全海深沉积物保压容器有限元分析

针对全海深沉积物气密取样器所采集的深渊海底沉积物样品,设计一套沉积物保压存储容器,从而为深渊海底生命演化等科学研究提供海底原位保压样品.首先,根据全海深沉积物保压容器的保压容积和保压性能的要求,开展保压容器几何结构参数的初步设计,并利用三维软件Solidworks建立保压容器的三维几何模型.其次,利用有限元分析ANSYS软件,开展模拟全海深超高压环境下的保压容器性能分析,检验保压容器的性能.最后,研究不同保压容器的壁厚和内径对保压容器性能的影响,结果表明:在保压容器的储存容积和保压容器壁厚相同的条件下,保压容器所受的最大应力随着保压容器内径的增大而逐渐增大,而保压容器的重量会逐渐减少.     

平面钢筋混凝土框架结构优化

采用Matlab和ANSYS混合编程的方法编写了平面钢筋混凝土框架结构的优化设计程序,充分发挥了各自的优势,节约了结构优化程序的开发成本.程序中调用ANSYS完成结构有限元分析,而后采用Matlab中遗传算法(GA函数)完成优化分析,二者之间通过调用磁盘文件的方法进行数据传递.最后通过算例分析证明了程序的可行性,同时根据结果对比进一步验证了遗传算法在结构优化方面的优势.程序用户界面友好,操作方便,对结构优化实用化的发展起到一定促进作用.     

平面膜结构预张力和变形的蠕变效应分析

针对工程实例中的平面膜结构,基于改进的时间硬化模型,采用ANSYS有限元分析软件及本文推导的相关方程研究了膜结构预张力和变形的蠕变效应,并通过蠕变试验对有限元分析有效性进行验证。结果表明,膜结构预张力及挠度在膜材蠕变过程中的变化符合材料蠕变典型特征,膜结构预张力的有限元模拟值与其理论计算值差别不大。通过试验结果与有限元分析结果的对比,证明了有限元模拟具有一定的可行性和准确性。     

基于曲率模态理论的简支梁损伤辨识研究

选取结构中常见的构件——简支梁,利用有限元软件ANSYS建立有限元模型.通过模拟跨中损伤,分析模态振型位移值,得出曲率模态值.对比分析曲率模态在损伤处的变化规律,得出损伤与相应参数的关系.总结曲率模态在损伤处的应用规律,以期使曲率模态辨识损伤理论在其他结构中得到更好的应用.     

X型钢管相贯节点抗弯极限承载力的影响因素分析

为解决钢管结构设计中相贯节点设计问题,采用三维四节点弹塑性壳单元shell 181单元和理想弹塑性材料在ANSYS有限元程序中建立X型钢管相贯节点的有限元模型,分析了支管直径与主管直径比β、主管直径与壁厚比γ对X型钢管节点的极限抗弯承载力的影响,并给出各影响因素对X型钢管相贯节点抗弯极限承载力的影响规律.     

非均匀载荷下厚壁圆筒稳态蠕变应力的计算

根据多维应力下稳态蠕变的基础理论,采用应力函数法推导出一类外边界固定、内边界受非均匀载荷的厚壁圆筒稳态蠕变应力计算公式;分析了不同外内径比K下厚壁圆筒的蠕变应力和应力分布情况,证实最大蠕变应力发生在厚壁圆筒内边界最大受力处,厚壁圆筒的最大蠕变应力随着壁厚的增加呈现出先增加后减小的规律,且当K=1.58时蠕变应力最大。应用所得计算公式,针对工程中油膜轴承衬套因承受油膜压力而发生的蠕变问题进行了蠕变应力解析求解。通过蠕变拉伸试验,得到了衬套内壁材料的诺顿稳态蠕变本构方程,并根据蠕变系数,利用有限元分析软件ANSYS计算了衬套的蠕变应力。最后,比较了上述2种方法得到的蠕变应力,表明文中给出的计算方法与有限元方法所得结果吻合,验证了该解析算法的正确性,从而可以为厚壁圆筒的结构设计和多维蠕变应力解析求解提供理论依据。     

