钢拱壳穹顶结构的有限元计算

目的分析组合工况下钢拱壳穹顶结构的变形、强度以及极限承载力.方法以广西南宁某旅游服务中心为例,运用ABAQUS有限元软件对钢拱壳穹顶结构在各种工况下的变形、强度进行计算,结合弧长法确定结构从稳定的平衡状态变为不稳定的平衡状态时的屈曲载荷和屈曲模态形状,对结构极限承载力进行分析.结果不同组合工况下,结构最大应力为50.48 MPa,最大变形为15.35 mm,安全系数K均满足《空间网格结构技术规程》(JGJ7—2010)中的要求值2.0.结论研究表明,结构在正常使用状态下的变形和极限承载力状态下的强度均满足规范要求,具有足够的安全储备.     

FL-61风洞壳体有限元分析与气压试验

基于有限元理论,应用Patran软件创建FL-61风洞壳体的有限元模型,分析其在极限压力工况下整体结构的刚强度情况;并与气压试验结果进行了对比。结果表明:在气压试验载荷作用下,风洞壳体的变形及应力计算结果与试验结果基本吻合。验证了有限元计算中对风洞模型进行的简化处理、选用的单元类型、边界和载荷条件的施加合理可行,风洞壳体的刚强度满足设计使用要求。     

双螺杆挤出机双通道机筒的热力耦合有限元分析

建立了双螺杆挤出机轴向加热双通道机筒的有限元模型,分别对试压工况、正常工况和极限工况等条件下,双通道机筒的温度分布、应力分布和变形进行了有限元分析。本算例3种工况的热力耦合载荷作用下的有限元分析结果表明,轴向加热双通道机筒的设计合理,能够满足强度和加热需要。对机筒进行的有限元分析,不仅对机筒结构的强度进行了校核,也对加热通道的优化设计有所帮助。     

基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析

ABAQUS是先进的大型通用非线性有限元分析软件,求解非线性问题时具有非常明显的优势。采用ABAQUS软件对风力机塔筒高强度螺栓连接进行了接触非线性分析,模拟了螺栓连接在预拉力以及加载极限载荷后两种工况下的静力学性能,得到了螺栓与法兰等结构的等效应力云图与位移云图。计算结果表明:塔筒螺栓连接结构的应力主要受预紧力影响。加载极限载荷后,螺栓最大应力增大17%,最大位移增大约两倍。结果证明塔筒底部螺栓连接的强度与刚度满足设计要求,为风力机组的结构设计提供了理论依据。     

基于等效体积单元方法的空心坝工作特性有限元分析

红旗渠空心坝坝身可调节河道内过水,坝腹涵洞可运输渠水,该结构有效解决了当地水道立交的问题.由于空心坝结构特殊,对空心坝工作性态的研究分析非常少.本文对浆砌石等效体积单元(RVE)进行了单轴抗压、单轴抗拉以及纯剪有限元模拟,得到浆砌石等效体积单元的单轴抗压、单轴抗拉和纯剪应力-应变曲线,并得到相应极限强度值和对应的峰值应变值.同时基于均质化理论对红旗渠空心坝进行三维有限元模拟,计算了空心坝在正常运行工况、校核工况和地震工况下的工作特性.根据数值模拟结果可得,在地震工况下,典型截面第一主应力最大值为95.21 kPa,最大变形值为0.325 mm;在校核工况下,典型截面第三主应力最小值为-603.90 kPa.红旗渠空心坝在3种工况下,其坝体结构满足强度安全要求,可为将来设计、施工同类型水工结构提供参考.     

桩土与结构相互作用效应的卵形消化池三维有限元静动力分析

为全面掌握卵形消化池这种特殊大型结构的受力特点以指导实践,利用ANSYS软件对卵形消化池进行三维有限元静动力分析．计算了卵形消化池在各种荷载工况下的池体变形特点和池壁内力分布情况,分析了地震作用下结构的动态固有特性和动力响应,并采用二步分析法计算考虑桩土与结构相互作用效应的卵形消化池地震响应．结果表明：预应力卵形消化池是一种受力合理的结构形式;空池状态和温度作用下的正常使用状态是两种最不利荷载组合情况：地震作用下池体水平位移随高度逐渐增大;不同方向上池壁内力呈规律变化;考虑桩土与结构相互作用效应的卵形消化池地震响应小于不考虑桩土与结构相互作用效应的卵形消化池地震响应．     

运用微机对ZJ—15D钻机井架结构强度的分析

本文在最大吊重、最大风荷、水平起升和正常运转四种工况下,确定了ZJ—15D钻机井架的计算模型,并对载荷的简化和有关处理进行了探讨。利用大型塔桅结构强度分析的微机程序,对ZJ—15D钻机井架进行了强度计算,得出了各工况下井架各单元的内力和各节点的位移,并且分别用有限元法和经典的弹性稳定理论,校核了井架前大腿的稳定性。     

