基于ADINA的黏土广义塑性模型二次开发及验证

大型通用有限元软件ADINA具有强大的非线性计算能力,广泛用于岩土工程数值模拟分析中.ADINA不仅自带常用岩土类本构模型,同时用户可通过子程序实现本构模型的二次开发.本文详细介绍了一个黏土广义塑性模型及其在ADINA中的二次开发过程,通过三轴试验和土层受荷算例验证所开发程序的正确性和可靠性,所述的二次开发思路可供开发其他弹塑性本构模型时参考.     

动力时程分析中弹塑性刚度矩阵的提取方法

利用ANSYS二次开发工具UPFs编写成可执行程序文件,通过与MATLAB进行联立计算,对线弹性和非线性弹塑性本构模型的结构分别实现了特性矩阵的近似提取.对线性本构关系模型的各特性矩阵提取方法进行阐述推导和验证,求得的各阶频率和动态响应时程曲线与ANSYS直接计算法吻合.对于非线性弹塑性本构模型,将非线性本构关系在全局过程中的小段时间内进行等效线性化处理后提取等效刚度矩阵,进行静动力分析后所得各种响应时程曲线与ANSYS直接计算法所得曲线基本吻合.结果表明了分段等效线性化模型的合理性和ANSYS二次开发程序提取等效特性矩阵的可行性.     

金属材料循环加载本构关系有限元模型的二次开发

金属材料多轴循环本构关系与加载路径强烈相关,只有建立路径相关的金属弹塑性本构关系模型,才能对复杂的多轴循环载荷下的机械零部件进行准确的应力应变分析和疲劳寿命预测。基于增量理论,建立金属材料弹塑性本构关系的有限元模型,并利用Ansys有限元软件下的UPFs对Ansys单元本构关系进行了二次开发。最后对二次开发的单元本构关系模型与Ansys自身材料库模型进行了算例对比,开发的单元本构关系模型计算结果准确可靠,可以进行金属材料循环加载下的应力应变分析。     

基于广义Kelvin模型的非定常盐岩蠕变模型

针对川东北油气田盐岩地层普遍出现的套损现象,对该地层段盐岩的蠕变特性进行研究。用非定常黏壶元件替换广义Kelvin模型中的线性黏壶元件,建立非定常广义Kelvin模型;将其与能够描述盐岩稳态蠕变特征的Heard模型进行串联,构建新的四元件NGKH盐岩非线性蠕变本构模型,可以描述盐岩的衰减蠕变阶段和稳态蠕变阶段特征。基于室内三轴蠕变试验结果,利用Levenberg-Marquardt算法对NGKH模型蠕变参数进行识别。基于FLAC~(3D)的UDM接口程序,采用C++编程语言对其进行二次开发;并通过三轴蠕变试验的数值模拟对开发NGKH模型进行验证。研究结果表明:NGKH模型的拟合结果与室内试验结果吻合良好,该蠕变模型能够准确描述盐岩的非线性蠕变特性;通过黏弹性与非线性计算结果,验证了开发NGKH模型程序的正确性和合理性。     

复杂地质条件下某滨海核电厂进水口两侧翼墙抗震安全分析

核电取水区域翼墙结构是核电厂正常运行中不可或缺的枢纽,故其在复杂地质条件下的抗震安全性评价至关重要.以中国滨海某示范快堆工程取水区域为项目背景,基于ANSYS软件及用户可编程特性(user programmable features,UPFs)二次开发工具建立进水口翼墙-地基三维动力相互作用模型,考虑厂址的地基非均质特...     

类岩石材料动态本构模型研究进展

 类岩石材料的动态本构关系是研究冲击地压和岩爆等地质灾害现象、评估围岩或工程材料抗冲击破坏能力的重要手段,特别是高应变率下的类岩石材料动态本构关系对解决工程问题和设计施工方案具有重要参考意义。总结了类岩石材料动态本构方程的研究方法,阐述了损伤模型、动态黏弹性模型、动态黏塑性模型、动态黏弹塑性模型、经验模型等动态本构关系的优点和局限性;归纳了不同理论模型和经验模型的最新进展,并对动态本构关系的未来发展趋势进行了展望,提出使类岩石材料在动静组合加载下的理论计算值与试验数据较好地吻合是未来的一个发展趋势。     

粘弹性广义Kelvin模型的FLAC~(3D)二次开发

针对不同力学特性的岩土体材料,基于现有的商业数值分析软件进行本构模型的二次开发,可以更为科学地模拟工程实际问题。根据FLAC3D提供的程序接口,以广义Kelvin模型为例,探讨了粘弹性模型开发的基本原理,同时给出了程序代码编写中的几个关键函数,并通过圆柱体的压缩试验对自定义本构模型进行验证。结果表明,试验曲线与广义Kelvin模型模拟曲线相吻合,验证了文中采用的开发思路是正确的,可为其他本构模型的开发提供参考。     

基于 ANSYS 二次开发的采场损伤演化规律研究

基于 ANSYS 软件的 UPFs 二次开发平台,借助损伤变量描述煤岩体的裂隙演化,建立弹性损伤本构模型,对单一煤层分步开采过程进行模拟并研究其损伤演化规律。研究表明,随着工作面的推进,损伤不断扩展,覆岩损伤场的分布形态沿走向由“拱形”向“马鞍形”转变。上覆岩层水平方向中部观测线上,随岩层深度的增加,观测到的初始损伤值减小,损伤增长剧烈程度增加。     

