低碳钢等径弯曲通道变形数值模拟及组织分析

对低碳钢等径弯曲通道变形进行了数值模拟，并分析了它的显微组织．通过有限元数值模拟，获得了低碳钢成形等径弯曲通道变形载荷的变化规律和等效应变分布规律．载荷模拟结果表明，摩擦因子越大，变形载荷也越大，当摩擦因子为0．408时，其成形载荷约为无摩擦时的2．1倍，载荷数值模拟与实验结果基本相吻合．此外，结合所揭示的等效应变分布特点，对一道次等径弯曲通道变形后试样横截面上的微观组织分布进行了分析，表明下表面处的材料晶粒细化程度比上表面处的大，因此这种分布特点与等效应变分布是相互一致的．     

斜拉索管桥应变影响因素的试验分析

应力应变状态是管道在风险状态下受力的综合表现,关系到管道的力学安全。为确保管道安全运营,开展管道应力应变的研究。进行了斜拉索管桥的应变试验,详细研究了管道内流体流量、外加集中载荷和拉索断裂三种因素对斜拉索管桥的应变影响。实验结果表明:全流量和半流量状态下管道应变曲线很相似,四分之一流量和四分之三流量状态下管道应变曲线很相似。管道的应变随着集中载荷的增大而增大,在一定载荷内,管道的应变曲线成正弦波形且周期无明显变化。管桥的最大应变处位于距离作用点最近的拉索锚固点。在隔组破坏四组拉索后,斜拉索管桥并未发生严重变形,但是继续破坏拉索后,管道各个测点应变显著增大,斜拉索管桥发生严重变形。     

刚性桥面板天然气管道悬索跨越结构力学性能

建立刚性桥面板天然气管道悬索跨越工程原型的有限元计算模型,并对有限元计算模型进行静力、模态和清管反应的有限元分析.结果表明:在成桥状态下,与设计资料对比,悬索跨越结构的整体位移曲线满足设计精度要求;天然气管道悬索跨越结构的前3阶模态均为平面内桥身的振动,直到第4阶才出现主缆的振动,在第6阶出现桥面板的平面外振动;清管球通过跨越结构时间为110,120 s的跨中竖向位移-清管球位置曲线发展完整,两个波峰和一个波谷并且整个的曲线形状同静力分析的形状大致相同;随着清管球经过全桥的时间不断减小,曲线发展得越来越不完整,第一个波谷出现的位置也不断地向坐标轴的右边推移,第二个波峰没有出现,其中通过时间为30,40 s的曲线甚至没有出现第一个波谷.     

缺损软骨在滚压载荷下的实验与有限元分析

研究了缺损软骨在滚压载荷下的应变场分布,验证有限元数值模拟的准确性。分别通过实验和有限元仿真,对软骨缺损附近应变进行对比分析。比较实验云图与仿真云图看出,在软骨伤口附近的应变较大,远离伤口的部位应变分布均匀;从应变曲线的实验结果和仿真结果对比得出,无论在伤口附近表层或伤口底部,实验与仿真结果基本一致。滚压载荷下缺损对软骨力学性能有一定影响,有限元仿真结果与实验结果基本符合,说明有限元仿真数据具有可靠性。     

复合材料垂尾应变测试技术研究

应变电测法是飞机飞行载荷测试最常用的方法之一,本文研究了纤维增强层合复合材料垂尾的飞行载荷应变电测方法。首先建立复合材料垂尾有限元模型,计算了在均布载荷下垂尾表面应变分布。然后根据有限元仿真应变分布结果,避开应力集中部位选取应变片粘贴位置,设计载荷测试电桥,利用载荷标定试验可测得垂尾的飞行载荷。最后对相同层数不同铺层顺序的垂尾模型进行计算,对应变片粘贴位置的表面应变进行细观分析和比较,分析了铺层顺序对表面应变的影响。计算结果表明,表层铺层角度对应变测试结果有较大影响,复合材料结构应变测试时应考虑结构的铺层顺序,而在载荷测试时选取线性应变区则可不考虑该影响。     

复合材料垂尾表面应变计粘贴技术

应变电测法是飞机飞行载荷测试最常用的方法之一。研究了纤维增强层合复合材料垂尾的飞行载荷应变电测方法。首先建立复合材料垂尾有限元模型,计算了在均布载荷下垂尾表面应变分布。然后根据有限元仿真应变分布结果,避开应力集中部位选取应变片粘贴位置,设计载荷测试电桥,利用载荷标定试验可测得垂尾的飞行载荷。最后对相同层数不同铺层顺序的垂尾模型进行计算,对应变片粘贴位置的表面应变进行细观分析和比较,分析了铺层顺序对表面应变的影响。计算结果表明,表层铺层角度对应变测试结果有较大影响,复合材料结构应变测试时应考虑结构的铺层顺序;而在载荷测试时,选取线性应变区则可不考虑该影响。     

