索膜结构的蠕变性能研究

概括近几年国内外蠕变力学领域的研究进展,阐述了理论、试验等方面已经取得的成果,着重介绍了有限元计算机模拟,并通过工程实例进行了索膜结构蠕变的有限元分析,描绘出了理想的蠕变曲线,得出一些有用的规律,为考虑蠕变影响的应力应变分析提供了科学依据。     

抚顺西露天矿泥岩蠕变特性试验及介观模型研究

为研究抚顺西露天矿边坡中泥岩蠕变特征,利用ITZ-1型三轴剪切仪,采用陈氏分级加载法对抚顺西露天矿边坡中的岩样进行蠕变试验,获得岩样蠕变曲线。对试验数据进行数值拟合得到改进的Burgers模型基本参数,在ABAQUS有限元分析软件中对改进的Burgers模型二次开发编写UMAT子程序。通过Python脚本结合Voronoi多边形法建立岩石介观结构模型,模拟得出岩样蠕变曲线,分析试验蠕变曲线及数值模拟得出的介观尺度损伤。研究结果表明：抚顺西露天矿边坡中泥岩具有减速和等速蠕变阶段特性,岩石介观模型模拟所得蠕变结果与试验结果误差较小,泥岩中沿轴向生长的介观结构更易发生损伤、破坏。所建岩石介观模型可以更精确地模拟岩石介观结构特征,为工程实际中的岩石力学仿真模拟提供参考。     

不同膜初始预张力下索膜间摩擦接触对膜面应力的静力影响分析

为了分析谷索索力变化引起索膜间摩擦接触对膜面应力的影响,模型为带有一条稳定索(谷索)的双曲张拉索一膜结构,所有算例应用有限元程序ANSYS完成,谷索与膜面之间的摩擦接触问题用接触单元来模拟,接触表面的摩擦作用仅用摩擦系数来考虑,膜面初始预张力设计值分别取2,3,4 kN/m,对模型进行初始形态分析和静力荷载分析,分析表...     

索膜结构非线性风振响应研究

索膜结构是一种新型大跨度空间结构形式,该类轻柔结构对风的作用十分敏感,风荷载往往是结构设计的控制荷载。本文运用有限元程序对一实际索膜结构进行了自振分析,然后用自编程序进行了结构风振响应的理论分析,分析中考虑了风向、风速、膜预张力和脊索预拉力等基本参数变化对结构响应的影响,得到一些有工程实际意义的计算结果和结论。     

索膜结构的非线性风振响应

索膜结构是一种新型大跨度空间结构形式,该类轻柔结构对风的作用十分敏感,风荷载往往是结构设计的控制荷载.文中运用有限元程序对一实际索膜结构进行了自振分析,然后用自编程序进行了结构风振响应的理论分析,分析中考虑了风向、风速、膜预张力等基本参数对结构响应的影响,发现索膜结构的自振频率随膜预张力的增加而明显增大,风速对结构风振响应也有较大影响.     

深部矿井煤系地层软岩蠕变特征试验

采用在预定围压下先固结后径向卸载的三轴蠕变试验方法,模拟软岩巷道开挖过程应力状态变化,通过三轴卸载剪切蠕变试验表明随剪应力水平的降低蠕变速率显著减小.当剪切应力高于一临界值时,深部矿井软岩蠕变过程历经减速、定常和加速蠕变三个阶段破坏.根据试验结果,为描述非线性加速阶段蠕变规律,采用改进的元件,提出了软岩非线性的黏弹塑蠕变本构模型,通过有限元本构程序的二次开发,将提出的本构模型嵌入到ADINA非线性有限元程序中.对某矿井巷道软岩开挖支护过程进行数值模拟,表明弹黏塑蠕变本构力学模型能够较好地反映软岩的变形特征,数值模拟和实测结果吻合良好,可为矿井深部软岩巷道设计与施工提供参考.     

沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析

蠕变性能是评价沥青混合料的重要指标之一.利用三分点小梁弯曲试验对沥青混合料的蠕变性能进行研究,探讨加载水平对蠕变曲线的影响.通过对试验蠕变曲线的拟合,获取沥青混合料的粘弹性参数,利用有限元方法对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟,得出不同温度及不同荷载条件下沥青混合料小梁蠕变规律,并与试验结果进行比较.研究表明,同一温度下,随着应力水平的增大,永久变形会随之增大,且稳定期应变发展速率也会增大;粘弹性数值分析结果与试验结果吻合良好,可以反映沥青混合料蠕变前2个阶段的变形特征.     

