基于ANSYS的预应力筋张拉顺序数值模拟及优化

后张法预应力混凝土构件在预应力筋进行张拉时,一般基于对称张拉的原则,确定张拉顺序.采用有限元程序对某大型后张法预应力构件的张拉过程进行了仿真模拟.基于2种不同张拉顺序的方案,计算出2种张拉顺序对构件应力和变形的影响,并对张拉顺序进行了优化.该方法可为类似大型预应力构件的张拉顺序提供一个参考.     

砂土海床海底管道贯入的数值模拟

为预测砂土海床海底管道贯入深度,在ABAQUS下建立了砂土海床海底管道贯入的耦合欧拉-拉格朗日有限元模型,模拟海底管道在风浪流及自重等荷载作用下贯入砂土海床的过程,研究了管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角、剪胀角及弹性模量对管道贯入深度的影响。结果表明,在海底管道贯入过程中,管道两侧海床隆起,在海床土体内形成了自管道底部延伸至海床表面的连续滑动面,砂土破坏表现为整体剪切破坏形式;管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角及剪胀角均会影响砂土海床海底管道贯入深度,其中砂土内摩擦角对海底管道贯入深度影响最大,而砂土弹性模量则对海底管道贯入深度没有显著影响。海底管道贯入阻力随管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角和剪胀角增加而呈幂函数增大。所提海底管道贯入深度预测公式考虑了管-土界面相互作用和砂土力学特性的影响,能准确预测砂土海床中管道的贯入深度,可为砂土海床海底管道在位稳定性评估提供基础数据。     

吸力贯入式板锚锚眼位置优化的宏单元分析

为确定吸力贯入式板锚锚眼最优位置,建立了预测SEPLA旋转上拔过程的宏单元模型,在Matlab下编制了相应的计算程序,分析了板锚锚眼切向偏心、法向偏心和泥面角对SEPLA的埋深损失、承载力及板锚旋转角的影响.结果表明:随着切向偏心比增加,板锚的旋转角和锚眼角近似线性增大,板锚埋深损失先减小后增加;随着切向偏心比增加,锚链作用线与板锚平面之间的夹角逐渐减小,这不利于发挥板锚的承载作用.随着法向偏心比增加,旋转角减小,且减小速率逐渐趋缓,当法向偏心比为0.6时,再增加法向偏心比,旋转角基本不变,锚链拉力方向与板锚近似垂直,有利于板锚承载;随着法向偏心比增加,板锚承载力系数增加,但增加速率逐渐趋缓.当板锚的法向偏心比为0.6后,承载力系数基本不再增长;随着泥面角增加,板锚的埋深损失、旋转角和锚眼角都增加,但锚链作用线与板锚的夹角不变,板锚的承载能力也基本不变;SEPLA板锚的切向偏心比不宜超过0.1~0.2,法向偏心比宜为0.6,泥面角宜为30°.     

吸力贯入式板锚安装过程与承载特性变化规律

在宏单元模型的基础上编写了吸力贯入式板锚(Suction Embedded Plate Anchor, SEPLA)旋转上拔过程的Fortran计算程序,分析了锚眼的切向偏心和泥面角对SEPLA的埋深损失、承载力及板锚旋转角的影响.结果表明: SEPLA的锚眼应设计在板锚中心下方0.2B~0.4B(B为矩形锚板的宽度);随着泥面角的增加,埋深损失增加,但板锚稳定时的承载力系数变化不大,泥面角对锚板承载力系数的影响很小;切向偏心比对SEPLA的承载力影响很大,随着切向偏心比的减小,SEPLA的最大和最终承载力系数减小,当切向偏心比大于0时,最终承载力系数随着旋转角的增加,先快速增长,而后增长速率趋缓,当切向偏心比小于0时,最终承载力系数随着旋转角的增大而增大,到达极值后又开始衰减.     

海底管道边界条件类型及其对走管行为的影响

针对深海海底管道两端通常与井口、悬链线立管、器管收集器等相连,管道端部边界条件复杂的情况,为了探究不同的管道边界条件对走管行为的影响,将海底管道端部边界条件简化为3种类型,即类型Ⅰ两端水平力、类型Ⅱ一端水平力一端倾斜力和类型Ⅲ一端弹性边界一端水平力,建立不同边界条件下海底管道走管数值模型,对比分析不同类型边界条件下海底管道走管行为。结果表明：类型Ⅱ边界条件与类型Ⅰ相比,随着管道端部拉力倾角增加,管道轴向拉力减小,走管量也减小,管道拉力倾角从0°增至60°,最大轴向拉力减小6.73%,走管率减小50%,这意味着悬链线立管形态改变,使得作用于海底管道的拉力方向改变,相应的海底管道走管量也随之改变;类型Ⅲ与类型Ⅰ边界条件相比,类型Ⅰ边界条件下海底管道走管率为恒值,随着升降温循环次数的增加,海底管道走管量近似线性增长;类型Ⅲ边界条件下海底管道走管率受器管收集器弹性刚度影响,弹性刚度越大,第1次升降温循环走管率越大;随着升降温循环次数增加,管道走管率快速衰减,直至为0,类型Ⅲ边界条件下多次升降温循环最终走管量通常小于类型Ⅰ。3类边界条件下海底管道走管行为差异很大,可为实际工程中分析海底管道端部边界条件类型、选定合适的边界条件提供参考。     

马尔代夫海域大型海洋浮体模块选型及优化

以马尔代夫海域为工程背景,开展了大型浮体模块关键设计参数及内部结构布置型式研究.基于数值模型,分析了浮箱式模块不同浪向角下水动力响应,明确了模块优选纵横比及尺寸参数.提出了纵横板式、框架式和双壳式3种模块内部结构布置型式,对比分析了波浪荷载作用下模块结构应力及变形特点.采用增设T形肘板方式对纵横板式模块局部结构进行优化...     

组合荷载作用下平板锚承载能力的数值预测

为预测组合荷载作用下平板锚的承载力,假设锚-土之间不脱离,在ABAQUS下建立了法向力、切向力和弯矩共同作用的平板锚运动变形数值模型。与极限理论解对比,证明了上述数值模型的正确,并利用其计算了法向力、切向力和弯矩组合荷载作用下板锚的极限承载力,利用Murff模型拟合了组合荷载作用下板锚的极限承载力包络面。结果表明,Murff模型能较好地拟合组合荷载作用下板锚的极限承载力包络面。     

坠物撞击海底管道损伤的BP神经网络预测模型

为预测坠物撞击饱和黏土海床上海底管道的损伤，建立了坠物撞击下饱和黏土海床与海底管道相互作用的动力有限元模型，结合海底管道实际工作条件的变化范围，分析坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压、海床土不排水抗剪强度6个参数对海底管道损伤的影响规律，将6个参数作为输入层参数，以管道损伤作为输出参数，将数值模拟结果作为训练样本，通过学习和训练构建形成了海底管道损伤预测的BP神经网络模型。研究结果表明：坠物撞击能量越大，管道损伤越大，管道损伤增长速率随坠物撞击能量的增大而趋缓；管道直径、壁厚、内压、管道屈服强度增加，管道损伤减小；饱和黏土海床不排水抗剪强度越大，管道损伤越大。建立的海底管道损伤BP神经网络预测模型，仅需要坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压和海床土不排水抗剪强度6个参数，模型简单、便捷，能够较好地预测饱和黏土海床海底管道受坠物撞击的损伤，数值算例涵盖了常见饱和黏土海床海底管道的工作条件，具有很好的适用性，为海底管道损伤预测提供了新思路。