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.     

基于混沌猴群算法的结构有限元模型修正研究

有限元模型修正可转化为优化问题,基于此,将全局寻优算法--混沌猴群算法引入到有限元模型的修正中。利用响应面法,实现结构响应与待修正参数间非线性隐性关系的显式表达,基于最小残差原理,建立优化目标函数;利用混沌猴群算法求解该函数,得到修正后的结构有限元模型。以一个数值算例验证了该方法在结构有限元修正中应用的可行性。本文研究拓宽混沌猴群算法的应用范围,为有限元模型修正提供了一种新的思路。     

梯形磁通集聚器的结构设计及磁场分布特性分析

分析了微观尺寸下的梯形磁通集聚结构空气间隙处的轴向磁场放大倍数的影响因素以及磁场分布特性的影响因素。利用有限元方法,仿真分析了梯形结构的几何尺寸和材料属性对其空气间隙处轴向放大倍数的影响,得到梯形集聚结构的设计原则。同时,仿真分析了梯形结构的厚度和空气间隙长度对空气间隙处磁场分布特性的影响,结果表明,空气间隙内y=0和z=0截面上以中心点为标准的均匀度为1%的磁场分布区域占空气间隙区域的比例随着空气间隙变长或结构厚度减小而减小。研究结果能够为梯形磁通集聚器的结构设计及应用提供一定的理论参考。     

基于有限元与逆向工程的轮—沙耦合沉降试验研究

小型轮式车辆与松软沙地的相互作用会显著地影响车辆的稳定性与安全性,研究二者之间的承压关系对无人地面车辆的设计与应用具有重要意义。利用ABAQUS建立了小型轮式车辆与松软沙地的承压模型,通过自行开发的车轮-土壤相互作用测试系统进行试验,在综合考虑了轮胎和沙地的非线性变形后,建立了5种胎压下轮胎的整合径向静刚度,利用二元线性回归分析法拟合试验数据,确定胎压-负荷-下沉量三者之间的相互关系。针对轮胎在松软地面接地印迹难于提取问题,提出了利用逆向工程技术来完成接地印迹曲面重构设计,进一步验证了耦合模型的准确性,为无人地面车辆性能的改进及新型行走机构的设计制造提供了参考依据。     

TC4钛合金平板高速撞击损伤及弹道极限特性

为研究高速撞击下TC4钛合金平板的损伤行为和弹道极限特性,首先利用空气炮和LS-DYNA软件对直径25.4 mm钢弹高速正撞击3 mm厚TC4钛合金平板的过程进行了实验和仿真分析研究,得到TC4钛合金平板的损伤结果和弹道极限速度;并基于实验结果验证了有限元模型的准确性。然后利用有限元方法进一步分析了平板厚度、撞击角度和弹头形状对TC4钛合金平板撞击损伤及弹道极限特性的影响。研究结果表明:平板厚度越大,弹丸撞击角度越小,平板的弹道极限速度越大;而弹丸直径相同时,弹头形状对薄板的弹道极限速度有一定影响;此外,平板厚度、撞击角度及弹头形状对平板的撞击损伤形式有较大影响。     

600MPa钢筋混凝土十字形柱抗震性能参数分析

为研究600 MPa钢筋混凝土十字形柱的抗震性能,对4个不同轴压比的试件进行低周往复荷载试验。研究结果表明600 MPa钢筋混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称,耗能能力良好;采用ABAQUS软件对试件进行有限元分析,对比分析试件的滞回曲线和骨架曲线,有限元计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析配箍率、钢筋强度和配筋率对600 MPa钢筋混凝土十字形柱抗震性能的影响。分析结果表明:随着配箍率增大,试件的极限承载力提高;随着钢筋强度的提高,试件的峰值荷载增大,塑性变形能力增强,抗震性能得到改善;随着配筋率增大,试件的滞回环更加饱满,耗能能力增强,但刚度退化加速。     

基于某特种车辆爆炸冲击下驾驶室内声场分析

根据某军用越野车的整车结构建立了结构有限元模型、流场和土壤有限元模型及声腔有限元模型。在对其进行6 kg TNT当量地雷替代物爆炸试验的前提下,在Ls-dyna中利用欧拉-朗格朗日算法和流-固耦合算法对其进行了整车爆炸有限元分析;并进行了对比,验证了有限元模型的准确性。提取Ls-dyna中的爆炸结果作为边界条件,利用LMS Virtual.lab对其在爆炸条件下的驾驶室内声场进行了声学分析;并与试验中测得的乘员耳侧声压级进行了对比,证明了所用方法的有效性。利用一套完整的流程,提出了一种研究车辆防护的新方法。     

钢筋抗浮锚杆承载特性现场试验与数值仿真

通过现场试验以及ABAQUS数值模拟相结合的方法,探讨了风化岩地基中全长黏结钢筋抗浮锚杆的承载性能和荷载传递特征。结果表明:风化岩地基中的抗浮锚杆承载力高,上拔量小,能够满足工程需求。锚杆杆体荷载-位移曲线、剪应力、轴应力分布规律的模拟结果与现场试验结果具有较高的吻合度,说明用ABAQUS软件模拟钢筋抗浮锚杆的承载特性是可行的,具有较强的适用性;同时,还得到了现场试验较难得到的锚固砂浆和周围岩土体的应力分布规律,明确了钢筋抗浮锚杆受荷后的影响范围和锚固体的力学特性,弥补了现场试验的不足。     

准噶尔盆地北缘石炭系烃源岩元素特征及其环境意义

沉积岩中微量元素蕴含丰富的古环境信息,包括古水体盐度、古生产力、氧化还原性等,通过微量元素特征可以有助于评价源岩生油气潜力。利用野外样品的微量元素数据开展了准噶尔盆地北缘石炭系烃源岩沉积环境分析,石炭系样品Mn元素富集反映了强烈的火山作用对水体的影响;B、Sr、Ba等反映水体咸度的元素显示水体为弱咸水~淡水,并计算了古水体盐度:0.32‰~7.46/3.17‰,说明水体环境开放,海水受淡水改造作用强烈;V、Ni、U、Mo等氧化还原敏感指标反映当时水体处于弱还原环境,通过生源Ba重建了石炭纪古生产力。早石炭世相对于晚石炭世水体更咸,还原程度更高,古生产力较高,具有形成较高丰度烃源岩的潜力。     

套管腐蚀缺陷的规则化处理及抗挤强度分析

随着复杂结构井在石油钻采中的广泛应用,由腐蚀缺陷引起的套管挤毁失效问题日益突出,导致修井周期增大,开采成本增加,成为制约钻采效益的主要因素之一。针对上述问题,将GB/T 19624—2004含缺陷压力容器评定标准运用到含腐蚀缺陷套管的抗挤强度分析中,将不同形貌的套管腐蚀缺陷规则化处理。通过理论与仿真对比验证,建立了精确的含腐蚀缺陷套管有限元模型。利用ANSYS研究了不同腐蚀缺陷套管的抗挤毁强度。研究结果表明:在椭球型腐蚀缺陷长轴长度、短轴长度、缺陷深度和穿透型缺陷长度、宽度5个结构参数中,椭球型缺陷深度、短轴长度和穿透型缺陷的宽度是套管强度的最敏感参数。因此套管的抗挤强度分析应着重考虑腐蚀缺陷的影响。针对设计和使用的每种套管,都应考虑可预见的腐蚀缺陷进行精细化数值计算,以确保其安全工作。