木结构钢插板螺栓连接节点刚度及力-位移关系数学模型

为研究木结构钢插板螺栓连接节点的力-位移关系,对24个顺纹试件进行了单调加载试验,考虑了螺栓直径、木材厚度以及两者比值的影响.试验结果表明,节点的变形能力较强,加载过程中经历了线性阶段、弹塑性阶段、塑性发展阶段和破坏阶段.基于曲线拟合,节点的力-位移关系可归纳为承载力、弹性刚度的两参数力学模型;通过理论分析,提出了节点...     

基于ANSYS/LS-DYNA的切削过程有限元模拟

金属切削过程是一个非常复杂的弹塑性变形过程。本文运用有限元分析理论及弹性力学理论,充分考虑到材料的本构关系、切屑与材料的分离准则以及切屑与刀具间的接触与摩擦,运用数值仿真软件LS-DYNA(一款非线性显式动力学分析软件)对切削过程进行有限元分析。结果表明:切屑的形成过程是材料受到刀具挤压产生剪切滑移的过程;最大等效应力在切削起初迅速增大直至一定值附近波动,此时进入切削稳定状态;最大等效应力随着切削速度的增大而减小;切削厚度越大,最大等效应力越大。     

超高层钢网格混凝土核心筒盒式结构动力弹塑性分析

为了研究超高层钢网格混凝土核心筒盒式结构在罕遇地震下的抗震性能,利用通用有限元软件ABAQUS建立了盒式结构的有限元模型。对钢网格的塑性变形和核心筒的损伤分布进行了研究,比较了结构弹塑性与弹性分析顶点时程位移和基底剪力。结果表明,新型盒式结构在罕遇地震作用下,钢网格梁产生了塑性变形,网格柱则基本保持弹性,大部分核心筒连梁损伤严重,底部核心筒也达到中等程度损伤。弹塑性顶点时程位移与弹性位移相比,峰值减小且出现了滞后的现象,弹塑性基底剪力也小于相应的弹性剪力。新型盒式结构的损伤和变形能满足大震不倒的性能要求。     

高过载精密滚珠丝杠副弹塑性接触变形研究

根据短时高过载精密滚珠丝杠副的载荷和工作特点,将赫兹点接触理论和弹塑性变形理论相结合,探讨了高承载工况下单螺母滚珠丝杠副弹塑性接触变形的理论计算方法,并基于ABAQUS软件建立了考虑各圈滚珠受力不均情况的丝杠副多滚珠非线性接触有限元分析模型,对丝杆副的接触应力和弹塑性接触变形情况进行了理论计算和有限元分析。结果表明,丝杆副的塑性变形量远小于弹性变形量。丝杠的弹塑性接触变形的有限元分析较好地印证了理论计算结果。     

薄壁铝型材挤压成形的一种有效模拟方法

基于大变形弹塑性有限元理论和有限体积法基本原理，建立了金属塑性成形的弹塑性UL有限元列式以及塑性流动中的有限体积控制方程．提出了有限元模拟系统到有限体积模拟系统的数据传递和信息继承方法。建立了铝型材挤压成形有限元/有限体积法复合模拟系统，对铝型材挤压过程进行了数值模拟，预示金属在成形中的塑性变形行为，从而为模具设计及工艺参数选取提供理论依据．     

7075铝合金薄壁件高速切削变形仿真分析

针对AL7075零件设计中会采用大量薄壁和翼缘结构,加工中如何控制因零件刚度较差而产生的变形非常关键.本文利用Advant Edge FEM有限元软件对AL7075高速切削过程中切削参数变化对工件的变形进行预测.以JC本构模型为基础,基于高速、拐角、切深和切削力的变化仿真对工件变形的位移量进行分析.设计的刀具模型添加了加工动态点,加工模型采用节点分析法,使薄壁变形建模中切削参数和部件的属性相关程度更好.此有限元仿真方法可用于预测薄壁部分的变形,亦可用于选择最佳工艺参数,以实现端铣工艺的稳定性.     

