高速公路防护栏支柱的水平基床反力

为准确模拟分析汽车与防护栏碰撞的耦合碰撞过程,提出了利用土壤荷重与水平载荷的作用关系建立水平基床反力的评估理论,即以简单形式描述水平基床反力q和水平位移v的关系.采用Mohr-coulomb屈服准则,结合ABAQUS有限元数值模拟结果进行研究,发现支柱回转变形过程中水平基床反力系数不是恒定的,而是随着变形的发展逐渐变小;水平荷载引起土体产生塑性屈服,这一现象是由最大水平应力分量σx和最小应力分量σy的差值引起的.提出了水平基床极限承载力的理论公式,建立了土体在受水平力作用下水平基床反力的理论模型,为实际工程的设计与分析提供了参考.

波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真

对一个给定的波形梁半刚性护栏结构设计进行耐撞性评价.采用大型有限元软件ABAQUS,模拟了汽车碰撞波形梁半刚性护栏的动态响应,研究了碰撞过程中护栏的最大侧向水平位移和护栏系统的吸能特性,分析了影响护栏耐撞性的各种因素.护栏在碰撞过程中通过变形吸收了总动能损失的30.8%的能量,对小轿车起到了很好的导向作用.通过改变汽车的重心高度,对原有设计提出了优化建议.用数值方法对车轮与地面的摩擦系数对耐撞性的影响进行了模拟.仿真计算的结果与全尺寸试验结果进行了比较,二者的趋势基本吻合,表明仿真结果的有效性.

高耸塔器的风振模拟及其采用侧向支撑的减振分析

以某炼化工程中的高耸塔为研究对象,选取Davenport风速谱,基于M.Shinozuka谐波叠加法编制MATLAB程序,得到塔体脉动风载荷时程样本,对塔体进行顺风向的风振响应分析。结果表明,模拟的风载荷功率谱与目标谱吻合较好,且风载荷数据符合均值为零的正态分布,脉动风载荷模拟质量高;单独塔体在脉动风载荷作用1200 s,风振效应明显,塔顶最大位移可达到0.512 m;当塔体侧向支撑采用弹簧时,塔体晃动的减弱效果不明显;当塔体侧向支撑采用阻尼器时,塔顶最大位移随着阻尼系数的增加迅速减小,其值可减小到约0.1 m,塔体侧向设置阻尼器能够大幅防止塔体风振,有效提高塔体的抗风性能。

半刚性护栏受冲击载荷时力学行为数值模拟

对一个给定的半刚性护栏的设计结构进行抗冲击能力评价,同时对车辆质心与护栏悬挂点之间的距离参数进行优化。采用Abaqus6.5软件对弹塑性大变形动力学接触问题进行有限元数值计算,给出了不同质心高度和不同质量车辆与护栏系统碰撞时车辆的最大外向位移,比较了车辆质心不同高度对应的冲击载荷下护栏系统吸收能量的特性。同时计算和讨论了车辆与地面的摩擦系数对护栏系统行为的影响。数值计算结果表明,给定的护栏系统设计能够有效拦阻和引导质量为1500kg、时速80km/h的失控汽车;在拦阻质量为10000kg、40km/h时速的失控车辆时也比较成功,但不能使之回到正常行驶路线上。车身质心与护栏悬挂点相对距离为0.6m时,护栏系统能在与车体碰撞时发挥最佳吸能效果。

球磨机应力和变形及减薄筒壁厚度的数值分析

为检验一给定尺寸的球磨机安全性,进而减薄筒体部分的壁厚,减少球磨机的生产成本,应用ABAQUS软件对建有人孔和物料的较精细球磨机模型的正常运转以及启动工况下的筒体受力与变形情况进行分析,采用von M ises屈服准则进行校核,没有塑性区出现,并得出了原设计尺寸von M ises等效应力最大值和减薄筒壁后球磨机的von M ises等效应力最大值均远小于材料许用应力值σ的结论,确定了原设计的安全性以及筒壁厚度减薄后的可行性,对于每台设备可节约钢材2 511.7kg,同时,人孔处的应力集中现象较明显,需要使用局部增强措施.

开采引起的煤岩粘弹塑性变形数值模拟

为了研究开采引起煤岩的应力和位移变化趋势,分析蠕变特性对煤岩的影响,本文采用国际大型软件ABAQUS,对开采引起的煤岩粘弹塑性变形进行有限元模拟。通过对蠕变模型和非蠕变模型的结果进行对比,说明煤层开采过程中蠕变的影响不可忽略。蠕变模型结果表明:顶板岩层不断发生跨落,呈现低应力区,其垂直位移和蠕变应变最大值分别为4.99米和0.727。煤岩逐渐形成稳定的应力拱,具有的蠕变特性加速了自身的变形,从而起到了卸压的作用。结果与参考文献的现象相吻合,对预防和防治煤等矿山灾害具有重要的现实意义。

卷绕式锂离子电池单体有限元建模方法研究与实验验证

为能够在产品开发阶段将电池置于产品中进行有效的CAE分析,需要建立具有高计算效率和精度的电池仿真模型。以某款商用卷绕式锂离子电池为研究对象,以代表体元法为基础,进行锂离子电池的建模方法研究。建立的精细电池模型包括铝塑膜、活性物质、集流器、隔膜、底黄胶等,使得模型具有较高的精度;基于代表体元法对电芯进行简化,以提高计算效率;进行电池的准静态平面挤压实验,并应用建立的电池模型进行准静态平面挤压仿真,发现简化模型和精细模型的仿真结果与测试结果均能较好吻合,但简化模型的计算效率提高90%以上,内存占有率减少了85%。局部球头挤压试验结果进一步证明了简化锂离子电池模型的有效性和可靠性。