纵向非均匀锈蚀梁的非线性有限元分析方法

针对实际工程中存在的受拉钢筋纵向非均匀锈蚀梁,从锈蚀钢筋混凝土本构关系入手,对锈蚀梁结构性能退化和破坏特征进行分析.建立锈蚀梁有限元模型,钢筋单元采用三维杆单元,混凝土单元采用8节点实体单元,钢筋与混凝土之间的粘结单元采用非线性弹簧单元.利用大型有限元ANSYS分析软件,对纵向非均匀锈蚀梁的受力性能进行模拟,模拟结果与其他非线性分析方法结果类似,说明采用非线性有限元方法分析纵向非均匀锈蚀梁受力性能正确有效.     

椭圆型偏微分方程的三角形单元有限元的数值解法

本文以椭圆型偏微分方程问题为背景研究三角形单元的有限元方法.随着计算机图形学的发展,三角形单元划分取得了巨大的成就,可以得到质量非常好的三角形单元,进而提高偏微分方程的有限元方法的数值解的精度.本文采用节点增量算法,对问题区域进行三角形单元划分,得到的三角形单元满足Delaunay条件,再对三角形单元的所有节点采用自适应编号,最后运用三角形单元的有限元方法得到椭圆型偏微分方程的数值解.通过数值实验,得出相比传统的三角形单元的有限元方法,本文的三角形单元的有限元方法减小了舍入误差,提高了计算精度.     

加筋土挡墙动力特性有限元分析

采用分离式有限元模式,建立了由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材单元组合的加筋土挡墙有限元模型,并对加筋土挡墙进行了动力有限元分析.结果表明,有限元计算值与试验值相吻合,证明该方法正确有效,由此在工程设计中可以通过针对加筋土挡墙的动力程序R-D,预测挡墙的动力反应.     

静电陀螺仪球形铍转子动态变形的若干解法

对静电陀螺仪球形铍转子的动态变形进行了解析与有限元数值分析.解析分析以弹性力学为依据,有限元分析采用ANSYS软件,在利用ANSYS软件进行有限元分析时,分别采用了实体单元中的轴对称单元PLANE183和三维二十节点的六面体结构实体单元SOLID186.解析解和有限元解吻合得很好,计算出的铍转子动态变形完全相同,分析表明数值解比解析解较为简单,而按照轴对称二维平面单元进行转子的动态变形计算是最为简便快捷的解法,使今后铍转子的弹性分析和计算大为简化.     

基于GAP单元的车架有限元分析

利用Hyperworks软件对某重型货车车架进行了有限元分析,研究了采用GAP单元模拟车架钢结构之间接触的方法,并采用壳单元离散车架纵梁和横梁、多点约束单元(MPC)模拟铆钉和螺栓的传力、以及梁单元和弹簧单元模拟前后悬架.对比了利用GAP单元和等效实体单元来模拟接触以及不考虑接触的3种建模方法,分析了该车架的弯曲工况,并对计算结果进行了试验验证.分析结果表明:GAP单元能够有效地模拟车架各层钢结构之间的接触,提高车架有限元分析精度和分析效率,从而为重型货车车架有限元分析提供了一种有效方法.     

考虑胎圈-轮辋接触关系的斜交轮胎充气工况有限元分析

采用ANSYS有限元程序,选用三维体单元、层单元以及接触单元,以9.00-20 16PR斜交轮胎为研究对象,建立了考虑胎圈与轮辋接触关系以及胎面花纹的三维有限元模型,并将计算结果与未考虑胎圈-轮辋接触关系的有限元模型计算结果进行了分析比较.     

固定管板式热交换器应力分析

 管壳式热交换器因其可靠性高、适用性广泛成为很多工业部门中应用最广的热交换器。常规设计采用GB 151—1999《管壳式换热器》中当量等效近似方法,该当量等效力学模型和实际结构存在较大差异,尤其对于大型高参数热交换器,若无法应用常规设计方法,必须进行分析设计。有限元方法是最常见的分析设计方法。本文应用ANSYS通用有限元软件,对某实验台用热交换器建立了有限元模型,模型分别采用实体单元和梁、壳单元对固定管板式热交换器的壳体、管板和换热管所构成的固定连接结构进行了应力分析研究,以及温度载荷和压力载荷同时作用下的有限元分析。在实验台上进行与有限元分析中引用载荷相同的温度和压力载荷进行实验,并将实验结果与有限元分析结果进行比较,研究表明采用梁、壳单元或实体单元均能获得较精确的结果。考虑到热交换器的建模难度、工程精度需求和计算时间,对于大型高参数热交换器有限元分析采用梁、壳单元进行模拟,既可保证计算精度,又可降低建模难度,是切实可行的处理方法。     

静电陀螺仪球形铍转子动态变形的若干解法

对静电陀螺仪球形铍转子的动态变形进行了解析与有限元数值分析。解析分析以弹性力学为依据，有限元分析采用ANSYS软件，在利用ANSYS软件进行有限元分析时，分别采用了实体单元中的轴对称单元PIANE183和三维二十节点的六面体结构实体单元SOLID186。解析解和有限元解吻合得很好，计算出的铍转子动态变形完全相同，分析表明数值解比解析解较为简单，而按照轴对称二维平面单元进行转子的动态变形计算是最为简便快捷的解法，使今后铍转子的弹性分析和计算大为简化。     

桥面铺装有限元模型分析对比

桥面铺装作为桥梁行车体系的重要组成部分,它的受力是比较复杂的。很多学者借助有限元分析其受力,多采用三维六面体实体单元和平面壳单元。本文借助ANSYS有限元分析软件,分别采用20节点的三维六面体单元和八节点的多层壳单元模拟桥面铺装．分析其受力,探讨桥面铺装的有限元计算模型。     

基于位移形函数和力形函数的梁柱单元理论对比研究

基于位移形函数的梁柱单元理论被广泛应用于框架结构梁柱单元的有限元分析,但其计算精度受到位移形函数的限制而难以提高.对比基于位移形函数的相关理论,总结基于力形函数的梁柱单元理论,进行有限元程序编制,计算过程中采用柱面弧长法来进行迭代求解.程序计算结果对比表明,基于力形函数的梁柱单元计算效率和计算精度均高于基于位移形函数的梁柱单元.     