奥氏体不锈钢小孔钻削仿真及试验研究

基于有限变形理论、虚功原理、更新的拉格朗日公式及热弹塑性本构方程,建立了金属小孔钻削加工的热力耦合有限元模型;针对难加工材料1Cr18Ni9Ti进行了小孔钻削加工过程的模拟与试验研究;对切削加工有限元模拟中的关键技术,如材料模型、工件与切屑的分离、断裂准则以及动态网格自适应技术等进行了探讨,动态模拟了麻花钻钻孔中切屑的成形过程,其中工件采用刚塑性材料模型,刀具采用考虑了温度变化的刚性材料模型.仿真结果与试验数据吻合,表明所建立的有限元模型是正确的,可用来对钻削力、扭矩及钻削温度随进给量的变化进行有效的预测.     

振动时效装置激振器偏心块优化设计

金属工件在切削、铸造、焊接和锻压的加工过程中,由于机械力造成变形和温差变化,使金属工件内部产生残余应力。残余应力的存在对金属工件极其有害,使工件尺寸的稳定性和精度降低,因此对金属工件进行消除残余应力是必要的。振动时效是一种通过对工件施加循环载荷,使材料内部发生微观的塑性变形,从而达到减少金属工件的残余应力的方法。本文首先给出激振器偏心块的三种型式,采用Solidworks建模。然后将偏心块模型导入到AnsysWorkbench软件里面,分析激振器偏心块的受力和变形规律,最终确定一种最优的偏心块结构型式。     

叶片有限元分析中弹塑性过渡区应力奇异产生原因及解决方法

采用弹塑性有限元法、借助大型商业有限元软件对汽轮机叶片进行应力分析时,弹塑性过渡区应力的计算值有时会高于塑性区应力的计算值,即会产生应力奇异现象。为分析产生这一现象的原因,以8节点六面体单元为例,研究了有限元法计算应力的过程,并在理想弹塑性的条件下,采用有限元法和解析法计算了弹塑性过渡区单元节点应力。研究发现,有限元法通常采用高斯积分点应力值外推插值法得到单元节点应力,当单元一部分位于弹性区、另一部分位于塑性区时,这种外插算法会导致节点应力计算值高于结构的实际应力,甚至超出理想弹塑性材料的屈服极限,从而造成应力奇异。研究表明,在叶片弹塑性的有限元分析中,采用相邻高斯积分点应力加权平均的方法计算单元节点应力,可有效避免弹塑性过渡区应力产生奇异的现象。     

基于柔度法的两端固定梁加载全过程分析

采用柔度法对两端固定粱在2个对称集中力作用下的加载全过程进行了弹塑性分析.分析结果表明,受力变形过程可分为4个阶段:弹性阶段;固定端附近产生塑性变形阶段;固定端为塑性铰而固定端附近弹塑性区卸载阶段;固定端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段.导出了纯弯段屈服时的曲率与弯矩的关系,给出了塑性铰处的相对转角及其引起的位移的计算方法.推导了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式,可供对超静定梁进行强度和刚度计算时参考.     

船舶与海洋平台碰撞的动塑性分析

建立了船舶与海洋平台碰撞系统的运动方程式，利用塑性节点法结合大位移理论处理碰撞过程中结构的大变形，塑性以及应变硬化等问题，并考虑了圆管局部凹陷特性，橡胶护舷、水动力、构件屈曲等因素对碰撞过程的影响。文中采用Ｗｉｌｓｏｎθ法结合修正的牛顿－拉夫逊迭代对碰撞结构系统的非线性动力响应进行了数值模拟，并给出了一个典型的代应船与平台碰撞的动塑性分析算例。     

框架-体外预应力体系下梁挠曲线计算方法

以体外预应力技术对框架结构全加固后的框架梁为研究对象,分析其受力特点,建立对应的力学模型.应用力的平衡原理、点斜式求解原理和弯矩-曲率关系原理,推导索的内力表达式和索变形后的曲线表达式以及梁的荷载-挠度曲线方程,并与已有试验结果进行比较.研究表明:索内力与腹杆的轴力成非线性关系,且随索节点的垂面位置而变化;在弹性阶段,...     

偏八结点等横向位移有限元

根据抗震墙结构、梁等以弯曲变形为主的结构和构件的变形特点,假定横向位移相等,提出了一种新的单元－偏八结点等横向位移有限元,通过算例证明其对于以弯曲变形为主的结构和构件,具有所需单元少,总刚小、计算精度高等特点。本文提出的位移相等假定下的总刚集成方法,简单明了,具有通用性。     

基于柔度法的一次超静定刚架加载全过程分析

为了研究超静定结构的弹塑性性能,用柔度法的基本原理,对一次超静定刚架在集中荷载作用下的加载全过程进行了弹塑性分析.分析结果表明,受力变形过程可分为3个阶段:弹性阶段;固定端处截面附近产生塑性变形到形成塑性铰阶段;固定端处截面附近弹塑性区卸载到刚结点处截面形成塑性流动阶段.给出了塑性铰处的相对转角及其引起的位移的计算方法,推导了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式.     

