钢结构整体抗火模型的建立与有限元分析

考虑火灾下工字型钢梁温度沿截面高度呈非线性分布,以某角楼实际三维框架为研究对象,利用ABAQUS对在静力载荷和温度载荷共同作用下的钢框架整体结构进行数值模拟与有限元分析．通过编写输入文件对工字型钢梁截面施加非线性温度载荷,探索了火灾下整体结构的力学特性和薄弱环节,分析了受火区域不同时整体结构在局部火灾作用下的应力分布规律及变形特点,更加真实地模拟出了钢结构整体的抗火性能,为更加合理的进行整体结构的抗火提供参考．     

扭矩与外压联合作用下海底管道的屈曲研究

针对海底管道在铺设和服役期间受到扭矩与外压联合作用发生屈曲的问题,进行缩比尺管道实验和有限元建模分析,对管道的变形和压溃规律进行研究．以缩尺比管道实验为基础,利用ABAQUS有限元软件,对实验管件在扭矩与外压联合作用下的压溃破坏进行模拟,并与实验结果进行对比,验证模型的可靠性．基于有限元分析,研究了扭矩和外压联合作用下管道的截面变形和承载极限．研究结果表明,管道受扭矩作用时,管道截面椭圆度与扭矩是近似指数相关,扭矩较小时,截面无明显变形;当扭矩接近扭矩承载极限时,椭圆度剧增.管道受扭矩和外压联合作用时外压对管道变形影响更大,管道的破坏以压溃屈曲为主,截面为“哑铃状”．管道椭圆度缺陷越大,外压承载极限越小;管道承受的扭矩载荷越大外压承载极限越小;得到了扭矩与外压承载极限的无量纲关系曲线,此关系不受椭圆度影响,扭矩越大外压承载极限的下降速率越大;建议海底管道设计扭矩不超过扭矩承载极限值的70%,以提升管道在扭矩与外压联合作用下的安全性．P-T路径比T-P路径更危险,载荷路径引起的管道承载极限差异在10%以内,椭圆度会降低载荷路径的影响差异．     

船用涡轮增压器轴强度的有限元分析

应用大型通用有限元分析软件Ansys,对船用涡轮增压器轴进行强度分析.取最大扭矩工况作为该轴计算工况,对其载荷进行计算,通过实体建模、有限元求解,分析其在最大扭矩工况下不同截面上的应力分布情况.计算结果表明:涡轮增压器轴满足强度条件,为该轴的安全工作提供可靠的理论依据.     

薄壁圆筒零件变形的有限元法研究

薄壁圆筒类零件受集中载荷作用将产生复杂弹塑性变形。文章采用有限元方法分析此类零件在径向集中载荷作用下变形过程 ,利用 ANSYS有限元结果和计算机图形学方法相结合 ,计算了薄壁圆筒类零件在径向集中载荷作用下变形位移等值线 (面 ) ,并绘制了路径图。实验结果表明 ,有限元模拟分析方法是求解此类零件受径向集中载荷变形问题的有效方法之一 ,可以作为薄壁圆筒类零件工艺设计的有效工具     

双筋矩形截面混凝土墩柱的开裂前沿简化计算

基于力学理论,对双筋矩形截面混凝土墩柱受力模式进行简化,建立模型的力学平衡方程,并分析墩柱模型的受力过程及开裂机理.运用＂三段式＂方法,在考虑混凝土受拉的条件下,求解墩柱开裂截面中性轴的位置,得到混凝土抗力ΔP（z）沿墩身分布的函数表达式.计算结果可适用于钢筋混凝土悬臂桥墩变形分析,提出的＂三段式＂分析方法可以求出墩柱各截面刚度以及墩柱墩顶位移曲线,有助于钢筋混凝土墩柱在复杂载荷作用下的开裂机理研究.     

冲击内压作用下厚壁圆筒弹性动力分析

采用动态线性与非线性有限元分析软件对厚壁圆筒进行弹性动力分析,得到了厚壁圆筒在冲击内压作用下圆筒壁特别是内壁处的应力、位移、速度随时间的变化规律,求解结果和解析解吻合,说明力学模型的建立是可行的,计算结果是可信的,为厚壁圆筒在冲击内压作用下弹性阶段的设计计算提供了依据,并为厚壁圆筒在爆轰载荷的作用下弹塑性分析计算打下了基础。     

