坝体力学参数的混合模型优化反演法及其应用

探讨了以混合模型反演大坝等水工建筑物及其基础弹模的方法 ,应用“后验差”方法进行反演成果检验 ,从而建立了一个优化反演流程 ,保证了反演计算的精度 .给出了白水峪电站安全检测分析的算例 ,结果表明 ,该混合模型优化反演法概念清晰 ,方法简便 。

表面涂层系统与基底结合的一种解析分析方法

表面工程中的涂层 ,由单层涂层发展到多层涂层与复合涂层 .多层涂层已得到很多应用 ,进行其机械性能的分析对于发展微机械等技术有着重要的意义 .从弹性力学平面问题的艾雷应力函数解法出发 ,通过傅立叶变换 ,得到了多涂层系统的解析结果 .与通用有限元程序 ANSYS的计算结果比较 。

室温 Manson-Coffin 公式的一种修正

本文通过对应变疲劳Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｉｎ公式的修正，提出一个考虑疲劳极限的应变新公式，并给出了计算疲劳极限的方法．经实验数据拟合证明，应变疲劳新公式具有更好的精度．

核爆炸条件下地冲击波传播的岩体阻尼研究

利用弹性波传播理论、实测经验公式及等效阻尼思想，推导出核爆炸条件下的岩体阻尼系数公式，并通过有限元模拟计算对该组公式进行修正，修正后的公式可以应用于一般岩体动力分析．

工业汽轮机转子高温疲劳及寿命评估

在工业汽轮机转子材料低周疲劳试验及对实际工况下转子瞬态温度场、应力场分析的基础上．对转子的有效寿命进行预测，并研制成专用软件．实例分析表明．该软件能快速有效地达到上述目的，对工程应用有现实意义．

内充可压流体横观各向同性圆柱壳的自由振动

本文从三维弹性理论出发，将三个位移分量用位移函数表示，位移函数用正交级数展开后得到了两端简支横观各向同性圆柱壳自由振动频率方程．对于频率方程中有可能出现的复宗量的Ｂｅｓｓｅｌ函数形式的解进行了研究，并考虑了内充可压流体对壳体自由振动的影响．给出了若干算例，并与壳体理论作了比较．

设置软衬垫的地下圆形结构的动应力集中

本文利用波函数展开法求解了设置软衬垫防护的地下圆形结构的平面SH波、P波及SV波作用下的稳态响应,求出了结构内壁周向应力的动应力集中系数,并详细计算了软衬垫的弹性性质参数及厚度对动应力集中系数的影响曲线。本文计算的不分层空穴情形的结果与文献中结果完全吻合。本文结果不仅可为地下坑道工程的设计提供必要的参数,而且为进一步研究该类问题的瞬态响应提供参考。

考虑次剪应力的薄壁杆件扭转刚度矩阵和它的有限元分析

本文推导了薄壁杆件在翘曲位移假设下的扭转刚度矩阵,同时给出了拉(压)、弯曲和扭转下薄壁梁单元刚度矩阵。对不同截面薄壁梁单元的联接进行了研究,并用最小二乘法处理联接处的位移协调,最后给出了计算结果。

实用程序设计讲座(四)

第四讲.结构优化技术最优化技术是一个较新的科学分支,顾名思义,它所研究的问题是在众多的方案中,讨论什么样的方案最优和如何找出这个最优的方案。在日常生活和工程技术中这类优化问题是经常碰到的。例如,一座建筑物或在一个结构件,在保证满足主要技术要求的条件下,可以有多种设计方案,投资则会有很大的区别,对于大坝观测曲线的拟合,也有一个最优拟合曲线,这些问题,一般结构有很多种可供选择的方案,甚至有无数个方案。对这些方案要作出恰当的选择,首先要确定一个鉴别优劣的标准,然后在这个标准的衡量下。

SPH耦合有限元方法的水射流弹塑性碰撞模拟

针对有限元分析(FEA)处理流固耦合及超大变形问题时所存在的困难,提出了光滑粒子流体动力学(SPH)耦合有限元的方法来模拟水射流与刚性表面和塑性表面的碰撞过程.在SPH计算中,采用计算几何中的Voronoi图给每个SPH粒子赋予质量,并采用可变光滑长度考虑大变形中粒子相互间距的变化.分析了水射流与刚性表面的弹性碰撞,给出了射流变形与压力传播过程.对于水射流与塑性表面的碰撞,将SPH方法与有限元方法通过接触算法加以耦合,其中水射流以SPH粒子建模,而目标体以有限元方法建模.通过该耦合模型研究了在不同射流速度下切割深度与成坑孔径的变化,为理解切割机理和优化工作参数提供了参考.

基于动力学有限元的树在风中摇曳动画

建立了阔叶树在风中的摇曳的有限元模型.考虑了风场与和树之间流固耦合效应,探讨了由平均风压和旋涡脱落引起的2种不同的振动模式,提出一种加速有限元求解的虚拟材料法.通过该模型可以模拟不同风力等级下树的晃动,树的晃动程度与风力等级表中的相符;并通过模拟结果数据库,可生成树在风中摇曳的动画.

高速切削时摩擦系数对切削影响的数值模拟

高速切削加工中 ,刀屑间的摩擦系数对切削产生重要影响 .由于刀屑接触的复杂性 ,它们之间的摩擦系数很难确定 .为了探究高速切削时 ,刀具与切屑间摩擦系数对切削的影响 ,采用有限元通用程序 ABAQUS/ STAN-DARD对不同摩擦系数下切削过程进行数值模拟 .通过对 Mises应力和加工表面节点垂直方向位移的比较 ,得出刀屑间的摩擦系数对剪切角有较大影响 ,摩擦系数增大 ,剪切角随之减小 .高速切削既能够提高切削效率 ,又能提高加工精度 .