C1阶协调矩形薄板单元的对比分析

提出了一种直接由协调单元边界位移插值单元位移的特殊插值法,用于构造对称协调和完备的12节点参数薄板矩形单元,分离单元完备性条件和C1阶连续条件的相互影响,构造C1阶连续协调且完备的薄板单元,并构造出一种对称性更好的新型矩形协调薄板单元.该薄板单元具有完备性和真正的C1阶连续性,列式清晰,形函数表达更符合常规函数,对有限元程序不必作大的改动,只需修改挠度插值函数,即可进行常规的有限元分析,从而解决了薄板矩形单元的C1阶连续性问题.研究结果表明:矩形协调单元的计算结果比非协调单元的计算结果精确,收敛速度快,稳定性强.     

钢筋混凝土结构非线性分析及其程序设计

采用有限元法对钢筋混凝土平面杆系结构在使用荷载下进行了非线性分析,针对现有数值方法存在的不足,以梁或柱划分的若干区段为最小单元,将变刚度杆转变为若干等刚度杆,从而将钢筋混凝土非线性问题转换成一系列等刚度杆的线性问题,同时采用简化的B-N-M关系,大大简化了该问题的计算,并使用Fortran 90语言编制了该问题的计算程序,模拟了钢筋混凝土结构开裂前后的受力特性.     

上部结构—基础—地基共同工作数值解法

采用结构杆系有限元,基础梁有限元和地基无穷边界元,三者联合求解上部结构－基础－地基的共同工作问题,提出杆系有限元与基础梁有限元、基础梁有限元与地基无穷边界元的耦合方法,通过实例计算,分析结构－基础－地基的相互关系与同共工作机理。     

具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构性能的非线性有限元模拟

采用ABAQUS软件中非线性分析常用实体单元C3D8R模拟混凝土框架和砌体填充墙、杆单元T3D2模拟钢筋、弹簧单元SPR INGA模拟框架和填充墙体的连接,建立了有限元非线性分析模型。对1榀裸框架结构模型和4榀具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型的性能进行了非线性有限元模拟,并与试验结果进行了比较。分析表明,理论值与试验值符合较好,说明建立的有限元分析模型可以较好地模拟砌体填充墙框架结构的性能,为进一步分析这种结构的性能提供基础。     

大型水轮机蜗壳、座环结构优化设计

本文对由水轮机蜗壳、座环和水泥基础所构成的复杂组合体,在采用板壳元、块体元、边界元和伪单元等四类单元进行有限元分析的基础上,选用最速下降法研究了优化设计过程,并编制成程序系统.经工程实际考核,证明理论正确,作法可靠,从而为改进结构,提高设计水平提供了一种新途径.     

基于频响函数灵敏度分析的舰艇模型修正

由结构的数值计算和试验测试得到的频响函数,给出两者的相关函数及其灵敏度的表达形式,提出了一种模型修正方法,为有限元／边界元模型修正奠定理论基础．对带有发动机和隔振系统的舰艇进行了振动频响函数的测试,得到与初始有限元／边界元模型理论计算的相关函数,利用模型修正方法对选用的特定参数进行了修正．通过与模态试验结果的比较,验证了基于振动频响函数灵敏度分析的结构有限元模型修正方法的正确性．     

四边形组合单元在传热问题计算中的应用

本文介绍的四边形组合单元是一种由四个二次型三角形单元拼装而成的基本单元。在拼装过程中凝聚掉五个内节点,形成8节点二次型四边形单元。它具有精确、连续的优点,又避免了存贮量和运算量的大量增加。对复杂边界条件情况,虽然它不如具有曲线边的等参单元拟合得好,但由于工作量的明显减少,故仍然具有实用价值。     

基于虚拟裂纹闭合法计算裂纹扩展的能量释放率

研究利用虚拟裂纹闭合法(VCCT)和通用有限元程序计算裂纹扩展能量释放率(G).利用开发的接口单元,将VCCT集成于有限元软件中.基于这一原理,通过ABAQUS用户单元子程序UEL编写9,16,20节点接口单元,将VCCT法集成于8节点和20节点6面体网格中,直接通过有限元计算输出能量释放率,无需进行复杂的后处理.最后,通过2个算例对该接口单元进行了验证.结果表明,利用所编写的界面单元能够得到准确的计算结果,同时提高了计算效率.     

四结点任意四边形的杂交／混合元

在给出平面上四结点任意四边形的杂交/混合元的应力及位移模式后,本文算出了它的矩阵〔H_e〕、〔G_e〕及〔R_e〕的具体表达式,为应用带来了方便.其次,还给出了采用高斯消去法来构造单元刚度矩阵的的理论依据及实施方案.算例一则,通过比较,显示出用杂交/混合元计算应力具有较高的精度.     

一种消除线性独立性问题的单位分解三角形单元

为建立高效的消除线性独立性问题的单位分解有限单元公式,采用多项式基函数用来作局部近似。普通的线性三角形形函数作单位分解函数,提出有限元无网格耦合三角形单元。该三角形单元形函数具有Kronecker delta性质,能够直接施加位移边界条件。数值算例表明,该三角形单元能够消除普通单位分解有限元的线性相关问题,并且具有较高的计算精度,结果优于普通线性三角形单元和线性四边形等参元。