多点成形有限元参数化建模的研究

介绍了多点成形的基本原理、有限元参数化建模的流程和计算基本体高度的方法,利用ANSYS/APDL开发了多点成形有限元参数化建模程序,通过VC++编写了友好的参数输入界面,使得在进行多点成形数值模拟研究中仅需输入一些相关参数即能建立不同类型的有限元模型,即参数化建模,从而避免了很多繁琐的建立有限元模型的工作,并利用该程序分别建立了发动机罩以及轿车顶盖的多点成形有限元模型。     

独塔斜拉桥桥塔反应谱分析

摘要：本文对独塔双索面斜拉桥门形桥塔进行反应谱分析,分别建立斜拉桥桥塔裸塔有限元模型和在全桥分析中的桥塔有限元模型,并计算两模型在E1地震作用下的内力和位移,比较和分析两种模型的内力和位移的异同及分布规律,以及分析两个模型分别在纵桥向、横桥向及竖向地震作用下的内力和位移分布规律。     

基于变形协调原理的多塔斜拉桥非边塔纵向抗推刚度

为深入探寻多塔斜拉桥刚度特征,将斜拉索对桥塔的约束比作弹簧刚度这一理念引入多塔斜拉体系.选取多塔斜拉桥的最典型形式——三塔斜拉桥建立弹簧刚度等效模型,基于变形协调原理,求解多塔斜拉桥非边塔纵向抗推刚度,对推导的公式进行算例验证,并分析结构主要参数对桥塔纵向抗推刚度的影响.研究结果表明:对非边塔左跨施加均布荷载时,本文推导公式的非边塔塔顶偏位解与已有文献有限元解间的误差在6.82%以内,说明本文推导的非边塔纵向抗推刚度公式能够反映多塔斜拉桥桥塔的刚度特征,符合多塔斜拉桥概念设计的要求;非边塔纵向抗推刚度与桥塔自身刚度、主梁刚度、拉索与主梁夹角、拉索线刚度和桥塔拉索锚固间距等因素有关.     

考虑边界条件约束和参数灵敏度的斜拉桥有限元模型修正

为了给五河口斜拉桥的桥梁健康监测提供一个基准的有限元模型,利用环境振动激励对斜拉桥进行了模态试验,得到了五河口斜拉桥模态参数测量值.根据设计图纸,建立精细、参数化的斜拉桥有限元模型,进行了模态分析,并将试验测量值和有限元分析值进行了匹配.对模型修正参数进行了灵敏度分析,选择了那些对目标函数和状态变量比较敏感的参数,尤其是边界条件,参与模型修正.研究表明,基于环境振动得到的模态试验测量值反映了建成后的五河口斜拉桥基本动力特性,有限元分析结果和模态试验结果匹配时出现错位,对参数施加了约束后,修正后的有限元模型更加接近实际结构,各参数修正后的物理意义明确.边界条件刚度应当作为修正参数,其修正结果反映了桥梁的实际情况.     

漂浮式独塔斜拉桥竖弯刚度评估新方法

斜拉桥的竖弯刚度评估一直是桥梁动力学研究的一个热点问题.基于斜拉桥中拉索对桥面梁起弹性支承作用的受力特点,针对漂浮式独塔斜拉桥竖弯刚度评估问题建立了一个新的评估方法:建立漂浮式独塔斜拉桥新的三梁离散弹簧整体动力学模型,以及相应动力学理论,利用传递矩阵法进行求解,从而对漂浮式独塔斜拉桥的竖弯刚度进行评估.在三梁离散弹簧模型中,将斜拉索视为无质量弹簧,将桥塔视为考虑轴力影响的欧拉柏努利梁,将桥面从与桥塔交接处截开为两根欧拉柏努利梁.最后通过算例分析和有限元计算结果的对比,表明本文提出的评估方法具有较高的精度和效率,可应用于工程设计中的计算和刚度评估.     

桥塔附近油罐车火灾和爆炸联合作用下斜拉桥动力响应

首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了一座双塔钢斜拉桥三维空间有限元模型,分析了桥塔附近油罐车火灾单独作用下斜拉桥的温度分布特征和结构响应;其次,验证了综合考虑高温软化效应和高应变率效应的钢材本构模型可靠性,分析了桥塔附近火灾和爆炸联合作用下斜拉桥关键构件的局部破坏特征和桥梁整体位移响应;第三,研究了燃烧时间和爆炸当量对桥塔在火灾下抗爆性能的影响;最后,分析了桥塔在火灾和爆炸联合作用下的倒塌过程。研究结果表明：由于热膨胀效应,火灾在短时间内便可导致桥塔等受压构件的应力迅速增大;火灾初期,桥塔受火侧产生远离火灾方向的侧向位移,随着火灾继续发展,桥塔受火侧的承载力逐渐下降,桥塔受火侧的侧向位移逐渐向火灾方向发展,最大达到了0.21 m;火灾燃烧时间越长或爆炸当量越大,桥塔在火灾爆炸作用下产生的局部破坏越严重;合理布置横隔板可有效提高桥塔的抗爆性能;火灾和爆炸联合作用下,桥塔整体产生朝向爆炸源方向的侧向位移,随着燃烧时间延长,桥塔在爆炸荷载下产生的侧向位移逐渐增大。     

