基于梁-梁接触理论的管柱屈曲分析

为探究长直管柱在井下复杂工况下的屈曲形式,进行基于梁-梁接触理论的管柱屈曲分析研究。利用梁-梁接触理论对考虑剪切弯曲变形的梁进行离散化,使用管-管接触单元建立管柱变截面摩擦接触有限元模型,并用此方法针对分层采油井实际井况建立管柱有限元分析模型。结果表明,分层采油管柱在井下复杂的受力环境下会发生不等距复合屈曲,在考虑摩擦的情况下管柱的屈曲构型不再是标准的正弦线或是螺旋线构型,并利用磁定位数据验证了计算结果的可靠性。     

风载引起斜拉桥的非线性横向扭转屈曲

用有限单元法计算大跨度斜拉桥在与位移相关风载作用下非线性横向扭转失稳的临界风速。提出了考虑三个风载分力及几何非线性影响时，计算风载引起的横向扭转屈曲的分析模型。将特征值分析与改进的风速限值算法联合用于自动计算临界风速。结果表明：与一般非线性扭转分支及线性横向扭转屈曲相比，考虑与位移相关的三个风载分力及几何非线性影响的横向扭转失稳分析模型，将导致临界风速的显著减小。     

基于伸臂桁架多尺度模型的超高层建筑地震灾变评估

针对伸臂桁架斜腹杆在地震灾变过程中发生塑性屈曲,而宏观梁单元很难模拟塑性屈曲引起的承载力和刚度退化这一问题,以典型伸臂桁架试验为基础,在兼顾计算效率和精度的前提下,提出了基于梁单元和壳单元的伸臂桁架多尺度有限元模型;建立了典型超高层建筑的多尺度有限元模型,研究伸臂桁架塑性屈曲对地震灾变全过程的影响.结果表明,伸臂桁架多尺度模型能较好地预测初始刚度、屈服承载力以及塑性屈曲引起的承载力和刚度退化,且具有较高的分析效率;在进行超高层建筑地震灾变模拟时,不考虑伸臂桁架的塑性屈曲,会高估伸臂桁架的耗能能力,低估核心筒和巨柱的损伤程度,最终影响结构的倒塌模式并高估抗倒塌能力.     

基于改进IMK滞回规则的弯矩-曲率退化模型研究

提出一种基于改进IMK(Modified Ibarra-Medina-Krawinkler,ModIMK)滞回规则的RC柱弯矩曲率模型,并用于定义OpenSees中Beam With Hinges单元塑性铰区的截面.提出的RC柱截面弯矩曲率骨架曲线为三折线模型,给出了骨架曲线关键点计算方法.对62根RC柱试验值与计算值进行统计分析发现,其对RC柱屈服位移和纵筋屈曲时的位移都能进行准确地预测.采用的ModIMK滞回规则能考虑强度和刚度退化,以此模拟在反复荷载下塑性铰区强度和刚度退化.对RC柱低周往复试验和振动台试验的数值模拟与分析结果表明,所建立的弯矩曲率模型结合塑性铰单元可准确地模拟RC柱在地震下的响应.     

后屈曲复合材料加筋壁板的破坏预测方法

建立了复合材料加筋壁板屈曲和后屈曲有限元分析模型.该模型采用实体单元有效模拟筋条和蒙皮之间的连接.连接界面采用二次应力准则作为损伤起始判据、混合能量准则作为损伤扩展判据,并自定义损伤变量实现刚度非线性衰减.复合材料壁板采用断裂面准则作为失效判据,该判据能有效判断基体的失效.基于ABAQUS动态显示分析步,模拟了复合材料加筋壁板在压缩载荷下屈曲和后屈曲的过程,有限元分析结果与试验数据对比良好,证明了该方法的有效性.     

