深基坑降水的双层结构模型及有限元计算

基于不同水文地质层水流运动特征的差异,考虑到土层降水固结过程中渗透系数和贮水系数随土层物理力学参数的非线性变化,对基坑降水过程中的地下水流计算,提出了可同时求出各分层地下水位的双层结构数学模型及有限元计算方法.润扬长江公路大桥南锚基坑工程降水计算表明,双层结构模型为深基坑降水与沉降的非线性耦合计算,基坑土体变形预测、控制,工程施工和设计提供了新的计算分析途经.

有限元前处理技术的研究与应用

介绍了在有限元前处理的过程,详细探讨了几何模型的简化、UG中层的应用、网格划分的方法和原则以及场的利用等问题,给出了有限元建模技术在喷浆机器人中的应用实例,为建立高效、高精度的有限元模型提供了参考依据。

基于不同有限元模型的RCC大坝层面抗滑稳定分析

对于重力坝的抗滑稳定分析,根据现行规范中的分项系数法,给出了一种可用于有限元计算的安全系数表达式。在此基础上,结合具体的工程实例,分别用结构面循环加载本构模型和Cohesive单元对碾压混凝土大坝层面的力学性质进行模拟。结果表明,基于两种有限元模型所得的结果大致相当,说明两种模型都可以较好地模拟层面的力学性质。

季节冻土区路基中隔热层的设置

研究季节冻土区路基隔热层设置位置对路基稳定性的影响,能为我国季节冻土区道路病害防治提供一定的理论参考依据。本文通过对季节冻土区路基中隔热层材料选取及其厚度确定总结,探讨了运用焓法数学模型和有限元程序模拟含有隔热层的路基温度场的计算方法,并在此基础上分析了路基中隔热层设置位置需要进一步研究的问题。

上硬下软型地基强度和变形特性研究

通过对工程实例的有限元分析,研究了有软弱下卧层的双层体系地基的应力和变形特性.计算结果表明,地基中塑性区首先出现在交界面处的上层土中;随着荷载的增加,塑性区向交界面处上下土层均有扩展;由于下层土较软,塑性区扩展较快,最后当塑性区到达基础底面时,地基达到极限承载力.为区域性多层建筑基础设计中更好的把握软土强度和变形特性提供一种有效的分析方法,对特定条件下的地基评价具有理论和现实意义.

加筋砂土挡墙筋材层数影响的有限元分析

利用非线性弹塑性有限元对具有不同筋材层数砂土挡墙的模型试验结果进行了系列性的模拟与分析。有限元解析采用了基于修正塑性功砂土的硬软化弹塑性本构模型,它可以同时考虑砂土强度的各向异性、应力水平相关性、剪切应变局部化特性以及应力路径效应等。研究结果表明,利用这种较高精度的有限元解析方法对加筋砂土挡墙的变形破坏进行分析,不仅能较好地模拟加筋砂土挡墙基础底面的平均压力与沉降之间的关系,同时也能较好地再现筋材层数变化对加筋砂土挡墙承载力与变形的加筋加固影响。虽然本文所分析的各种工况中加筋材的抗拉总刚度(或总重量)不变,但随着所划分筋材层数的增多,加筋砂土挡墙的承载力明显增大。另外,利用以上建议的有限元方法也能合理地模拟不同层数加筋砂土挡墙的剪切带发生发展状况、加筋材的拉力、面板的水平土压力分布、以及加筋砂土挡墙的渐进性变形破坏特性,从而为定量化地把握和理解加筋砂土挡墙中筋材层数的变化影响和加固效果提供了一个有效的途径。

主动约束层阻尼结构的一种新模型

提出一种主动约束层阻尼结构的新力学模型。该模型假定阻尼层既横向剪切变形又横向拉压变形,主动约束层和基层存在不同的横向位移。使用有限元法建立主动约束层阻尼梁的动力学方程,并针对典型算例进行数值计算。与传统模型比较发现:粘弹性层的横向拉压变形不但会影响系统的动态特性,而且会降低压电层的主动控制作用。研究表明,粘弹性层横向压缩变形不应忽略。