带衬套冷挤压孔在三维状态下的有限元分析

针对目前在研究冷挤压孔边残余应力时,大都采用基于厚壁圆筒的轴对称小变形、平面应力状态、孔边受力为均布载荷等假设所带来的不足,提出了在三维真实模型状态下,考虑衬套对孔边受力的影响、试件在厚度方向上的应力差异等因素．研究了带衬套挤压件在加载、卸载及疲劳拉伸载荷状态下的应力分布,并和无衬套挤压时的状态进行比较,从机理上揭示了带衬套挤压在改善试件抗疲劳性能方面的优势所在．     

不同剪切变形理论下梁的静态弯曲分析

建立了在各种剪切变形理论(经典梁理论、一阶剪切理论、高阶剪切理论和正弦剪切理论)下梁的控制方程。利用Navier方法求解了简支梁在均布载荷作用下的静态弯曲行为,数值比较了各种剪切理论下梁的变形、横截面应力分布。结果表明,剪切变形、梁的跨高比对梁的变形和截面应力分布有很显著的影响。     

体积压裂套管剪切变形载荷分析及强度设计

页岩气开发过程中井筒穿越天然裂缝/断层,体积压裂时天然裂缝/断层容易被激活,导致套管剪切变形,套管内径缩小,井下工具无法下入。目前对套管剪切变形条件下的受力分析较少,现有研究主要采用套管Mises应力屈服准则判断套管失效,该准则对于套管大剪切变形问题已不适用。为探究天然裂缝/断层滑移导致的套管剪切变形问题,建立套管-水泥环-地层组合体有限元模型,对位移载荷作用下的套管力学行为进行研究。分析了各因素对套管受力及缩径量的影响,并提出套管缩径量与应力相结合的套管外载设计方法。研究结果表明:套管剪应力及Mises应力随地层滑移量增大而增大,在10 mm滑移量作用下,套管Mises应力已超过屈服强度,建议采用剪切载荷进行强度校核;套管缩径量主要集中在距离滑移面1 m范围内,套管局部区域出现膨胀现象;考虑套管变形量的载荷设计可以有效防止体积压裂过程中套管变形导致压裂工具无法下入的问题。     

集中载荷作用下三面围焊直角焊缝中正面焊缝应力最大值的预测模型

为获取集中载荷作用下三面围焊直角焊缝中正面焊缝长度方向上的应力最大值,对矩形连接板进行三角形区域划分,并利用等截面直杆和固定铰支座构建了其等效的受力变形模型. 基于变形协调条件建立了集中载荷作用点处的力平衡方程,求解了等效直杆的作用力,推导给出了正面焊缝中应力最大值的解析式,并将预测模型给出的应力最大值与有限元计算结果进行了对比分析,当连接板长宽尺寸比例≥1而≤10时,二者吻合较好,说明了预测模型的有效性.      

基于SolidWorks的饮料瓶受力分析

饮料瓶在外界条件作用下的变形状况是其壁厚设计的主要依据。应用Solid Works软件的力学分析模块,对建立的饮料瓶壳体标本模型完成受力分析。结果表明:饮料瓶壳体在外载荷作用下,变形比随着壁厚的增加而增大,随外载荷、力矩的增加而减小,最大应力随着壁厚的增加而减小且出现在壳体外表面,应力沿径向逐渐增大,沿轴向分布均匀,URES随着外载荷的增加而减小、沿径向逐渐减小,沿轴向分布均匀。研究结果可为饮料瓶壁厚的合理选择提供理论依据。     

LW-13/22型压缩机三级活塞的三维有限元分析

通过对实际工况下LW-13／22型压缩机三级活塞的受力分析,建立了有限元分析模型,对整个载荷循环过程进行应力和变形分析,并由此得到了LW-13/22型压缩机三级活塞在实际工况时的应力分布特点及变形规律,求得了活塞最大应力位置和最大应力时的主轴转角。     

无标记生物检测中微悬臂层合梁的纳米热机变形

以无标记生物检测引起的探针挠度为未知量,放弃单向受力假设,建立了在杂交表面应力和热载荷作用下生物探针纳米力学行为的连续介质力学层合梁模型.分别采用线性和均匀温度场模拟了生物探针在生物化学反应中的瞬态和稳态温度分布,从而解释了Fritz有关DNA分子杂交实验中的双金属效应.     