设备地震响应的频谱分析法

目前设备抗地震分析一般有两种基本方法 :时程分析法和地震频谱法。文中以实例说明了如何运用有限元数值分析方法来实现频谱分析的步骤：首先进行模态分析，求得结构在地震频谱频率范围内的各阶固有频率；然后进行频谱分析，先求得对应于各阶固有频率的地震响应模态解 ,再进行模态解合并以得到结构对地震的总响应；再在后处理中进行工况组合得到包括地震载荷在内的各种工况的应力解、位移解。文中还参照ASME规范第Ш篇NF分篇的原则确定了不同工况组合下的应力极限。     

大型水陆两栖飞机起落架强度试验技术

针对大型水陆两栖飞机起落架的超静定连接及高支柱结构所带来的试验问题,基于刚度等效理论采用数值仿真方法分别对起落架与机身连接和与试验装置连接模型进行分析,通过调整试验装置结构形式、尺寸及厚度等,实现起落架装置连接模型对机身连接模型在变形主方向位移的模拟;基于数值仿真的力学边界条件模拟,计算主起落架轮轴中心点在最大载荷时的位移,预先调整加载点安装位置以保证最大载荷时的加载精度。试验结果表明,在机尾下沉着陆最大回弹载荷内外轮分配比例为6∶4的工况下,轮轴中心点主变形方向的位移基本相同,两种连接方式各向载荷最大误差在7%左右。研制了集模块化、多功能和通用性于一体的机身刚度模拟自平衡试验装置,满足了主起落架8种工况的静强度试验需求,可为其他型号起落架试验提供参考。     

基于桩土相互作用下高桩码头地震响应分析

针对桩土相互作用下髙桩码头结构在不同工况下的地震响应情况,利用大型商业软件ABAQUS建立了桩-土-结构有限元模型。在假定桩土之间非线性作用下,对高桩码头在不同地震幅值、土体强度、桩间间距、有无斜桩等工况下进行模拟分析,得到了码头面板及桩的位移和加速度动态响应图。结果表明:码头的地震响应随地震幅值的增大而增强;土体的强度对码头的地震响应影响相对较小;码头结构对码头的地震响应有较大影响。     

预制地下综合管廊地震响应有限元分析

为揭示预制综合管廊在地震荷载工况下的薄弱部位及其受力、变形情况,以自卡式全预制地下连续墙综合管廊为研究对象,进行了地震响应三维有限元分析。结果表明：地震作用下,结构位移主要受土体影响,结构边角点动力响应强烈,顶板、底板动力响应强于侧墙;结构位移从下往上呈递增趋势,应力集中于边角、接头,凸墙纵筋受力明显,两侧墙纵筋轴力呈反对称趋势;加速度传播受介质影响,结构中加速度放大系数低于土体。     

爆炸荷载作用下浅埋综合管廊野外试验与弹性动力响应分析

为了研究管廊结构在爆炸荷载作用下的荷载分布规律、动力响应及破坏机理,评估管廊工程的防护潜力,获取管廊在爆炸荷载作用下的试验数据,设计并开展了管廊结构的抗爆试验.本文主要分析了在比例爆深为2.000,1.587,1.260 m/kg^1/3三种工况下管廊顶板中心处的动力响应.试验测得了三种工况下爆坑大小,以及顶板中心底部纵筋和箍筋及侧墙中心内侧箍筋应变时程曲线、加速度时程曲线、反射压力时程曲线和位移时程曲线.试验数据表明,顶板中心底部箍筋应变远大于纵筋,且振动使管廊产生的反复位移大小相当,建议管廊采用对称配筋、箍筋加密、混凝土保证抗压强度.通过常规武器效应计算软件CONWEP计算并验证了反射压力峰值的准确性,进一步得到了作用于管廊的总压力并将其简化为均布荷载,计算出弹性响应阶段顶板中心的最大位移,与实测位移进行比较,吻合较好.     

城市地下管廊结构地震动力响应分析

地震安全问题是城市地下管廊设计中不得不考虑的部分.先使用反应位移法计算地震时管廊结构的内力,得出管廊薄弱部位.接着使用动力时程方法分析管廊的地震响应,建立土体与结构数值模型,在模型底部输入水平地震作用.采用土-结构界面接触单元,重点考虑土与结构之间的相互作用,得出结构与土之间的分离与滑移情况以及管廊在水平地震作用下的位移变形和应力分布.结果发现:地下管廊标准段结构在水平地震作用下发生明显的侧向位移,容易发生弯剪破坏,而水平方向未发生明显位移;管廊结构地震破坏时的薄弱环节在顶板、底板与侧墙的连接部位以及中隔墙的墙端,在抗震设计中需采取加固措施.     