基于有限元方法的重载铁路有砟轨道力学分析

随着我国铁路运输系统的快速发展，为解决重载列车的安全运行对轨道更高强度要求的问题，本文采用有限元软件建立了包含轨道、轨枕、道床、土体的重载铁路轨道的仿真模型，在验证了有限元模型可靠性的基础上，分析了轨道应力应变分布规律；研究了不同的轴重参数、道床参数、轨枕参数对重载铁路轨道受力影响。结果表明：列车载荷作用时，两根轨道的应力分布基本相同；列车轴重增大，轨道最大应力和竖向位移不断增大；随着轨枕弹性模量增大、轨枕间距减小、道床厚度和弹性模量增大时，轨道最大应力和位移逐渐减小。     

蓖麻蒴果力学特性的有限元分析

以淄蓖麻五号为研究对象,对蓖麻蒴果断面形状及结构特点加以描述和测量,并应用有限元分析方法对蓖麻蒴果在压载作用下顶部和中部的应力分布进行分析,建立了蓖麻蒴果几何模型和有限元模型.研究结果表明:蓖麻蒴果果壳破裂的主要原因是由最大拉应力引起果壳破裂.顶部压载荷作用时,最大拉应力的位置在蒴果果柄顶部中缝处,拉应力引起中果皮内面产生裂纹;而中部压载荷作用时,最大拉应力的位置出现在蒴果中果皮中缝的两端,拉应力也引起中果皮四周角靠近直线处的内面产生裂纹.     

几何相似体应力-应变分布相同时的载荷关系

为了保证几何相似模型与原件具有完全相同的应力-应变分布,必须对几何相似模型施加与实际构件成对应比例的各种载荷,因此需要寻求几何相似模型在应力-应变分布完全相同时各种外加载荷的比例关系。从相似理论入手,以2端固支的矩形梁下表面边线中点的应力解析表达式为基础进行推导,得出相应的理论载荷关系,并用算例在弹塑性状态下验证了所得关系的正确性。得到的结论是:对于2个几何相似构件,若几何相似系数为kl,则当外加集中载荷的载荷系数为kl、均布线载荷的载荷系数为kl、均布面载荷的载荷系数为1时,2构件的应力-应变分布完全相同。     

静态载荷下下前牙双端固定桥基牙牙周膜应力的三维有限元法分析

目的:用三维有限元法分析静态载荷下,下颌前牙固定桥基牙牙周膜的应力和应变分布规律,为固定桥的设计和制作提供理论依据。方法:建立下颌前牙双端固定桥及其支持组织的三维有限元模型并进行静态条件下的垂直及斜向加载,计算基牙牙周膜的应力和应变值,绘出牙周膜的应力分布图。结果:固定桥修复前,垂直载荷下,基牙牙周膜的应力以压应力为主,应力集中在根尖;斜向载荷下,基牙牙周膜的应力主要是拉应力和压应力,应力集中在唇、舌颈缘;固定桥修复后,基牙牙周膜的应力和应变分布规律与修复前相似,但最大应力、应变值都明显增大;牙周膜内表面的应力大于牙周膜外表面;垂直载荷时,牙周膜内、外表面的应力差异更为显著。结论:固定桥的修复基本没有改变基牙牙周膜的应力和应变分布规律,但使上述值明显增大。牙周膜具有明显的应力缓冲作用,垂直载荷作用下的应力缓冲作用比斜向载荷作用下明显。     

连续直线钢箱梁剪力滞效应研究

制作了1个2跨连续直线钢箱梁模型,并对该连续直线钢箱梁模型进行了均布荷载和集中荷载试验.详细介绍了试验过程,测试了各控制截面的各种力学性能指标,并对试验梁加载全过程进行仿真分析,将理论值与实测值进行了对比.分析了集中荷载和均布荷载作用下箱梁各控制截面应变及剪力滞分布规律.     

活载作用下双层部分斜拉箱梁桥有限元分析

提出双层荷载部分斜拉空腹连续箱梁新桥型,并完成拟实用设计.利用大型通用软件ANSYS建立结构空间有限元分析模型,分析活载作用下各控制截面的应力分布规律.分析结果表明:采用新规范车道荷载的计算模式进行空间桥梁结构整体布载计算时,车道荷载中的集中荷载将引起局部的应力集中,设计时应给予充分评估.     

