速船舶撞水时的流本冲击载荷,基于定理,采用线性边界元方法和非线性液面修正技术,考虑船舶的实际形状,数值模拟了肥大船型和球鼻艏船型的二维撞水过程,计算得到高速船舶实际撞水状况的流体冲击载荷大小及其分布,与实验结构吻合,为进一步安全设计高速船舶结构了理论基础。     

计入剪切变形板的自由振动求解方法

利用边界元法和有限元法混合分析计入剪切变形板的自由振动,引入Reissner型板自由振动基本方程,得出弯曲静力基本解,进而离散域内惯性力积分项,导出板自由振动的代数特征值方程,从而可求出固有频率及相应的振型。以四边简支方板对比分析、实验,证实计算精度可提高一阶,同时该方法具有无须对插值函数求一阶导数的优点。     

增速箱系统动态激励下的响应分析

齿轮啮合动态激励是齿轮系统产生振动和噪声的基本原因，齿轮系统在内部动态激励下的响应分析，对齿轮系统的设计和使用具有重要的意义。针对增速箱系统，采用三维接触有限元法得出啮合齿对的时变刚度曲线，根据齿轮精度级确定的齿轮偏差模拟得出齿面误差曲线，得出了刚度激励和误差激励。应用Ⅰ-DEAS软件建立了增速箱有限元动力分析模型，分析计算出了增速箱的固有频率和箱体、传动轴的动态响应。结果表明，增速箱系统在使用中不会引起共振，且振幅不大，能满足系统的使用要求。     

应用DDM/FEM/BEM混合法计算各向异性介质柱电磁散射

应用重叠型区域分解法（DDM）结合有限元（FEM）和边界元法（BEM）计算二维各向异性介质柱电磁散射.对介质柱外的无限大区域采用边界元法分析,将介质柱所在区域分解为若干个重叠的子域,每个子域用有限元法分析,各子域间通过传输条件进行耦合.为了提高计算速度,引入了多波前法求解有限元方程,并用内观法结合多波前法解有限元和边界...     

全封闭型桅杆的振动模态分析

以船舶非桁架结构形式的全封闭型桅杆作为研究对象，利用三维有限元方法，对其固有频率及振形进行了较为详细的数值分析，获得了关于这种复杂结构形式桅杆振动特性的有意义的结果．