斜拉桥动力特性分析

有限元模型对桥梁质量和刚度分布模拟是否准确,直接影响桥梁的动力分析结果.本文对斜拉桥的索、桥塔、主梁等结构的已有建模方法进行了探讨和评述.针对斜拉桥特点,采用三维梁单元、板壳单元、杆单元等建立大桥的有限元空间分析模型,进行结构动力特性分析.将计算结果与实桥脉动测试结果进行比较,结果显示与实测结果相当吻合,进一步验证了模型的有效性,同时也为大桥进一步进行链康监测的研究提供了依据.     

列车荷载作用下高速铁路矮塔斜拉桥动力分析

为分析不同列车速度对大跨度矮塔斜拉桥的动力响应,以新建福厦客专雷公山特大桥为背景,基于midas civil建立该桥的有限元模型.根据中国高速铁路客车机车CRH380A的相关参数,利用移动荷载时程分析模拟列车过桥时的荷载.分析不同工况下主梁以及桥塔,斜拉索应力的动力响应.结果表明:车辆行驶方式和车速对桥梁动力响应有较大...     

斜弯独塔混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为研究斜弯独塔混合梁斜拉桥在成桥状态下受结构设计参数的影响程度,对结构设计、施工监控和关键控制量制定等提供参考,以张家口纬二桥为工程背景,建立有限元模型。基于结构参数敏感性分析的摄动原理,引入敏感度分析指标,选取塔梁固结处弯矩值、桥顶纵向位移值、背索索力、主梁最大挠度为控制目标,对桥梁钢混结合段位置、桥塔局部温度荷载、斜拉索初拉力和背索竖向倾斜角度等结构参数进行敏感性研究。分析结果表明：桥梁钢-混结合段位置、斜拉索初拉力、背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥主梁挠度和桥塔线形影响较大。其中,混凝土梁和钢梁的跨度比变化15.73%,塔顶纵向位移、主梁最大挠度将分别变化30.3%和29.4%;桥塔局部温度荷载主要影响此类桥塔的纵向变形,对桥塔受力敏感度较低;背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥影响最为显著,背索竖向倾斜角度变化7%,塔顶纵向位移较初始位置最大变化也达到205.8%。     

基于新型SMA-粘滞阻尼器的斜拉桥振动控制研究

基于N iTi形状记忆合金(SMA)丝和成品粘滞阻尼器设计研制了一种新型SMA-粘滞阻尼器,并将其应用于一大跨度斜拉桥的振动控制;建立了SMA粘滞阻尼器—大跨度斜拉桥的动力有限元计算模型,计算结果表明:和普通粘滞阻尼器相比,文章所设计的SMA-粘滞阻尼器的耗能减振效果更为明显,能有效地降低大跨度斜拉桥桥塔和主梁在简谐振动和地震作用下的位移幅值.     

Research on parametric modeling and computing of multi tower suspension bridge based on ANSYS

Based on FEM (finite element method) program ANSYS and the OpenGL graphics, this paper develops the parametric modeling module and the computing module of the multi-tower suspension bridge, the modules being embedded into the ANSYS system, and the parametric modeling module parameters can be entered by way of interface, which can fast establish a multi-tower suspension bridge model. Calculation module can establish load conditions for the features of road bridge and specifications, in which multiple conditions can be defined and solved automatically. Post-processing part of the solution also serves the results of the subtotals and selects the output, so that the results of the output and finishing work have become more convenient and easier, and also the results can be saved in word, excel and other different file types.     

大跨径三塔缆索承重桥梁力学参数敏感度分析

建立了主跨为1 400m的三塔悬索桥、三塔斜拉桥和三塔斜拉-悬吊协作体系3种桥型的有限元分析模型.考虑几何非线性效应,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)编制了计算程序,分析了主梁的最大挠度、索塔塔顶最大位移及主缆抗滑移系数对主梁刚度、索塔刚度、塔梁约束刚度、矢跨比、中央扣等参数的敏感程度,并进一步确定了主梁刚度和索塔刚度合理取值范围.结果表明:主梁刚度对悬索桥影响较小;主塔刚度是3种桥型的核心参数;塔梁约束可改善3种桥型的力学性能;减小矢跨比或设置中央扣可提高结构刚度,但会降低主缆抗滑性能.     