爆炸容器动态响应的三维数字图像相关方法实验研究

通过实验测量手段研究爆炸容器的动态响应和振动特性. 通过使用3D-DIC方法获取爆炸容器在不同炸药药量情况下工作过程中的变形场信息,对容器封头和侧壁中环面的测量结果进行频谱分析得到了两个部位的主要频率,确定了爆炸罐的振动频谱分布情况. 结合有限元模拟方法,使用ANSYS软件模态分析模块建立容器的有限元模型,得到了容器各阶振动模态的固有频率,与DIC结果对比确定了爆炸罐的主要振动模态和振型,证明了本方法在研究容器振动领域的可行性和可靠性.     

考虑损伤的殿堂式古建木构整体有限元分析

针对殿堂式古建中整体分析中考虑损伤的不足,定义了新的损伤变量,对殿堂式古建整体进行了考虑损伤的ANSYS分析.以一个典型的明代殿堂式结构——北京法兴寺为工程背景,建立了结构模型,并进行ANSYS有限元静力分析,得到了结构的最大位移和弯矩等;分析了木材损伤的种类;选择有效截面的减小率为损伤变量,采用随机法和一致缺陷模态法对截面损伤模型进行了有限元静力分析和对比结果分析;最后对这两种模型持续加载,得到了其破坏时的极限荷载.     

复杂应力状态下人工冻土蠕变数值模拟

根据试验确定的人工冻土单轴蠕变数学模型及其参数，引入经典弹塑性力学理论，将空间域和时间域进行离散化，提出了以时间增量法为基础的复杂应力状态下人工冻土蠕变有限元数值模拟计算公式，依照此计算方法运用ANSYS程序对陈四楼煤矿主井-304米水平冻结壁蠕变位移进行模拟计算，结果表明，数值模拟方法可以揭示冻土壁变形规律并检验蠕变本构关系的正确性，为今后人工冻土蠕变计算提供了一种实用方法。     

小直径钢丝绳常温蠕变性能研究

为探索钢索在常温下的长期蠕变发展规律,开展了两种小直径钢丝绳常温下的长期蠕变试验,获得了1a的蠕变数据.根据不同时间段钢丝绳蠕变发展的规律,将钢丝绳蠕变过程划分为3个阶段,并通过对试验数据的分阶段拟合和基于黏弹性理论方程的推导获得了适用于对应钢丝绳的蠕变本构方程.利用ANSYS软件建立了精细化的钢丝绳有限元模型,调整参...     

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.     

纤维混凝土核废料贮存容器可靠度分析

以复掺聚丙烯-玄武岩纤维混凝土为研究对象,对试块进行室内单轴压缩蠕变试验研究,采用Burgers模型拟合蠕变方程.通过等时应力-应变曲线,分析材料弹性模量随时间递减的变化规律,结合试验获取的极限应变和拉压比,最终得到抗拉强度随时间的变化规律作为可靠度评判的标准.其次,运用ANSYS软件分析得到贮存容器300a服役期内时变衰变热-力耦合作用下温度应力.最后,考虑热工参数的不确定性,运用蒙特卡洛随机抽样法得到核废料贮存容器的失效概率.结果表明:失效概率随服役期呈上升趋势,100a内增幅较大,100~300a增长趋势变缓,300a时达到064%.证明纤维混凝土材料自身劣化是导致贮存容器耐久性下降的重要因素.     

基于频率响应的悬臂工字型钢梁的结构损伤分析

基于结构动力学的基本理论,分析了悬臂工字型钢梁的振动模态特性,推导出结构损伤因子与损伤位置和损伤程度的函数关系.根据结构频率响应,运用频率平方变化比的方法进行结构损伤的初步检测与评估.应用ANSYS有限元分析软件对一悬臂工字型钢梁在11种工况下进行模拟计算,采用单元刚度折减来模拟结构损伤,并对工字型钢梁进行模型实验.     

