多点约束在曲轴有限元分析中的应用

曲轴是重要的机械传动机构,有限元更是常用的分析方法,但边界条件有不贴切不准确之处,经过研究对比,将曲轴附属的结构考虑进来,并采用多点约束施加约束及载荷,能更简洁、准确的模拟工况,得到更好的分析结果。     

机织物顶破过程的有限元分析

使用有限元分析软件ABAQUS模拟机织物的顶破过程,采用宏观、细观两种建模方法分析了顶破过程中机织物的应力应变分布、能量吸收机制以及摩擦作用的影响.研究结果表明,宏观建模方法能简单、快捷地预测机织物的顶破性能;细观建模方法可以详细地描述顶破过程中的纱线伸直、纱线滑移、纱线断裂和裂口延伸.模拟结果表明,织物主应变分布决定了顶破的破坏位置;主应力分布决定了破坏延伸方向.顶破发生前,纱线应变能是主要的能量转化方式;纱线发生断裂后,应变能部分转化为摩擦耗散能和纱线动能.另外,提高织物与顶破弹子之间的摩擦作用可以显著提升织物的顶破性能.     

门式刚架轻钢结构瞬态动力学的和谐响应

门式刚架受冲击或振动引起的大的动态应力易导致结构破坏。基于有限元理论,利用大型有限元分析程序对门式刚架轻钢结构进行瞬态动力学和谐响应分析,得到了梁柱端板中点位移随时间和频率变化的曲线。结果表明,在0.3 s时,x、y方向变形总量最大;当外载荷的激振频率与结构固有频率(3.021 5 Hz)接近时会引起结构共振。该研究为门式刚架轻钢结构的工程应用提供了参考。     

金属熔积直接成形翘曲变形的有限元分析

为了研究不同热边界条件对熔积直接成形金属零件翘曲变形的影响,运用有限元法建立了三维模型,通过变换冷却和加热条件来分析直壁件熔积成形过程在不同热边界条件成形过程中温度、应力变化和最终翘曲变形.模拟结果表明：熔积过程中运用随焊冷却技术,能使熔积层温度迅速降到接近环境温度,并在随后的时间内保持很低的温度梯度,从而减小了冷却阶段的应力水平,使得翘曲变形量降低;而熔积成形前对基板预热处理会增加热积累和温度梯度,导致残余应力及翘曲变形量的增加.     

基于全息扫描的大型复杂钢结构变形监测与受力评估新技术

以重庆来福士高空连廊结构为项目依托,阐述了大型复杂钢结构变形监测的新方法和具体技术路线。针对变形监测中点云数据难以拼接的问题,通过空间特征点实现坐标系配准;针对变形监测点选取困难、数量多、工作量大的问题,提出一种基于算法提取结构的挠度变形曲线的方法,实现无监测点的变形监测;同时将有限元仿真模拟与三维激光扫描技术的变形监测相融合,根据三维扫描变形监测结果反向修正有限元计算,通过应力变化评估结构受力状态。结果表明:该方法有效解决了变形监测中的难题,保证了工作的效率和有限元计算的准确性,对于结构的健康监测具有重要意义。     

风力发电支撑结构动力性能研究

随着风力发电的快速发展,对风电支撑结构的动力性能研究逐步深入,裹冰厚度及复合材料的使用影响风电结构的动力性能。通过使用ANSYS有限元软件分析支撑结构的动力性能,研究裹冰厚度和复合材料对结构动力性能的影响。当裹冰厚度达到60 mm时,风电塔架自振频率降低幅度大于15%,同时风电支撑结构的承载力随复合材料弹性模量增大而增大。风电支承结构动力特性的研究可为风载和地震的动力响应研究提供参考,对结构的设计安全起重要作用。     

基于数值方法的预应力状态下复合材料板冲击响应研究

考虑初始拉伸应力或初始压缩应力的影响,对复合材料层合板的高速冲击响应进行研究。基于显式有限元方法,引入三维Hashin失效准则模拟层内纤维和基体的损伤和演化过程,结合Cohesive单元模拟层间分离破坏过程,建立数值模型,分析不同冲击能量下的预应力复合材料层合板的冲击响应。数值计算结果表明：预应力状态对冲击变形、冲击载荷峰值、冲击极限速度、分层损伤模式和损伤耗能分布均有影响;总体来说,压缩预应力降低了复合材料层合板的抗冲击性能,而拉伸预应力效果不能下定论。作为复合材料冲击过程的重要影响因素,预应力状态必须加以考虑。     

双水平井电磁测距径向距离计算方法研究

基于旋转磁场测距(RMRS)的基本理论与方法,在考虑磁源尺寸的条件下,首先推导出旋转磁源周围空间磁场分布规律,然后根据磁信号的轴向分量推导出双水井径向距离的计算方法,最后在此基础上通过仿真和实验提出了磁偶极子模型成立的前提条件。研究表明,探管与磁源的距离大于10倍磁源尺寸时,磁偶极子模型是适用于RMRS系统的;探管与磁源的距离小于10倍磁源尺寸时,径向距离的计算方法能够确定注汽井和生产井的水平段间距,对双水平井导向钻井磁测距计算方法作了进一步完善,为此导向仪器的研究提供了理论参考。     

软弱围岩大变形治理措施有效性分析

近年来,我国新一轮铁路建设规划侧重点转向边疆多山地区,隧道建设过程中出现大量软岩区,软弱围岩因其变形大、难治理而严重阻碍施工,解决软岩大变形问题不可避免。依托边疆新建某隧道工程,结合原支护方案所得软岩段监测数据,制定改进治理方案。应用有限元软件Midas/GTS进行模拟,分析改善后治理方案的软岩变形情况,并结合现场实验段监测数据综合分析治理措施的合理性,以保证软弱围岩段顺利施工。     

基于电磁-热-流耦合场的多回路排管敷设电缆载流量数值计算

多回路电缆以集群方式敷设时,各回路之间的电磁耦合和热耦合都将加强,对电缆导体线芯和金属外护套的交流电阻及涡流损耗的影响均不可忽略。为准确计算四回路电缆在4×4孔排管敷设方式下的载流量,借助于Comsol和MATLAB软件建立电磁-热-流耦合物理场有限元模型,将电磁场、温度场及排管内空气流速场耦合求解。首先通过求解电磁场计算电磁热损耗,然后作为载荷施加于传热模型进行温度场分布计算。该模型对电缆复杂的邻近效应、趋肤效应进行直接仿真计算,考虑了金属材料电阻率随温度的变化关系,且传热模型中耦合了空气自然对流、热辐射和固体热传导3种导热方式。利用所提模型对6种排列方式下的电磁热损耗和温度场分布进行计算;并利用二分法计算相应的载流量。结果表明,排列方式对电缆间的邻近效应有较为显著的影响,优化排列方式可降低电缆损耗、提升载流量。