主动约束层阻尼板结构动力学建模

基于板壳理论、压电理论和粘弹性理论,对由基板层、粘弹阻尼层和压电约束层组成的3层复合主动约束层阻尼板结构的动力学建模进行了研究。在对主动约束层阻尼(active constrained layer damping,简称ACLD)板结构进行有限元划分的基础上,建立7自由度平面矩形ACLD板单元,利用拉格朗日方法建立结构动力学方程。建模过程中利用GHM方法描述粘弹性材料(viscoelastic material,简称VEM)的本构关系,与有限元法结合并极大简化粘弹结构的力学建模问题。对经典算例的计算与仿真表明,提出的建模方法是准确的,ACLD结构能够有效增加粘弹阻尼层的剪切变形,增大振动能量耗散,控制结构振动。

芳纶纤维复合材料弯曲性能试验仿真

对叠层结构芳纶纤维织物增强复合材料的弯曲性能试验进行仿真,分析±45°纤维铺层对复合材料弯曲性能的影响。参照GB/T 3356-1999弯曲性能试验,生成了4种不同铺层结构小尺寸试样的几何模型,建立了三点弯曲试验的有限元模型,计算得到了试样的应力场结果,预测了试样的弯曲弹性模量及弯曲强度。结果表明:±45°芳纶纤维铺层将提高叠层结构的弯曲性能,为叠层结构的铺层优化设计提供了技术支持。

激光加热辅助车削淬硬钢的白层形成临界切削速度预测与实验研究

淬硬钢已加工表面极易产生白层,对零件的服役性能造成很大影响,采用激光加热辅助车削替代常规车削来加工淬硬钢可解决白层形成的问题。利用VDFLUX用户子程序建立了热力耦合移动激光加热辅助车削过程有限元模型并进行仿真。基于有限元模型仿真结果和白层形成临界切削速度预测模型,分析了不同激光预热参数对白层形成临界切削速度的影响。结果表明,在选用的激光预热参数范围内(激光功率P为200~600 W,激光光斑半径R为0.5~0.9 mm,激光光斑到刀尖点的距离L为5~15 mm),适当减小P和L、增大R均能增大白层形成临界切削速度的上限,在优选的激光预热参数(P=200 W,R=0.9 mm,L=5 mm)下,淬硬钢已加工表面白层形成的临界切削速度较常规切削提高了约26.09%。

基于断裂力学的纤维沥青碎石封层受力分析

在旧路面上铺筑纤维沥青碎石封层后,旧路面的开裂情况对纤维沥青碎石封层的受力状况有着很大的影响。基于断裂力学理论,通过有限元软件对旧路有、无裂缝两种状态进行计算分析,结果表明：随着旧路面裂缝从无到有,纤维沥青碎石封层的层底应力从压应力变化为拉应力,而且剪应力也显著增大。

变压器双层多线声源等效模型的建立与研究

变电站噪声存在传播距离远、传播过程中干涉现象明显等特点,导致商业噪声软件的预测值与实测结果常出现不符的情况,使得工程投运后会出现厂界噪声超标现象。为解决此问题,基于有限元-边界元(Finite Element Method-Boundary Element Method,FEM-BEM)耦合理论,使用有限元仿真软件COMSOL对变压器声源特性及声源等效模型建立方法展开研究。提出一种通过设置双层多线声源的方法建立变压器声源等效模型。通过对声源模型及其传播模型对比实测数据进行研究分析,可发现在距离变压器立面距离5 m之外,仿真噪声衰减数据与实测噪声衰减平均数据的误差基本控制在3 dB以内。本模型可精准预测变电站噪声衰减,为特高压输变电工程的进一步精细化设计提供了理论依据和方法指导。

液晶显示屏中液晶层的等效分析模型

文章采用复合材料力学的分析方法,建立了正交各向异性的液晶层等效模型;利用有限元法分析了简化液晶屏的三维模型和等效模型,检验了液晶层等效模型的有效性;针对正交各向异性和各向同性2种液晶层等效模型,计算并比较了液晶屏中的热应力和热位移。结果表明:液晶屏在受温度载荷作用时,文中所建立的液晶层等效模型与实际结构吻合得很好;在受力作用时,等效模型会产生一定的误差;在液晶屏的热应力计算时,2种液晶层等效模型的应力和位移均有一定的差别。