双层爆炸容器的振动响应特性分析

从实验测量和有限元仿真模拟两个方面,对双层结构的爆炸容器的动态响应和振动特性进行分析。通过三维数字图像相关方法(以下简称"DIC"方法),结合应变片测量法,通过获取的双层爆炸容器在不同装药强度工作状态下的三维变形场信息,对容器不同部位的位移-时间曲线进行快速傅里叶变换后。通过分析容器的主要响应频率,确定了爆炸容器的振动频谱分布情况。使用有限元软件(ANSYS)模态分析模块建立容器的有限元模型,获取容器的各阶振动模态的固有频率,确定爆炸容器工作状态下的主要振型和模态分布。实验证明了DIC方法在研究爆炸容器振动领域的可行性和可靠性;并为探索爆炸压力容器的振动特性与爆炸容器安全水平提供了新思路和重要依据。     

基于数字孪生的高温高压容器寿命预测

为解决高温高压容器剩余寿命在线预测难题,提出一种基于数字孪生的高温高压容器剩余寿命预测模型构建方法。该方法基于实时工况条件,采用ANSYS仿真模型进行耦合仿真,获取高温高压容器一定时域物理场,通过多轴蠕变损伤模型建立高温高压容器剩余寿命预测样本数据集,利用Tent-SSA优化的BP神经网络算法进行训练预测,建立机理模型与机器学习融合驱动的数字孪生高温高压容器寿命预测模型。最后以某型钠冷快堆蒸汽发生器关键部件的管板作为对象,试验结果表明该预测模型总体均方误差由优化前的3.2197E-02降低至7.7449E-03,模型更稳定且鲁棒性强、收敛快。     

航空发动机涡轮盘低循环疲劳-蠕变寿命预测

针对某型航空发动机高压涡轮盘建立有限元模型,用有限元程序计算该结构在循环裁荷作用下的塑性蠕变变形,并考虑温度载荷的作用。计算了结构危险点在相应温度下的低循环疲劳寿命、蠕变寿命。最后利用线性累积损伤理论进行涡轮盘结构的低循环疲劳-蠕变寿命预测,并讨论了平均应力的影响。     

基于ANSYS的智能制造实体模型的构建方法研究

结构的有限元分析必须通过物体的实体模型来进行,也是有限元分析软件ANSYS具有的重要功能之一,ANSYS软件中实体模型的有两种方法获取,一种方法可以通过CAD软件绘制零件得模型,采用一定的文件格式输入,再一种方法就是在ANSYS可以通过ANSYS软件所提供各种工具的构建模型,直接在ANSYS中建立实体模型时,可以分为自上而下和自下而上两种建模方式,分析了两种类型的建模方法,为有限元分析提供参考.     

基于多损伤参量的P92钢蠕变变形模拟

在连续损伤力学框架内,采用2种损伤状态变量模型来描述P92钢在650℃下的软化、损伤的起始及扩展机制.在分析连续损伤方程及已有的相关蠕变试验数据的基础上,提出了蠕变连续损伤方程参数的确定方法并得到650℃下P92钢蠕变连续损伤方程.结果表明:通过蠕变试验数据得到的损伤参量确定的蠕变连续损伤方程,可以很好地模拟P92钢在650℃下的蠕变变形,多损伤参量连续损伤方程也可以很好地外推至其他应力水平.基于多损伤参量的连续损伤方程可以从非弹性应变速率、内应力及微观结构的演化行为方面对蠕变变形进行较好地描述,具有工程使用价值.     

大型制氢装置上尾管结构优化及剩余寿命评估

以大型制氢装置的上尾管结构为研究对象,采用ANSYS中的高阶管单元进行离散,建立了制氢装置管系结构的空间有限元模型,针对上尾管的结构应力较大问题,通过改变结构形状进行应力分析,从而优化其结构。按优化结构并考虑炉管结构的高温蠕变效应,对上尾管进行了剩余寿命预测,为大型制氢装置整体正常运转和寿命评估提供了参考。     

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。