隐伏岩溶区小净距隧道爆破振动规律

为研究隐伏岩溶区小净距隧道开挖及爆破振动对施工安全的影响规律,以贵州省里平II号隧道工程为依托,以隐伏岩溶区小净距隧道为研究对象,通过LS-DYNA对不同工况进行数值模拟及分析,得到了爆破振动效应下围岩的应力分布和位移变化情况,总结了隧道爆破地震波沿隧道轴向及衬砌环向的速度衰减规律,分析了振动速度峰值随溶洞直径大小及溶洞隧道距离大小的变化规律。研究结果表明：当溶洞直径一定时,围岩竖向位移、隧道拱顶监测点振动速度峰值随着溶洞与隧道之间距离的增大而减小;当溶洞与隧道之间的距离一定时,围岩竖向位移、隧道拱顶监测点振动速度峰值随溶洞直径的增大而减小;里平II号隧道中溶洞直径为2m且溶洞与隧道之间的距离为3m时,先行洞初衬最大主应力超出了混凝土抗拉强度,故爆破开挖前应对该位置进行加固处理,确保施工安全。可见,其分析结果可为指导隐伏岩溶区小净距隧道爆破施工提供可靠依据。     

金字塔型波纹薄壁管抗撞性分析和优化

 为提高薄壁结构吸能元件的抗撞性能,在传统的光滑圆柱壳表面添加金字塔型波纹。基于显式有限元技术, 应用LS-DYNA软件对这种新型的金字塔型波纹薄壁管进行抗撞性分析。采用Fibonacci搜索方法搜索该波纹管的正多边形截面的最佳边数,以波纹的高度和倾角为设计变量,以结构的吸能为优化目标建立优化模型。采用响应面法拟合目标函数,进行优化设计。半径为40mm的波纹管算例的优化结果表明,金字塔型波纹管在截面为正十一边形、波纹高度为80mm、金字塔形波纹的顶点到中心轴的距离为38.92mm时吸能最大,吸能能力比光滑表面的圆截面结构提高31.88%。新提出的波纹结构可用于实际吸能元件的设计,并为进一步研究奠定基础。     

热连轧圆钢成品孔型的有限元分析

根据Φ16 mm圆钢的轧制规程,运用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA大变形弹塑性显式分析动力学模块,对终轧机架在分别采用双半径圆弧和切线扩张角两种成品孔型条件下的热连轧过程进行有限元模拟.对比分析了同一轧件在不同孔型中的金属流动特性和应力应变分布规律. 结果表明,有限元模拟结果与实际生产过程相吻合;对同样采用30°扩张角的两种孔型而言,轧件在双半径圆弧成品孔型中的表面受力和总体应变分布更为均匀;轧件在成品孔型的圆弧扩张部位受到的应力较大,使轧辊轧槽表面磨损不均;采用材质硬度更高的成品轧辊,可以降低轧槽表面的磨损程度,延长轧辊孔型的使用寿命,节约生产成本.     

基于H-J-C模型的水化页岩破碎有限元分析

针对页岩地层钻井过程中钻井液对页岩水化作用的问题,提出了基于H-J-C模型的页岩含水饱和度与钻头破岩效率对应关系研究方法,开展了页岩含水饱和度对页岩力学特性影响规律的室内实验。通过室内实验研究发现:页岩含水饱和度对页岩强度、弹性/剪切模量、泊松比等宏观力学参数影响较大,得到不同饱和度工况下水化页岩力学参数值。借助LS-DYNA有限元软件,基于页岩破坏的H-J-C模型,利用室内实验得到的水化页岩的力学参数,模拟了钻头破碎页岩的动态过程。对水化页岩的应力变化、破碎形态、破碎效率进行了研究。结果表明:随着页岩含水饱和度增加,页岩强度降低,钻头破碎岩石的效率增加,当页岩含水饱和度从0.05增加到0.4时,钻头破碎岩石的效率增加了3.3倍。     