一种单电子晶体管的Spice模型

基于单电子晶体管数学分析模型，提出了它的Spice模型。该模型由一个电压控制电流源、一个电压控制电压源和一个电压源构成。与半分析模型相比较，该模型准确地表现了单电子晶体管的I-V特性。利用该模型，分析了单电子反相器和改进了二叉判别图基本单元。     

高宽比较大的扣件式钢管脚手架整体稳定性研究及应用

分析了高宽比较大的扣件式钢管脚手架的受力特点,用弹簧单元替代直角扣件这种特殊的半刚性连接方式,引入弹簧单元的伸缩系数及转动刚度,建立了线弹性格构式柱计算模型,利用半刚性连接的钢框架模型计算单位水平力作用下层间相对位移,推导出该模型的失稳屈曲荷载计算公式.对高宽比等于27.3的扣件式钢管脚手架,采用MIDAS GEN有限元软件建立模型进行数值分析,获取失稳屈曲荷载值,并对比简化计算结果,可知公式的计算精度能满足工程设计及校核的需要.     

高宽比较大的扣件式钢管脚手架整体稳定性研究及应用

分析了高宽比较大的扣件式钢管脚手架的受力特点,用弹簧单元替代直角扣件这种特殊的半刚性连接方式,引入弹簧单元的伸缩系数及转动刚度,建立了线弹性格构式柱计算模型,利用半刚性连接的钢框架模型计算单位水平力作用下层间相对位移,推导出该模型的失稳屈曲荷载计算公式。对高宽比等于27.3的扣件式钢管脚手架,采用MIDAS GEN有限元软件建立模型进行数值分析,获取失稳屈曲荷载值,并对比简化计算结果,可知公式的计算精度能满足工程设计及校核的需要。     

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。     

机织物悬垂屈曲的数值模拟

开发虚拟服装试衣系统需模拟织物的悬垂和屈曲，而采用正交异性力学模型不适合织物．为此，笔者基于织物的细观力学模型，用有限元方法来模拟方形织物片铺在圆桌面上的悬垂和屈曲，该细观模型描述了织物由于其细观编织结构而特有的力学性质．织物片用8结点壳单元离散，这种壳单元被特别设计，能描述织物片在悬垂中发生的大转动．对织物片的屈曲模态进行了分析，对其后屈曲变形进行了计算，也进行了方形织物片的悬垂和屈曲实验．模拟结果和实验的观测结果很一致．该研究为虚拟服装试衣系统的开发奠定了基础．     

夹杂尖端奇异性场的新型杂交元分析

提出了一种夹杂尖端邻域杂交元模型,与全域杂交应力元结合,求解夹杂尖端的奇性应力场的数值解. 利用高次内插有限元法求解特征问题, 得到反映夹杂尖端场奇异性状况的特征值和特征角分布函数;利用Hellinger-Reissner 变分原理以及特征问题的解,推导夹杂尖端邻域的单元矩阵.模型只考虑夹杂尖端邻域的边界, 避免了在夹杂尖端划分高密度网格. 采用正方形夹杂作为算例, 数值结果显示了良好的精确性.     

小箱梁桥虚拟横梁建模法中虚横梁间距选取研究

利用大型有限元通用软件MIDAS对40m跨小箱梁桥建立实体单元模型和虚拟横梁单元模型,针对不同虚横梁间距模型分别计算了6种荷载工况下的跨中竖向位移,并与实体单元模型跨中竖向位移相比较,得出虚横梁间距为1/10～1/8跨长时,与实体单元的误差最小,建模时依据该结论取虚横梁间距.此结论也可以供其他跨径小箱梁桥建模计算时参考.     