基于DEM-FEM耦合的滑坡作用下输气管道动力响应分析

油气长输管道输送距离长,途径地形地貌复杂多样,沿途地质灾害频发对油气管道的安全输送造成严重威胁与破坏。本文以联络线输气管道横向滑坡为例,通过离散元与有限元单向耦合方式,对管道进行滑坡作用下的动力响应分析。首先通过EDEM离散元软件模拟滑坡过程中土体颗粒对管道的动态冲击过程,分析在滑坡过程中土体颗粒与管道的接触变化以及受力变化,然后将管道所受最大滑坡推力作为荷载导入ANSYS中,模拟得到在滑坡及内压协同作用下管道的应力和位移分布,最后将模拟结果与线上监测数据进行对比。结果表明：由离散元模拟得到滑坡作用下输气管道受力时程变化曲线,在第3秒管道受到的滑坡推力最大,将其导入有限元中模拟得到滑坡段管道等效应力、剪切应力与位移分布云图,将等效应力与实际监测数据进行对比,计算得到相对误差在7.30%以内,因此表明该模型具有一定的可靠性。     

玻璃纤维增强聚合物腰梁受力性能试验与有限元模拟

为探究基坑支护工程中玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer, GFRP)腰梁的应力分布规律和变形特性,结合GFRP腰梁力学性能试验及数值模拟,依托于青岛某深基坑工程,利用ABAQUS有限元软件对不同工况下双腹板GFRP腰梁进行了有限元模拟。研究结果表明,与钢材相比,GFRP材料具备较高的抗弯强度,但弹性模量较低;最大加载至700 kN时,双腹板GFRP腰梁变形的室内试验结果和数值模拟结果的变化规律相似,随着荷载水平的增加,呈线性变化,说明GFRP腰梁始终处于弹性工作状态,整体稳定性强。明确了预应力锚杆轴力为300 kN时GFRP腰梁在两端自由、两端约束以及一端约束一端自由3种情况下的应力分布规律和变形特征;对于两端自由的GFRP腰梁,预应力锚杆轴力为150 kN时的应力、位移约为预应力锚杆轴力为300 kN时的50%。研究结果可为类似工程提供借鉴与参考。     

扭转梁式后悬架系统力学特性有限元分析

针对扭转梁式后悬架进行力学特性分析,考虑极限工况加速侧滑时扭转梁式后悬架的受力特点,通过后悬架的基本方程,分别得到纵摆臂和扭力梁上所受载荷,为有限元分析提供准确的加载条件,进而通过ANSYS/Workbench进行仿真分析.结果表明,扭转梁式后悬架应力和位移满足设计需要,解决了由于传统设计时无法估算后悬架载荷而造成的隐患,为后悬架系统的进一步优化和改进提供了必要的理论依据.     

Ⅱ型加载条件下复合材料与管线钢共固化界面有效搭接长度试验

为了确定复合材料与管线钢共固化胶结界面受剪时的有效搭接长度,设计了双搭接胶结试件拉伸试验.对界面在Ⅱ型加载条件下的失效扩展过程进行了试验研究和有限元模拟.试验结果表明,界面的破坏形式为脱粘失效.试验得到了复合材料表面沿拉伸方向上的应变分布规律,胶结界面剪切应力与滑移量之间的关系(Bond-Slip曲线),计算可得Ⅱ型加载条件下复合材料与管线钢胶结界面的临界能量释放率为1062 N/m,界面的有效搭接长度约为15.5 mm.将临界能量释放率应用到有限元模拟的界面本构,模拟得到的复合材料沿拉伸方向的应变分布规律与试验结果对比较好.有限元分析结果表明,裂纹沿着胶结界面由两侧向中间位置逐渐发生与扩展.     

基于挠度理论的三塔四跨悬索桥静力特性分析

为研究三塔四跨悬索桥活载效应下的静力特性,拓展单跨悬索桥挠度理论公式,建立了多塔连跨悬索桥挠度理论非线性微分方程组,引入“代换梁法”求解方程组。基于MATLAB语言平台考虑了集中力引起的主缆水平力增量对影响线的非线性影响,开发出基于挠度理论的多塔连跨悬索桥内力线形的程序。研究结果表明:挠度理论解与有限元法的计算结果具有较好的一致性,位移相对最大偏差为5.3%,弯矩最大相对偏差为13.9%; 加劲梁最大挠度发生在两个主跨跨中处; 挠度理论的位移和弯矩大于有限元的计算结果,依此控制结构设计是较安全的。挠度理论在三塔四跨悬索桥设计中具有足够的适用性,可以应用在多塔连跨悬索桥的初步或者概念设计方面。     

埋地管道静载试验水平边界约束影响的数值分析

基于模型试验结果,通过有限元数值模拟软件研究静载作用下模型尺寸对埋地管道力学性能与形变性能的影响.数值分析结果表明:模型箱水平边界在距管壁20D以内变化时,随着模型尺寸逐渐增大,土体极限承载力不断增加,并且相同荷载水平下加载板沉降与管道径向变形比也随之变大,而管周土压力、管周径向和环向应力均随之减小,边界对管道的约束作用逐渐减弱;模型尺寸不同时,管道径向变形比在加载过程中的变化规律差异明显;地表静载作用下,管道以环向受压为主,并且由于管顶产生土拱效应,管周土压力中管侧处最大,管顶处次之,管底处最小;当模型箱外壁水平向扩展超出20D时,管道上方土体承载力、管道受力和形变规律基本一致.表明为减少或消除水平边界效应,模型箱外壁水平向扩展边界选20D为宜.