有限元在全承载车身骨架轻量化设计中的应用

[摘要]利用有限元方法对客车车身结构进行静力分析,根据计算的变形及应力分布情况对客车车身结构的布置、构件截面形状进行改进,在满足全承载式车身刚度和局部变形分布合理的基础上,同时达到降低车身质量的目的．静态载荷实验结果表明：改进后的客车车身骨架方案能满足车身骨架刚强度要求,车身骨架轻量化方案是可行的．     

基于Optistruct的地铁车顶骨架有限元强度分析及优化

为了对某新型地铁车顶骨架结构进行优化,在十二个工况下对其进行了结构静强度分析,根据各工况的应力分布情况,找出了应力集中的位置并分析其产生的原因,利用OptiStruc优化工具提出了六种优化方案,根据优化尺寸再次进行强度分析,分析结果显示方案一车架骨架在满足应力的要求下,整体结构挠度最小.通过对车顶骨架优化的应力对比,表明提出的优化方案是可行性的.     

1．8t钢锭模热应力的有限元法计算

用有限元法分别计算了三种截面尺寸的钢锭模的热应力，结果表明，两种实验钢锭模应力分布不均匀，所以模耗较高；而模锭比为１．１的钢锭模应力分布均匀，模耗较低。     

斜拉扣索调整南盘江特大桥拱圈的结构应力

为保证南盘江特大桥主拱圈安全顺利的施工,分别研究了六工作面法和斜拉扣索加多工作面组合法分环浇筑钢管混凝土劲性骨架主拱圈外包混凝土过程,分析了采用两种方法施工的结构瞬时应力和永存应力以及变形的变化规律,并对比分析了结构实际施工过程中的受力和变形。研究结果显示:六工作面加2组斜拉扣索、每组扣索索力3 000 k N能够较好地调整南盘江钢管混凝土劲性拱桥结构的瞬时应力和永存应力,可以将拱脚截面管内混凝土最大瞬时拉应力降低60%,永存压应力降低40%,并保持其他截面应力在《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规范容许范围内;将拱顶最大瞬时挠度从-140 mm增加至-200 mm,但仍保持结构变形的平顺,避免了产生过大的反复变形。实际施工效果证实了斜拉扣索的有效调载作用。     

基于光电池阵列的小通道气液两相流气泡参数检测方法

提出一种基于光电池阵列的小通道气液两相流气泡尺寸(气泡截面直径及其截面中心点位置)检测新方法。该方法先利用光电池阵列传感器获得反映小通道内气液两相流气泡截面信息的光强分布信号,然后利用主成分分析对信号降维,最后利用支持向量机(SVM)方法分别建立气泡截面直径和气泡截面中心点位置的测量模型,并进而实现气泡截面直径及其截面中心点位置2个参数的测量。在内径为4.04 mm的水平玻璃管内进行的初步实验研究结果表明本文所提出的基于光电池阵列的小通道气液两相流气泡尺寸检测方法是可行的、有效的。气泡截面中心点位置测量的最大相对误差小于8%,气泡中部截面直径测量的最大相对误差小于10%。     

定向油气井出砂模型的建立与参数分析

从分析定向井井眼的应力状态出发，建立了油气井的出砂模型。将出砂划分为地层填充砂随流体的产出运移和地层骨架结构破坏出砂两种类型，提出了临界井底压差与出砂程度两个概念，分析了地应力、抽层压力、井斜角、方位角等因素对油气并出砂程度的影响．研究结果表明，垂直应力为最大主应力时，其出砂程度较小；而为中间主应力时出砂程度较大，井斜角与方位角对出砂程度的影响同应力状态有关。     

XKA2420型龙门铣床龙门框架静动态有限元分析

本文对ＸＫＡ２４２０型龙门铣床的龙门框架进行了有限元计算分析，进行了大、小两个截面尺寸的方案对比。计算结果表明：两个方案中，采用小截面尺寸的方案是可行的。同时，为了保证安装后的导轨直线精度，给出了导轨的反变形曲线。     