动态规划方法在斜拉桥模型索力优化中的应用

本文提出动态规划的方法来进行斜拉桥索力优化。介绍了实际试验模型的调整及模型的制作过程,详细介绍了模型试验方法,通过实验模拟斜拉桥整个施工流程,研究桥梁的工作状态,得到斜拉桥施工过程中节点位移变化,将试验结果与动态规划理论结果进行对比。建立斜拉桥有限元模型,与实验模型进行对比。研究表明：将用动态规划方法计算出来的斜拉桥主梁的竖向位移与各阶段理想竖向位移进行比较,发现二者相差很小,优化后内力分布更均匀,弯矩减小。说明了动态规划方法可以应用于斜拉桥索力优化。     

Joint segmentation and motion estimation of left ventricle with an anisotropic biomechanical model

Accurate estimation of shape and motion variability of the heart has important clinical implications for heart disease diagnosis. In this paper, we describe a framework which performs simultaneous segmentation and motion analysis of the left ventricle from 3D cardiac images. The left ventricle is formulated as an anisotropic linear elastic body represented by a set of tetrahedrons constructed from sampling nodes. The elastic body is evolved by both internal force and external force, and the external force imposed on each node is an integration of edginess measure, shape coherence measure, prior distributions of the myocardial tissues and temporal driven measure. The displacement field and the segmentation result are simultaneously solved at the equilibrium state between the internal energy and the external energy. The experiment with 3D canine MR images illustrated its abilities and benefits.     

基于相对自由度壳的非线性动态分析

为了简便有效地解决板壳结构的大变形问题 ,针对16节点相对自由度壳单元进行研究。该单元的位移场由壳的中面节点位移和上表面节点的相对位移组成 ,不带有转动变量。所有的研究都是基于完全的三维位移、应力、应变场。利用 Hu- Washinzu变分原理 ,采用拟应变法 ,对应变场另行假设 ,能够改善该单元在大变形情况下的计算精度。通过引入 Wilson非协调模式 ,构造了大变形情况下的拟应变场表达式 ,给出了该单元用于解决非线性动力分析问题的有限元求解方程。算例表明 :该文针对相对自由度壳单元提出的方法及推导的公式 ,能够解决壳的弹塑性大变形动力分析问题     

盾构隧道装配式管片接头三维有限元分析

根据Saenz公式将混凝土本构模型简化为双折线线性强化弹塑性模型，推导了混凝土弹塑性参数的计算公式．应用大型结构分析有限元软件Alogr对装配式管片接头进行三维线弹性和弹塑性有限元分析，得到了混凝土应变、接头位移、接缝转角、螺栓拉力等计算结果，并将有限元计算结果与接头荷载试验测试结果进行了对比．研究表明，有限元计算值与试验值两者的变化规律是一致的，计算结果在反映结构应力／应变分布规律方面有重要参考作用．     

静载压痕残余应力测量的简化模型

采用三维八结点等参元的有限元数值分析方法,对静载压痕残余应力测量的力学模型进行了简化,对其弹塑性变形过程进行了理论分析。结果表明,在一定的试验条件下,测点的轴向应变增量与其所受轴向应力间存在良好的线性关系,同时对试验参数进行了优化。     

船舶与海洋平台碰撞的动力响应分析

建立了船舶与海洋平台碰撞的弹塑性动力分析方法．首先研究了平台圆管构件的局部凹陷特性，推导了一个带凹陷损伤的圆管截面的屈服条件，以考虑局部凹陷损伤造成的构件承载能力的减弱．采用塑性节点法结合大位移分析理论，综合考虑构件的局部凹陷变形、构件整体变形以及平台结构的总体变形，对船与平台组成的碰撞系统的非线性动力响应作了详细的数值模拟，得到了碰撞过程中平台结构变形、损伤和碰撞力等响应信息．最后，给出了一个典型的供应船与导管架平台碰撞的计算例子．