某新型索塔结构的力学性能模型试验与理论分析

桥梁模型试验是研究复杂桥跨结构或复杂构造细节的重要手段之一。主要介绍了某新型桥塔结构的模型试验及其施工工艺研究,并用大型有限元计算软件ANSYS重点对索塔模型的塔柱、横梁部分进行受力分析,并与桥塔模型试验结果对比。从理论与试验两方面都证明桥塔设计安全合理。     

桥塔纵向作用下悬索桥主缆的非线性参数振动

研究特大悬索桥施工过程中主缆非线性参数振动问题.综合考虑主缆垂度、大变形引起的几何非线性等因素,将桥塔塔顶振动考虑为主缆的参数激励项,利用Newton定律建立的主缆参数振动控制方程,运用Galerkin和多尺度方法对主缆参数振动进行了理论分析,以某悬索桥中的主缆为例,运用有限元程序计算了桥塔的前20阶频率,通过桥塔与主缆的第一阶面内频率匹配,0号桥塔的第11,13阶振动及3号桥塔的第4阶振动激发主缆参数振动的可能性最大,数值分析了主缆发生参数振动时的位移时间历程和索力变化规律.研究结果表明,当桥塔的局部振动频率约为主缆振动频率的2倍左右时,主缆容易发生参数振动,发生参数振动时,位移响应显著,缆索张力增量很小.     

槽型断面梁斜拉桥塔梁墩固结区受力特性研究

为增大桥梁纵向刚度、便于转体施工,沪昆客运专线上某(32+80+112)m槽型截面独塔斜拉桥将槽型梁两边箱插入塔柱中形成塔梁墩固结体系,其构造和受力情况极为复杂.为研究该桥塔梁墩固结区域的应力分布情况,采用大型通用有限元软件ANSYS建立塔梁墩固结区局部模型并验证模型正确性.在此基础上,分析固结区域结构传力路径和应力分布规律,探讨局部设计细节对固结区应力的影响.研究表明:塔梁墩固结区内整体应力水平低于固结区范围以外截面,但在槽型梁过渡至固结区内部的交接角以及固结区内部过人洞折角等处存在应力集中现象.通过改进结构设计细节可有效缓解各处的应力集中现象.     

斜拉桥索塔参数共振的数值研究

建立了斜拉桥索与塔的参数共振的数学模型,推导出索塔参数振动的控制方程,并对其进行了数值积分求解,考虑桥塔为弹性连续体.通过对数值结果的分析得出,在一定条件下,拉索可能由于桥塔振动而引发参数共振现象,并且该振动特性与索的振动频率、倾斜角度、静力垂度、初张力等有关,还和桥塔的一些结构性质有关.最后结合数值算例,讨论了阻尼的影响和减小拉索参数共振的可能性.     

基于动力的石拱桥有限元模型修正

利用大型通用软件ANSYS,以国道319线苏家坡桥为例阐述基于动力的加固前后石拱桥有限元模型建立及模型修正的过程.首先介绍加固前后苏家坡桥的环境振动试验与模态参数识别,然后介绍加固前的石拱桥有限元建模及基于动力的模型修正过程,最后介绍加固后该桥的有限元模型修正.结果表明,加固前后的有限元模型计算和实测动力特性能够吻合良好,所建立的有限元模型可以用于桥梁的静动力计算.     

郑州黄河公路二桥主桥稳定性分析

以北京至珠海国道郑州黄河公路二桥主桥为研究对象,采用ANSYS有限元分析程序,建立了该下承式钢管混凝土拱桥的空间有限元计算模型,计算了该桥的稳定安全系数,对桥梁的失稳特征进行了分析,计算结果表明,该桥梁的稳定性满足要求计算结果可为该桥的施工以及使用阶段的桥梁健康检测和维护提供参考。     

大跨度异形人行钢箱梁桥动力特性分析及设计参数优化

以南京市秦淮河上的某座大跨度人行异形钢箱梁桥为工程背景,建立其空间基准有限元模型,利用通用有限元ANSYS软件及其二次开发功能,编制相应的结构分析模块,对其进行静动力分析和设计参数优化,得出一些有益结论,能为类似工程的结构设计提供相应参考,也可为类似问题的ANSYS软件二次开发提供相应思路,     

多塔斜拉桥力学特性及其关键力学参数研究

采用有限元分析理论,应用三维有限元分析软件ANSYS,建立3～6塔主跨跨径为1 400 m的多塔斜拉桥有限元分析模型,分析了典型工况下4种方案的内力和变形,研究了索塔数对多塔斜拉桥静力特性、动力特性和静力稳定性的影响特点,探讨了索塔数对多塔斜拉桥活载挠度、塔顶纵向位移等关键力学参数的影响规律.分析结果表明：索塔数由3塔增至6塔时,塔根弯矩最大增大47.1%,主梁弯矩最大增大39.9%,边塔塔顶位移增加15%,一阶弹性稳定系数最大下降8.3%,颤振稳定性指数最大增加4.3%;主梁边跨竖向挠度比中间跨大11%左右,且中间跨挠度相近;索塔数对索塔受力影响显著.