304不锈钢构件的高温蠕变特性分析

根据304不锈钢的单轴蠕变试验数据,运用ANSYS有限元方法,建立了304不锈钢在高温下的时间硬化隐式蠕变模型,对该模型进行了数值模拟,模拟结果与实验数据吻合度较好。在此基础上,研究了304不锈钢钢管在高温条件下的蠕变极限,并通过分析得到了温度与蠕变极限之间的关系,为正确预测在多轴应力状态下高温部件蠕变特性提供了理论依据,对评估高温构件的安全性和经济性具有十分重要的应用价值。     

基于颗粒离散元模型的岩石蠕变模拟试验

为了从岩石颗粒之间不连续特征的角度研究其永久变形行为,基于颗粒流理论,采用颗粒离散元方法对微观颗粒之间的接触赋予Burgers模型,进行岩石二维离散元虚拟单轴蠕变试验。采用单因素法研究分析颗粒粒径、摩擦因数、颗粒法向与切向刚度比对流变特性模拟值的影响。从单轴蠕变压缩的轴向蠕变及轴向蠕变速率曲线的离散元模拟值与其解析解对比可以看出:模拟结果与解析解具有较高的吻合性;为更加明确地表示出蠕变不同阶段,选用对数蠕变柔量来进行解析解与模拟值的比对,蠕变初始阶段,PFC压缩模型会低估蠕变柔量,而在稳定蠕变阶段,两者具有高度的一致。数值模拟与解析解结果对比验证颗粒流Burgers模型适合用于岩石蠕变试验研究中,可为岩石蠕变的后续深入研究提供有益的参考。     

膜结构在暴雨积水时材料模型研究

在遭遇暴雨时，坡度比较小的膜面容易积水，准确模拟出此时膜面的变形有助于保障结构安全，现有研究采用的膜材线性本构模型不适用于模拟膜结构在暴雨下的变形.通过在膜结构上进行均布荷载加载试验，模拟膜面遭遇暴雨作用下的力学行为，获得结构积水时的变形形态.采用膜材线性与双折线本构模型，分别建立膜结构有限元模型并进行荷载分析，通过对比有限元模型和实际结构的变形，选取适合模拟膜结构在暴雨下变形的膜材本构模型.数值模拟结果显示：与采用线性本构模型模拟的结构变形相比，采用膜材双折线本构模型模拟出的结构变形更接近试验测得的变形.研究成果可为膜结构在暴雨积水作用下的膜材本构模型选用和分析计算提供参考.     

螺栓联接的有限元建模方法研究

对螺栓联接的有限元建模方法进行研究和评估.以螺栓-法兰联接为例,基于有限元分析软件ANSYS,建立了3种螺栓联接的有限元模型,即实体螺栓联接模型、梁单元联接模型和刚性单元联接模型.模态试验和应力分析表明,实体螺栓联接模型和梁单元联接模型具有广泛的适用性,可准确分析螺栓联接结构的静态特性和动态特性.相比实体螺栓联接模型,梁单元联接模型在保留了关键细节的同时提高了建模和计算效率.刚性单元联接模型不能模拟螺栓预紧和接触,只适用于模态分析.试验和仿真均表明,螺栓预紧力的大小对结构模态影响很小.仿真表明,螺栓联接表现出复杂的非线性特性,如应力的非线性变化、法兰之间接触状态的变化、螺栓总拉力的非线性变化等.      

利用ANSYS模拟螺栓预紧力的研究

在螺栓联接的有限元分析中准确模拟螺栓的预紧力是一项复杂而困难的工作。论述了利用有限元技术在ANSYS中模拟螺栓预紧力的预紧力单元法、降温法和渗透接触法等方法。通过对比发现预紧力单元法能较好的模拟实际预紧力，从而为有限元分析中施加预紧力栽荷提供了可靠的理论和应用依据。     

栓接装配式钢-混凝土组合梁及其抗剪键的力学性能研究

为了探究摩擦型高强度螺栓在装配式钢-混凝土组合梁中的适用性,采用ABAQUS有限元软件建立了推出试件和简支梁试件的有限元模型。在试验结果验证模拟可靠性的基础上,研究了螺栓预拉力、螺栓孔径、混凝土强度和螺栓强度等因素对单个抗剪键及整体组合梁的影响。分析结果表明：抗剪键的受力过程分为摩擦、滑移、承压和破坏四个阶段;螺栓预拉力、混凝土强度的增大有利于提高摩擦型高强度螺栓的极限承载力和承压抗剪刚度,较大的混凝土孔隙显著降低了螺栓抗剪刚度;提高螺栓预紧力或提高混凝土强度均可增强钢与混凝土部件的组合作用,相反,在抗剪连接程度不变的情况下,提高螺栓等级导致界面刚度分布不均,不利于滑移控制。     

Numerical Simulation of Creep Deformation on the Fabric Clip

The fabric clip is an important component in textile machine. The creep deformation on the clip body hole at high temperature acted on different pulling forces during a period of6 240 h was researched by using ABAQUS software. The NortonBailey's with time hardening constitutive equation was used to simulate the creep deformation on the clip body hole made of A380 aluminum alloy at high temperature, and the simulation results showed that for different pulling forces,the creep deformation on the clip body hole increased with an increase in the pulling force.Then,the experimental dimensional changes test was performed on three different specimens of the clip body hole at different service time( 1 200 h,4 800 h,6 240 h) by using a Global Performance test machine. A comparison between the finite element method( FEM)and the experimental results show a good correlation. The simulation results also indicate that the creep deformation on the clip body hole has an important effect on the relaxation of the blade clamping fastness which leads to fabric clip failure.     