预应力混凝土箱梁桥的温度效应分析

介绍国内外几种典型规范的温度梯度计算模式,并根据箱梁常用截面尺寸范围,推导出相应的温度梯度解析表达式.以广州某预应力混凝土箱梁桥为工程实例,根据现场试验测试数据的分析,对3种折线模式的温度梯度提出相应的曲线型改进模式.根据国内外几种典型规范的温度梯度计算规定和本文提出的相应改进温度模式分别计算实例桥梁结构在各种温度梯度作用下引起的内力分布和变形.对比分析与计算结果表明:提出的温度模式可以简化计算程序,计算所得的截面最大拉应力略大于规范模式的相应结果,这有利于箱梁的裂缝控制;截面的最大拉应力出现在箱梁顶板的底面位置;桥墩边缘截面的温度应力大于跨中截面的温度应力;在现行设计规范的温度梯度作用下,箱梁截面的最大拉应力可能大于混凝土的抗拉强度,设计中应采取裂缝预防措施.     

合龙段内置劲性骨架对刚构桥受力性能的影响

合龙方式是连续刚构桥施工中需要重点关注的问题,合龙段内置劲性骨架设计缺乏明确说明.考虑预应力空间效应,混凝土三维收缩徐变特性和施工过程分析,建立了预应力混凝土连续刚构桥的三维精细化数值模型.对合龙段分别采用内置劲性骨架和外置劲性骨架的合龙段短、长期力学特性进行了对比分析.对内置劲性骨架的含钢率、截面形式进行参数分析.研究结果表明:内、外置骨架锁定的合龙段短、长期应力分布基本相同,顶板长期应力较短期应力平均增加20.6%,底板处相应减少30.5%.内置骨架锁定更易形成顶板的长期应力分布不均,但由于合龙段顶板压应力储备较大,其影响较小.内置劲性骨架含钢率越高,合龙段顶板的纵向正应力分布不均越明显,含钢率对底板应力的短、长期效应影响均相对较小.实际设计中可考虑采用的含钢率设计范围为0.27%-1.02%.含钢率相同的情况下,内置劲性骨架截面形式对合龙段纵向正应力短、长期效应影响很小.     

汽车车身骨架断裂有限元分析

基于有限元分析方法，对某车车身骨架结构进行弯曲、扭转两种工况下的模拟，得出了车身骨架结构的应力、应变分布，找出车身骨架在弯曲、扭转工况下的薄弱环节—地板前第一根横梁、第二根横梁与相应的纵梁焊接处，为车身优化设计提供了依据。     

内压作用下弯管应力的实验研究

采用电阴应变测量技术研究了带有初始随圆度的弯管在纯内压作用下的应力分布。实验结果表明,弯头横载面上的环向应力和轴向应力分布均呈相似的“Ｗ”型,但各点环向应力的绝对值均大于轴向应力。最大应力在外弧线的环向,比直管高出６２．７％,最小应力在中线弧处,为负值。这种应力分布情况也与弯管受平面弯矩时完全不同。     

横肋截面类型对铝模板力学性能的影响

横肋是影响铝合金模板承载力的重要构造。为研究横肋截面类型对铝合金模板的力学性能,开展了梯形截面横肋的铝合金模板的三分点加载试验,并将其试验结果与采用abaqus软件的精确化建模得到的数值结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。并在此基础上,通过数值模拟研究了方形、工字形和T形3种横肋截面类型的铝合金模板力学性能。结果表明,铝合金模板在标准荷载作用下,其边肋的拉应变最大,属于危险截面。横肋截面类型是影响横肋自身乃至铝合金模板整体受力状态的关键因素,T形截面是单轴对称截面中最优的截面类型,方形截面是双轴对称截面中最优的截面类型,而双轴对称截面横肋的最大应力产生在横肋中间,可有效避免横肋两端焊接的薄弱处,双轴对称截面的横肋受力更合理,因此方形截面是最佳横肋截面类型。在横肋截面形状方面,与方形截面面积相比,T形和工形截面面积分别下降了41.9%和21.2%,T形截面是材料用量最少的横肋截面类型,可用于一些受力较小的结构,如小矮墙等结构处。     