钢筋混凝土结构非线性有限元分析

根据实际经验,对运用ANSYS软件模拟分析钢筋混凝土结构时单元选用、模型建立、材料本构关系以及参数设置等问题提出了有实际应用意义的建议,并提供了工程算例。     

重力坝动力分析黏弹性人工边界及其地震动输入处理方法

基于黏弹性人工边界理论,探讨了无厚度Goodman单元模拟黏弹性人工边界可行性,推导了与之相适应的地震动输入方式在有限元中的实现过程,并通过经典的Lamb算例和重力坝—地基—库水系统的地震动力反应实例进行验证。结果表明:该单元代替弹簧—阻尼器的方法,使黏弹性人工边界的施加方式更为简单,易于实现,操作性强,同时又能够保证计算精度和计算效率。与传统的无质量地基模型相比,本文的黏—弹性人工边界方法能够很好地考虑地基辐射阻尼的作用,更符合实际工程情况,从而可为同类工程的抗震分析提供参考。     

动载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

国内外大型的有限元软件有许多,就动力非线性分析而言,大型通用有限元软件ANSYS有明显的优势.以Suidan和Schnobrich[1]的试验为比照,利用大型通用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟,其中,混凝土采用ANSYS软件中特有的SOLID65单元类型及其对应的材料模型CONCRETE,钢筋采用LINK8杆单元和随动硬化双线性弹塑性(Kinematic Hardening Bilinear Plasticity)模型来实现.计算结果与Suidan和Schnobrich预示的响应十分吻合,并较好地模拟了梁的压碎和开裂过程.验证了该数值模拟方法以及有限元计算模型的正确性,为动载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析提供了一有效方法.     

水平地震下单桩动力响应的数值模拟及参数分析

针对水平地震作用下的桩土相互作用体系,建立了单桩-地基土系统三维有限元几何模型,运用此模型,对系统进行了水平地震作用下的单桩横向非线性动力响应分析,计算中,考虑了地基土的材料非线性、桩土界面状态非线性以及桩土弹模比、土体材料阻尼比和输入地震动水平等非线性因素和材料参数的影响.计算结果表明:桩土弹模比对桩土动力相互作用的影响较为明显.     

地基板与地基相互作用的非线性力学响应分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了地基板—地基土相互作用体系的三维有限元模型,比较真实的模拟了地基板与地基相互作用状态.在板边受集中荷载作用下,分析了地基土的材料非线性、地基板—地基土之间的状态非线性、地基板的长宽比以及厚度等因素,对地基板非线性响应的影响.最后,通过与实验数据的比较,结果表明,该模型可以比较真实地反映地基板—地基土相互作用的非线性响应状态.     

型钢混凝土柱中型钢的板件宽厚比限值

运用有限元软件AYSYS对型钢混凝土柱中型钢的宽厚比限值进行数值分析,综合考虑材料非线性、几何非线性及接触非线性,分析了5组共80个构件,拟合出计算公式.与中国现行<型钢混凝土组合结构技术规程>比较,结果表明该公式与规程的建议基本符合,可供工程设计和规范参考.     

基于VB的《材料力学仿真实验》演示系统

提出了如何在Windows环境下,利用大型有限元分析软件ANSYS 10.0开发材料力学仿真实验软件,借助Visual Basic 6.0可视化高级程序设计语言的设计思路,并给出了相应的具体开发方案,为今后材料力学仿真实验软件的开发探索,改进材料力学仿真实验教学进行了尝试.     

髋关节内置假体设计方法

提出一种新的内置假体设计方法.先利用股骨CT图像数据,通过提取股骨外形及髓腔轮廓线并进行封闭、光顺处理,然后根据股骨髓腔几何解剖状态设计个体股骨假体.利用股骨CT图像中每个象素的CT值和ANSYS软件提供的参数设计语言APDL进行二次开发并形成自主开发的材料属性赋值程序.有限元分析时调用研发的材料属性赋值程序,将股骨有限元模型的每一单元赋予相应的材料属性,实现股骨有限元模型每个单元材料正确的非均匀及各向异性描述,在此基础上进行有限元计算和接触有限元计算,对比置换前后股骨的应力分布情况及大小,检验假体设计的合理性.研究结果表明这种假体设计和分析方法更为合理、可靠.     

钢筋混凝土箱拱面内受力全过程试验研究

进行了钢筋混凝土箱拱面内受力全过程试验.应用通用程序ANSYS建立了钢筋混凝土箱拱的非线性有限元模型,对模型拱面内受力全过程的非线性受力性能进行了分析.对结构破坏模式进行了探讨,并采用极限分析简化算法对极限承载力进行了计算.研究表明,在面内两点非对称荷载作用下,钢筋混凝土箱拱的破坏模式与实肋板拱相似,均属于以材料非线性为主的二类稳定问题.进行钢筋混凝土箱拱的极限承载力计算时,不可忽略几何非线性的影响,应用有限元法分析时应考虑双重非线性的影响.钢筋混凝土箱拱的结构破坏模式满足刚塑性假定,其极限承载力也可用极限分析法进行简化计算,其结果偏于安全.     

斜交轮胎的三维有限元模型

利用AUTOCAD绘制轮胎断面轮廓图和材料分布图;编写AUTOLISP程序实现CAD与ANSYS的接口;采用ANSYS有限元程序中的三维体单元、层单元建立的斜交轮胎(9.00-20-16PR)的三维有限元模型可有效地用于轮胎的非线性有限元分析。从而进一步完善了斜交轮胎三维有限元模型的技术。     

钢管磁特性对涡流检测信号影响的仿真研究

基于ANSYS有限元软件,建立了钢管饱和磁化下的涡流检测数值计算模型,研究构件磁导率特性与涡流检测信号的作用机制.鉴于ANSYS软件的谐波分析模块中不能同时施加交直流激励的限制,提出了一种处理磁导率的等效方法——EMP法,将涡流检测交直流激励的非线性模型简化为交流激励的线性模型.采用EMP法计算了钢管磁化后的磁导率、涡...