基于互层岩体的非定常黏弹塑性蠕变模型及有限元分析

为研究互层岩体在考虑时效变形作用时的蠕变特性，提出了一种考虑应力、应变阈值的非定常黏弹塑性五元件模型。该模型能够同时描述岩体的瞬时弹性应变、黏弹性蠕变、线性黏塑性蠕变和非线性黏塑性蠕变（加速蠕变），推导得出了其在三维应力状态下的蠕变方程；基于ABAQUS有限元软件完成了UMAT子程序的研发，并通过对比岩体的室内蠕变试验与该模型数值模拟结果来验证模型的适用性。结果表明：蠕变试验结果与数值计算结果相吻合，非定常黏弹塑性模型不仅可以精确描述减速蠕变和稳态蠕变过程，还可以较好地描述岩体的加速蠕变过程，从而验证了该模型的适用性与有效性。     

阀系预紧力对减振器开阀点的影响分析

研究阀系预紧力对减振器开阀点节流阀片节流压差的影响.以活塞阀系总成为例,用有限元仿真和理论计算相结合的方法,建立了阀系预紧力与节流阀片在开阀点的节流压差之间的数学关系.根据建立的数学模型,分析活塞阀体弹性模量和节流阀片弹性模量对预紧力作用的影响.实例分析结果表明,活塞阀体弹性模量变化对预紧力的作用影响较大,节流阀片弹性模量的变化对预紧力的作用影响较小.随着活塞阀体弹性模量的增大,阀系预紧力对开阀点节流阀片节流压差的影响减小;节流阀片弹性模量的变化对阀系预紧力的作用影响可以忽略.     

混凝土扭转剪切徐变试验方法及其应用

为研究大跨径混凝土梁桥在长期变形分析时剪切徐变的影响,针对剪切徐变系数的取值问题,提出一种基于扭转的剪切徐变试验装置和测试方法,并开展三组混凝土试件的剪切徐变试验研究;获取375 d的徐变系数曲线,利用现行规范模型的参数修正,对剪切徐变的发展规律进行分析,并通过有限元对结果进行验证.研究结果表明:基于扭转的剪切徐变试验装置可对构件进行有效加载;通过扭转剪切得到的徐变系数计算公式可用于试验数据分析;C30混凝土试验剪切徐变终极值为规范轴压徐变终极值的2.26～2.63倍,剪切徐变在受荷早期的发展低于轴压徐变,但后期逐步加速;受扭构件等剪切影响显著的结构徐变计算应考虑剪切徐变效应.     

点支式玻璃建筑单层索网体系的动力特性

点支式玻璃建筑单层索网体系是一种新型的柔性支承结构体系,其受力特性在很大程度上依赖于所施加的预应力。该文对新保利大厦二期幕墙工程的单层索网结构模型的动力特性进行试验研究,提取了索网在分级预应力下的前三阶频率,并与加玻璃后的情况进行了对比分析。试验结果表明,结构的低阶频率与预应力的关系基本为近似线性关系,而高阶的非线性程度更明显,玻璃对结构的刚度有较大提高,试验与有限元计算结果比较吻合。     

新型倒T式防波堤结构长期变形特性预测方法研究

新型倒T式防波堤结构是可供深水环境软土地基选用的一种新型港工结构型式。深水环境中结构所受波浪力、水流力等长期荷载作用显著,但其长期变形特性尚不清楚。为探讨该类结构长期变形特性,本文基于波浪等循环荷载长期作用下软粘土变形与循环次数之间相互关系同静荷载作用下土体蠕变与时间之间相互关系相似的特性,借鉴蠕变理论,采用幂指数函数拟合饱和软粘土循环三轴试验结果,结果显示二者吻合较好,说明基于蠕变理论采用幂指数函数预测饱和软粘土长期变形的方法是可行的。进一步,利用ABAQUS二次开发平台Creep子程序实现了这一方法的有限元计算手段,建立了预测饱和软粘土长期变形的有限元实用简化计算方法,最后,采用该方法探讨了新型倒T式防波堤结构的长期变形特性。     

软粘土蠕变变形对于路基沉降和拓宽工程影响的有限元分析

根据适用于软粘土的由S-CLAY1模型得出的弹塑性模型和由三轴蠕变试验得出半经验半理论的蠕变模型,利用河海大学研制的BCF有限元计算软件对沪瑞高速公路竹城段路基沉降及拓宽工程进行沉降计算分析,并与卢萍珍的计算结果进行了对比,给出了相关工程意见.