膝关节三维有限元模型的建立及分析

通过CT扫描数据和三维重建软件,建立考虑半月板,软骨和韧带的包括完整股骨、胫骨、腓骨的全膝关节三维有限元模型,进行单双腿站立两种工况的数值模拟.计算结果表明:单腿支撑时膝关节的应力大于双足站立时的应力.软骨和半月板,均是内侧受力较大易磨损;半月板内缘所受接触应力相对较大,导致内缘容易磨损.半月板在传递载荷中起十分重要的作用,膝关节中半月板磨损或缺失会导致关节内部载荷传导发生变化,导致应力分布不均,造成关节疾病的进一步恶化.文中结果表明:考虑半月板,软骨和韧带的全膝关节模型能够正确反应膝关节在生理载荷作用下的力学行为,半月板在膝关节承载中起重要作用,保护半月板免受伤害,对于保护膝关节具有重要意义,文中工作对膝关节保护、康复以及假体设计和优化有指导意义.     

附着式升降脚手架新型钢结构附着节点应用研究

目的研究附着升降脚手架与钢结构建筑连接节点,为合理评价该类节点受力性能和变形规律提供依据.方法对2个新型附着节点进行3种工况下的有限元模拟,分析节点附着在不同位置、不同钢梁尺寸和不同数量下钢结构建筑和节点本身的受力变形特征,绘制应力位移曲线;在有限元基础上进行架体在升降、使用和防坠过程的现场试验,绘制试验过程应力曲线,并将有限元和试验过程的应力曲线进行对比.结果当节点附着在钢梁端部且梁高较大时,节点和建筑结构的应力变形最小;通过有限元与试验的对比,在升降和坠落的瞬间,节点和钢梁应力激增或骤减,而钢柱应力变化较平缓.结论此类节点本身的受力性能良好,但附着位置和钢梁截面属性对节点受力变形性能有显著影响,钢梁的抗扭性能对节点的破坏有决定性影响.     

实验井架的有限元分析和实验测试

通过建立有限元建模,对实验井架进行3种载荷的有限元分析,得出各个载荷作用下的井架的应力分布和井架变形,并和实验数据进行比较,分析误差,为进行井架的优化设计提供参考.     

基于确定性力学的破碎机齿板应力和应变有限元仿真研究

应用确定性力学方法,对齿板应力和应变进行了有限元仿真研究,通过对仿真结果的分析,认为基于确定性力学的齿板应力和应变仿真只能部分反映其真实受力状态,齿板类零件在有限元仿真中的载荷施加方法应进一步研究,以真实地反映齿板在实际工况下的受力情况．     

泉州后渚大桥施工阶段应力监测与成桥受力分析

通过对泉州后渚大桥主桥施工阶段控制截面应力的监测,得到连续刚构桥施工直至全桥合拢箱梁截面应力分布规律,有限元模拟计算结果与实测结果基本吻合,都在设计允许范围内.以修正后的有限元模型为基础,模拟汽车荷载试验,计算了该桥在最不利汽车荷载作用下的应力和变形.结果表明:后渚大桥在设计汽车荷载作用下处于弹性状态,满足设计要求.     

TBM的平面刀盘与两级刀盘的力学性能对比分析

为解决全断面岩石掘进机(TBM)大直径(10m)平面刀盘承受的破岩载荷、偏心载荷过大会造成刀盘大变形、主轴承损坏的问题,引入一种两级刀盘。基于应用在西秦岭隧道的平面刀盘,采用灰关联分析的方法设计了两级刀盘的结构;建立复合岩层条件下平面刀盘和两级刀盘的受力分析模型,对比分析了两种刀盘的破岩总推力和扭矩、刀盘径向不平衡力和倾覆力矩;建立均一岩层条件下两种刀盘的有限元模型,对比分析了两种刀盘的变形和应力分布。结果表明,两级刀盘的各级破岩总推力、扭矩、径向不平衡力、倾覆力矩、刀盘变形和最大应力均比平面刀盘小,说明两级刀盘有效地把破岩载荷分散到各级刀盘,同时提高了刀盘刚度,避免了刀盘应力过度集中,有效减小了刀盘的偏心载荷。     

自由变形结构弹塑性分析的新方法

考虑目前塑性力学实验与理论上存在的众多分歧,从材料弹塑性变形的本质入手,研究受力构件应力分布与变形间的关系.对于一个受力结构,其内应力引起应变,受力较小时应力仅引起弹性应变,εij=Gijklσkl.受力较大后,应力的作用不仅产生弹性应变,也产生塑性应变,εij=εije+εijp.在小变形、弹性变形与塑性变形不耦合情况下,结构中的应力与弹性应变仍呈线性关系而与不受塑性变形的影响.按照以上思想对梁、轴受力结构进行了弹塑性分析,得出在弹塑性下梁、轴内应力呈线性分布,卸载后结构内有残余的塑性变形,而无残余应力.新认识比原有认识更符合结构弹塑性变形实际情况,并具有普遍意义.