单舱地下综合管廊地震动力响应振动台模型试验研究

采用振动台模型试验方法,对EL-Centro地震波作用下单舱地下综合管廊结构动力响应、土体动力响应以及土-结构相互作用机理开展研究。模型试验依托某实际工程为原型,按照1:15的比例尺缩,设计振动台模型试验,输入不同峰值加速度地震波,以此获得管廊结构以及周边土体的动力响应规律。试验结果表明:土体与管廊结构在振动过程中相互制约,存在明显的土-结构相互作用,在强震作用下管廊侧壁和土体出现脱离的情况,单舱管廊结构的运动始终保持了较好的整体性;管廊周边土体由于受到管廊侧壁的约束作用,土体发生不均匀位移或相对位移,动土压力分布形式错综复杂,土拱效应明显;在横向一致地震作用下,管廊结构横向应变随着地震波输入峰值加速度的增强而增大,其中管廊结构中部截面变形最为明显,各截面角点处的变形位移最大,是管廊抗震设计中需要重视的关键部位。     

带梁式转换层框支剪力墙结构抗连续倒塌分析

为研究带梁式转换层框支剪力墙结构的抗连续倒塌能力及变形程度,通过有限元软件建立本结构的三维模型,基于备用荷载路径法,以某带梁式转换层的框支剪力墙结构为研究对象,选取不同失效工况分别进行非线性分析,研究初始破坏后剩余结构的节点位移、内力机制及内力重分布过程.结果表明:根据各个工况下对失效点变形情况可得底层位移大于转换层位移;同层不同位置柱的对应位移大小依次为角柱、内柱、长边中柱、短边中柱;承重柱失效后其相邻构件的不平衡内力分担情况遵循"就近原则".     

紧邻地铁半圆内支撑深基坑受力及变形特性数值研究

基于紧邻地铁车站及区间箱型隧道的昆明某超大型半圆内支撑深基坑工程,结合现场实测数据,对深基坑开挖过程进行仿真数值模拟;在此基础上研究紧邻地铁半圆内支撑深基坑受力及变形特性。研究结果表明:1超大型半圆内支撑体系有效地限制了地下连续墙的侧移,该设计方案成功、合理,可为昆明地区类似基坑设计提供借鉴;2半圆内支撑体系在圆弧端点处剪力、弯矩较大,需加强此处的支护结构;3半圆内支撑体系在圆弧拱顶处侧向位移较大,设置对称可有效地控制其变形;4侧方地铁结构对地下连续墙的侧向位移具有抑制效应,且抑制效应随距离的增大快速衰减,在基坑设计时可考虑此效应并结合地铁保护要求及基坑安全等级要求得到最佳方案。     

地下综合管廊地震响应研究

通过动力方程的推导,提出在地下结构抗震分析中,位移时程输入可能是更好的选择.在此基础上,考虑多种因素,建立了三维地下综合管廊有限元模型,分析了其在地震作用下的响应特性.研究发现,在轴向地震动输人情况下,结构出现整体弯曲变形.另外边界以及接触面条件对结构应变影响较大.在结构考虑为弹性的情况下,自由边界较无限单元情况下的结构应变幅值明显偏小,相对误差最大可达123.3%,当不考虑土体与结构之间的相对滑移时,结构的应变增大幅度可以达1/3之多.最后对行波效应的影响进行了探讨.     

水下隧道附属竖井的横向地震响应研究

受隧道和围岩的约束影响,水下隧道竖井在地震作用下的内力和变形特征与一般井筒式基础存在明显不同。基于黏弹性人工边界条件,采用通用有限元程序ANSYS建立了一种可以同时考虑土水介质与结构动力相互作用的有限元分析模型。通过对软土和岩质地基中竖井结构的横向地震响应进行分析。计算结果表明:不同土质条件下的竖井结构内力和变形规律基本一致,但受影响程度存在较大差异,主要反映在与隧道接头位置。上述结论可为进一步研究水下隧道竖井结构振动理论及竖井结构设计提供参考。     

地面堆载诱发下盾构管片变形分析

本文依托苏州地铁S1线某区间盾构隧道,针对后期沿线可能出现的堆载问题,采用地层-结构法建立精细化三维数值分析模型,系统地探究了堆载条件下,隧道上覆、穿越和下卧软土地层对盾构管片变形的影响规律。结果表明：在地面堆载作用下,上覆荷载经过土层扩散,使管片变形沿纵向呈“正态分布”,竖向变形最大处位于堆载位置正下方的拱顶处;隧道最大水平位移发生在荷载作用位置正下方管片的左右拱腰处,并且左右拱腰同时产生向外的水平位移;当堆载中心在隧道正上方时,隧道下卧软土层时隧道变形量最大,其次是隧道穿越软土层时,隧道上覆软土层时对隧道竖向变形影响最小;隧道下卧土层的弹性模量对隧道结构变形影响最大,且弹性模量越小,结构变形越明显。     

联络通道与主隧道连接处列车振动响应分析

 基于有效应力分析法,运用有限差分程序FLAC3D建立了盾构隧道主隧道、联络通道、地层相互作用三维计算模型。分析了两辆列车单次交汇运营条件下,联络通道与隧道结构连接处典型断面特征点处土层孔隙水压力、盾构隧道衬砌结构变形及主应力变化。计算结果表明：在列车振动荷载作用下离隧道拱底越近的土层,孔隙水压力与初始有效应力的比值越大,但均小于1,土体尚未达到发生液化的条件;衬砌结构位移最大值出现在盾构隧道拱底,为0.16mm;衬砌结构拉、压应力最大值均未超过结构抗拉、抗压强度设计值,表明衬砌结构在列车振动荷载作用下是安全的。