混凝土桩锤击施工时层裂破坏的有限元分析

对混凝土桩锤击施工中出现的桩身层裂破坏现象进行分析。应用大型有限元计算软件LS-DYNA对混凝土桩在软土地基中锤击施工时的破坏现象进行模拟,结合一定的理论模型讨论,分析打桩过程中产生层裂破坏现象的各种影响因素。分析结果表明：应力波的入射压缩和反射拉伸直接影响桩身裂缝的开展情况。研究结果对混凝土桩的设计、制造与锤击施工有一定的指导作用。     

盘形滚刀破岩力影响因素研究

盘形滚刀破岩力是决定滚刀使用性能的关键因素,论文采用有限元软件LS-DYNA模拟盘形滚刀破碎岩石过程,研究盘形滚刀结构参数与工作参数等对破岩力的影响特性,并在100T盾构刀具回转切削性能测试实验台上进行实验,通过仿真及实验研究表明:贯入度与切削速度对盘形滚刀破岩力的影响十分显著,而刀刃宽度影响最小,对比转速为3.6r/min与转速为1.0r/min时滚刀切削力,其中垂直力增大了29.2%、侧向力增大了51.3%、滚动力增大了21.9%.     

基于有限元法的引信保险机构动态特性分析

针对保险机构的解保失效,在对实测过载信号进行详细分析的基础上,介绍了通用机械引信保险机构的构造和工作原理,建立了动力学模型,并将不同过载的实测出炮口数据以不同方向施加到仿真模型上,利用有限元软件ANSYS中的LS—DYNA模块对保险机构进行动力学仿真。结果表明,该底排弹引信在出炮口瞬间承受的大过载以及在过载中叠加的大量的高频振荡信号是导致底排弹在出炮口瞬间早炸的主要原因。     

棒材热连轧椭圆-圆孔型应变分布的有限元模拟

采用大变形弹塑性有限元法的显式动力学模块（ANSYS／LS—DYNA）对棒材热连轧时椭圆-圆孔型的应变场进行了有限元模拟。得到的应变分布规律，无论是“椭进圆”还是“圆进椭”均与理论结果一致，这表明利用ANSYS／LS—DYNA求解孔型中轧制的三维变形问题可为提高产品的尺寸精度提供设计依据；轧件头尾两端不但变形剧烈，而且变形不均严重，这是刚塑性交界面及外端的影响所致；利用有限元法求解椭圆-圆孔型中的三维变形问题可清楚地显示出轧件在孔型中金属的流动状态，这对提高棒材热连轧的稳定性具有重要的参考价值。     

短芯棒拔制有限元分析

借助ANSYS软件显式动力模块建立了钢管与内外模具的三维有限元模型，动态模拟了短芯棒拔制的整个过程，研究了模锥角、摩擦系数、壁厚等工艺参数对拔制力的影响，并根据得到的应力分布规律分析了生产中拔断等实际问题的机理．与空拔相比较，在短芯棒拔制过程中，纵裂现象一般不会发生，由于钢管轴向应力在横截面上分布均匀，一般也不会出现以局部破坏形式出现的横裂现象．本文所建立的拔制力分析模型经与实验结果比较，达到了较好的吻合，可为优化模具结构和进行短芯棒拔制工艺设计提供了依据．     

一种新型上部结构的客车侧翻安全性分析

以某传统"五大片"式客车车身上部结构为基础,设计一种新型整体式"U"型梁客车车身上部结构.根据ECE R66法规要求,建立了2种车身上部结构方案的整车侧翻有限元模型.对客车车身局部骨架刚度试验进行模拟分析,检验了模拟计算的可靠性.采用显式非线性有限元求解器LS_DYNA对客车侧翻过程进行模拟分析.利用ADAMS软件计算出客车侧翻撞击地面时的线速度和角速度,作为侧翻模拟分析的初始条件.研究结果表明,两种车身上部结构方案的客车都能满足ECE R66法规关于乘员生存空间的要求;与传统"五大片"式客车相比,整体式"U"型梁客车车身上部结构将更多的碰撞能量传递给顶盖骨架和非碰撞侧侧围骨架,使得碰撞侧侧围骨架吸能减少,侧窗立柱的变形量减小,提高了客车的侧翻安全性.