橡胶层对空心锥体基础水平承载性能的影响

空心锥体基础是一种新型的山区风电基础型式,克服了传统基础混凝土用量大、地基开挖堆积的渣土破坏山区环境、缺乏一定的柔性使其适应上部风机变形能力不足等缺点。为研究基础侧壁铺设的橡胶层对基础水平承载力、基础位移、岩石压力分布及基础耗能能力的影响,在循环荷载作用下进行模型试验与有限元分析。研究表明:(1)基础的主要承载部位位于埋深方向距离基础顶板0.63倍基础高度范围内;与未设置橡胶层相比,橡胶层会使基础的水平承载力稍有降低,但基础的累积竖向位移将显著减小,表明橡胶层能有效控制基础上拔,而且基础侧壁的岩石压力减少了10%~30%,可知橡胶层能缓冲、减小外荷载对地基基础的破坏,进而延长基础的使用寿命。(2)橡胶层还起到吸能、耗能作用,从而减小了作用于基础上的倾覆力矩,使基础的稳定性显著提高。(3)橡胶的弹性还能提高基础的柔性与耗能能力,但耗能能力受到基础尺寸、橡胶层厚度、橡胶弹性模量岩体地基变形模量的影响。

基于有限元分析的透水沥青路面结构优化方案

为深入分析降雨条件下透水沥青路面排水层内部渗流状况,更充分地发挥透水材料的渗透性能优势,对透水沥青路面的结构进行了优化。采用有限元软件SEEP/W,基于非饱和渗流理论分析了排水层在降雨过程中的内部渗流状况,针对影响排水层排水效率的结构性因素,提出了透水沥青路面的结构优化方案,并对该方案进行瞬态模拟。模拟结果表明,与常规方案相比,所提出的优化方案均在不增加排水层材料用量的情况下,大幅度提高了路面排水能力。其中,2%横坡路段,不等厚上面层模型和增设排水沟模型相较常规模型,在对降雨强度的适应能力方面分别提高了38.2%和158.8%;8%横坡路段,不等厚上面层模型和不等厚-增沟模型相较常规模型,在对降雨强度的适应能力方面分别提高了130.8%和234.6%。研究表明,对透水沥青路面结构进行的优化有效提高了其排水性能,增强了透水路面排水层对降雨的应对能力。

倾斜海床对水平电偶极子水下电场分布的影响

为研究复杂海洋环境中电场的分布,论文根据媒介电导率的不同将海洋环境分为空气-海水-倾斜海床三层模型,利用有限元仿真软件计算得出倾斜海床环境中电偶极子水下电场分布特性,并对比不同海床倾斜角度、不同海水电导率、不同海床电导率下电场分布特性。研究表明:随着海床倾角的逐渐增大,水下场源电场总电位、Ex、Ez特性曲线形态基本不变,但幅值随角度的增大有所偏移;当海床倾角一定时,水下场源电场总电位、Ex、Ez特性曲线形态基本不变,幅值随海水电导率的增大而减小。当海床倾角一定时,水下场源电场总电位、Ex、Ez特性曲线形态基本不变,对于Ez而言,海床电导率几乎无影响;对于总电位和Ex而言,当海床电导率为1S/m时电场特性曲线幅值减小。

基于离散元法与有限元法耦合模型的网壳结构倒塌过程分析

针对有限元法(FEM)处理不连续位移场所存在的难以收敛、网格需重新划分、裂尖奇异场网格密度大等问题,结合离散元法(DEM)的优点,提出了一种DEM/FEM耦合计算模型。基于罚函数法,通过建立虚功方程及变分原理,得到了界面耦合力的计算公式,给出了耦合模型计算流程并自主开发了相关计算程序,通过算例验证了该耦合计算模型的正确性。并将该耦合模型用于单层球面网壳结构受冲击荷载作用下的倒塌过程仿真,比较了纯FEM、纯DEM及DEM/FEM耦合三种不同计算模型的数值结果与计算效率。计算结果表明:DEM/FEM耦合模型应用于网壳结构倒塌数值模拟时,与纯DEM模型相比,可减少计算规模从而节省机时,计算效率高;在处理强非线性问题时,纯FEM存在不收敛现象而耦合模型则能顺利完成计算分析,更具算法稳定性优势。

考虑纤维束间粘接层的三维四向编织复合材料弹性性能数值预测

考虑了相邻纤维束之间的界面粘接效应,建立了考虑纤维束间粘接层的三维四向编织复合材料单胞有限元模型,较为真实地模拟了该材料的细观结构,讨论了相应的边界条件和约束条件,并采用有限元方法计算了该材料的等效弹性性能参数,计算结果与实验值符合较好。研究了等效弹性性能参数随不同编织角及体积分数的变化关系,得到了体胞的细观应力场,为强度分析提供数据。