超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面尺寸及应力峰值转移机制

在超大埋深软岩隧道中,通常地应力较高,且围岩软弱破碎,在施工过程中不可避免的会出现大变形现象,造成支护结构失效破坏。采用超前中导洞应力释放技术提前释放地应力,可以改善支护结构的受力状态,减小隧道变形量,保证支护结构的安全。本文依托丽香线哈巴雪山大变形隧道,采用文献调研、数值模拟及现场监测等手段对超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面大小进行研究,分析了中导洞不同断面大小工况下应力释放效果,最终确定中导洞合理断面大小。研究结果表明,超前中导洞断面为正洞断面面积的0.6倍时,应力释放效果较为理想,相比直接开挖正洞,采用合理超前中导洞断面时,正洞拱顶沉降及上、下台阶水平收敛值分别减小28.2%、27.64%和26.71%,且围岩中切向应力峰值向围岩深部转移了约4 m,同时,应力峰值数值有所减小,减小约5.04%。研究成果可为类似大变形隧道工程提供参考与借鉴。     

圆形截面混凝土框架柱的轴压比限值

推导并计算了混凝土圆形柱截面在界限破坏条件下的轴压比 ,讨论了箍筋约束和其它因素对圆形框架柱轴压比限值的有利影响 ;通过 6个配有螺旋箍筋圆形框架柱的低周反复伪静力试验研究 ,验证了理论分析 ,提出可供设计参考的圆形框架柱轴压比限值建议值     

形状记忆合金受弯杆横截面上的应力分布

从Brinson本构理论出发，将材料沿构件的纵向等效成若干纤维丝的组合，并假定在受力时由这些纤维丝组合而成的横断面上的应变大小沿着截面高度呈线性变化，即同一横断面的变形符合平截面假定，从而建立起形状记忆合金在弯矩作用下截面上的应力沿截面高度的关系式。通过实例分析，认为构件在弯矩作用下横断面上的应力沿截面高度呈非线性分布，并有明显的相变点；同时发现在相同的应变情况下，加载时的应力明显大于卸载时应力，出现应力滞后，因此认为形状记忆合金可以作为弯矩作用下的耗能材料。     

中、重卡车架轻量化设计

由于计重收费对中重卡车架提出了轻量化的迫切需求,文章对6×2载货车和6×4牵引车车架分别提出轻量化方案;根据这2种方案,采用Nastran软件进行有限元分析,并提出改进方案;最后对样车车架贴应力应变片进行测试,与有限元模型进行比对.结果表明,采用改进方案已达到轻量化的目的.     

应力波在吊索-梁结头处的传播规律

为分析吊索与拱肋连接处的受力特点,通过引入应力波理论的方法研究吊索-梁结头处应力波传播规律.利用刚性结头处的位移协调性和内力连续性建立控制方程,假设入射波、反射波和透射波的质点位移函数,从而求出反射系数及透射系数的影响矩阵;最后,对拱肋截面特性进行参数分析,并与有限元计算结果进行对比.结果表明:在梁截面无限大和无限小的...     

铝合金挤压型材淬火模拟研究及工艺参数的改进

为了解决"U"形铝合金型材在喷水淬火过程中因冷却速度不均匀而导致型材截面变形的问题,基于FLUENT和ANSYS-WORKBENCH软件平台,建立了"U"形挤压型材在喷水冷却过程的有限元模型.分析了3种不同喷嘴速度大小方案下型材淬火冷却过程的温度场、残余应力和变形等变化规律.结果表明:经工艺参数优化后,型材截面上不同部位喷嘴速度大小设计更合理,淬火冷却过程中型材的温度场和等效应力分布更均匀,最大等效应力最小,型材的变形最小.通过有限元分析能较好地改进型材淬火冷却过程中喷嘴速度大小及分布,为实际挤压生产过程提供指导.     

体外预应力在大跨连续刚构抗剪设计中的应用

以重庆绕城高速公路新滩綦江大桥工程为依托，针对大跨预应力混凝土连续刚构提出一种新颖的体内外混合配束方式．通过对该工程薄壁箱梁结构的空间有限元计算分析，表明这种混合配束方式可以明显降低箱梁截面关键位置的剪应力和主拉应力，说明这种混合配束方式在结构抗裂性方面更为可靠，从而可以完全替代竖向预应力的作用．     

用通路法确定通风网络最优断面与风压

巷道断面积大小直接关系到掘进费、维护费和通风电费，如何确定巷道断面积才能使上述费用总额趋于最低，在总结了前人工作的基础上提出了井巷断面优化的通路法，其实质是不改变给定的矿井通风网络，针对网路中最大阻力通路，逐步调整巷道断面，通过建立的经济数学模型，计算调整巷道断面所发生的费用，井使节省费用趋于最多。