具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构性能的非线性有限元模拟

采用ABAQUS软件中非线性分析常用实体单元C3D8R模拟混凝土框架和砌体填充墙、杆单元T3D2模拟钢筋、弹簧单元SPR INGA模拟框架和填充墙体的连接,建立了有限元非线性分析模型。对1榀裸框架结构模型和4榀具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型的性能进行了非线性有限元模拟,并与试验结果进行了比较。分析表明,理论值与试验值符合较好,说明建立的有限元分析模型可以较好地模拟砌体填充墙框架结构的性能,为进一步分析这种结构的性能提供基础。     

MW级复合材料风电叶片的振动特性与应力分布

针对目前风电叶片有限元模型存在铺层不合理的问题,以某1.5 MW风电叶片为研究对象,利用Solidworks软件生成叶片三维模型;再将其导入大型有限元软件Abaqus中,按照叶片铺层理论进行分区域铺层,生成叶片有限元模型,使其更接近叶片的真实铺层状况;在有限元数值计算中,分析了叶片的振动特性以及在50 m/s的极限风速下的应力分布特征.结果表明,叶片模型在模态、强度、刚度三个方面均满足设计要求,叶片的危险截面位于距叶尖约13处,应力主要分布于叶片展向的13~23处,且主要承载结构为主梁和腹板.     

堆积覆盖层边坡开挖致滑现场试验及三维数值模拟

以一堆积层边坡开挖致滑现场试验为基础，根据试验场地实际情况建立了三维有限元模型，模拟分析堆积层边坡在开挖作用下的变形特征，得到了试验观测点ZK1，ZK2和ZK3顺坡方向的水平位移随开挖深度的变化规律．将其与实际结果进行比较表明．两者具有很好的一致性，证明采用数值计算技术可以较好地模拟边坡破坏过程中的位移、破坏范围和滑动面位置等情况．     

基于频率约束的连续体拓扑优化方法的研究

基于有限元方法,探讨了单元对系统特征频率的敏感度分析方法,得到了对系统特征频率贡献最小单元的敏感度计算公式.建立了以第1阶固有频率为约束,以结构件质量最小为目标函数的优化模型.在算例中通过对结构件进行有限元模态分析和试验模态分析,保证了模型的正确性.在分析的基础上,根据结构设计的要求,采用Optistruct对结构件进行了拓扑优化.通过拓扑优化,在理想状况下,结构件的质量大幅度地减小,获得了满足设计要求的结构件材料的重新分布图.     

256元线列热敏探测器并行前置放大器设计

256通道并行前置放大器是静止轨道地球辐射探测仪的一项关键技术.对256元线列热敏探测器前放设计方案、电阻跨导放大器设计及前放噪声模型进行了详细论述,并给出了仿真计算结果.     

钢丝绳直线段有限元建模与分析

利用Patran软件设计了1×6钢丝绳直线段股和独立绳芯钢丝绳的有限元模型,利用Nastran进行了有限元分析,计算中考虑了一端固定、一端轴向旋转情况下钢丝绳的载荷与应变的关系和股内各钢丝分载荷情况.对比有限元分析结果、理论计算结果和实验结果发现,三者间误差均在容许范围内,验证了本文有限元模型的有效性.     

大比例缩尺模型振动台试验及有限元分析

为研究复杂结构的抗震性能,进行了一幢钢框架-支撑结构体系1/20缩尺模型的地震振动台试验,试验测试了模型结构的动力性能和结构地震反应.同时,利用ANSYS软件建立了有限元分析模型,并对试验模型结构进行了动力弹塑性时程分析,就模型的频率、位移反应和应变反应进行了对比,计算结果和试验结果吻合较好,验证了有限元模型的可靠性.     

施工支架施工过程模拟和横向分布系数计算

以南江大桥为工程背景,建立平面杆系模型,分别计算施工支架分四个施工阶段施工和一个阶段施工的内力.然后建立桥墩和箱梁混凝土实体模型,施工支架用桁架单元模拟,分析施工支架的荷载横向分布系数.研究结果表明,不考虑施工过程的影响,得到支架的计算结果误差约为13 %,当箱梁腹板的重心偏向支架外侧,且支架的荷载横向联系的刚度较弱时,应考虑横向分布系数的影响.