金属正交切削加工过程的有限元分析

运用大型通用有限元程序对金属正交切削加工过程进行非线性弹塑性有限元模拟分析 ,得到不同刀具前角在加工过程中对切屑形状、应力分布、应变分布、残余应力及残余变形的影响 ,得出刀具前角值与剪切角的关系。计算验证了一些实验结果 。

镍单晶纳米丝单向拉伸的分子动力学模拟

应用分子动力学方法模拟了金属镍单晶纳米丝在无热激活状态下的轴向拉伸变形过程,得出纳米尺度下单晶镍丝的应力应变演化关系、能量和原子构型变化以及损伤初始化与扩展过程.通过与宏观拉伸过程的比较,模拟结果表明表面原子使纳米丝在无外荷载作用时存在系统初始应力,自由表面张力的作用使纳米丝横截面上存在与轴向应力变化趋势一致的正交等值应力,自由表面发射位错和滑移并形成堆垛层错和原子台阶导致纳米丝变形;表面原子偏离理想位置形成的空穴和孔洞及其连接是纳米丝损伤破坏过程的几何特征.模拟获得镍单晶纳米丝的断裂强度为22.96GPa.

任意截面无粘结预应力混凝土梁的极限非线性分析

在材料非线性应力-应变关系基础上,提出了确定任意截面无粘结预应力混凝土梁抗弯强度以及计算无粘结预应力筋极限应力的通用方法。利用修正的RODRIGUEZ截面模型进行截面强度分析,按截面顶点把截面划分为若干个梯形单元,通过对梯形单元积分求出混凝土内力。将极限状态下无粘结预应力梁等效塑性区长度与破坏截面中性轴高度之比看作一常数,通过对引自7个不同文献的140片无粘结预应力试验梁的非线性回归分析,认为这个常数取为9.78较为合理。计算结果与试验值吻合较好。

与界面相交的裂纹尖端的应力奇异性分析

为了确定与结合材料的界面相交的裂纹尖端附近的应力奇异性次数 ,提出了一种基于最小势能原理的一维特殊有限元法 .以奇异点为原点半径为r0 的扇形奇异区域 ,可以简化为一维线性领域 ,即一条以代表结合材料的两个自由表面为端点的线段 .对该一维线性领域作网格划分 ,采用三节点一维等参数二次单元 .数值计算结果与已有理论解的比较表明 ,该方法具有很高的精度和效率 .最后 ,利用文中给出的方法 ,得到了各向异性结合材料中与界面以任意角相交的裂纹尖端的奇异性次数随裂纹角的变化规律 .

人工髋关节假体柄形状设计

在人工髋关节假体柄承受压力作用下,假设股骨和假体柄为完全结合的同心圆柱体,建立了一个相对完善的界面应力传递理论模型,获得了界面剪切应力和径向应力随轴向位置变化的分布.界面最大的剪应力发生在z=0处,即股骨颈的截面上.随着z的增大,界面剪应力呈幂指数减小.重要的是使得股骨假体柄与股骨之间界面应力在假体柄轴向上沿长度保持为一定常数且与施加于假体柄z=0处的压力相平衡,这样就不会出现股骨局部应力集中和假体柄下沉的现象.假设0<z<0.1 m区域内的剪应力值等于z=0.1 m处的值,计算出假体柄半径a随轴向位置变化的分布,进而为假体柄表面尺寸的设计提供一个理论参考依据.

考虑耦合效应的风场中摇曳树木模拟

为了探索树木在风场中摇曳的运动机理,建立了风中摇曳树木的有限元模型.采用圆柱绕流的涡致振动理论估算了树枝在风中因旋涡脱落而引起的脉动升力和阻力;用基于任意拉格朗日欧拉法(ALE)的流固耦合模拟方法估算了不同风速和树叶角度的情况下风施加在树叶上的作用力;用基于圆柱绕流实验数据的简化流固耦合模拟方法估算了树枝大变形后作用在树枝上的风荷载变化.模拟结果表明,考察节点均以环状的方式运动,并且两种不同风场中的轨迹非常类似.由旋涡的脱落而引起的枝条抖动频率很高,但振幅很小.不同枝条之间存在相互的影响,并能改变考察点的运动轨迹.

内压作用下压力容器封头局部屈曲分析

采用有限元法分析了蝶形封头压力容器在内压作用下封头过渡区局部塑性屈曲问题。通过在内压作用下周向呈受压状态的局部区域引入以静力位移为基础的初始几何缺陷,采用由位移控制的RIKS算法计算跟踪载荷—变形情况,从而分析屈曲载荷和屈曲形态。计算分析了初始缺陷的幅值对所求得的屈曲载荷的影响,结果表明对于所提出的问题,屈曲载荷对初始几何缺陷比较敏感。在屈曲发生后随着加载过程的继续,在过渡区内屈曲区将逐渐增加,即逐渐出现多处皱褶。同时分析了设置多个分布缺陷的情况,与仅有一个缺陷的情况相比,结果显示当缺陷密度不是很密时,从加载初期到初始屈曲发生后的一定范围内,屈曲发生处的变形状态在两种情况下几乎一致,表明初始屈曲非常局部化。