隧道顶板和侧墙受力与变形的有限元分析

隧道侧墙和顶板的受力变形容易导致其产生裂缝和漏洞,从而给隧道安全运营带来了极大的威胁。以苏州漕湖大道准快速化工程中隧道工程为例,利用有限元软件计算顶板及侧墙变形,并对侧向土压力系数、埋深、上部荷载、弹性模量等主要影响因素进行了分析。结果表明,隧道的顶板和侧墙的最大应力和变形与外部荷载呈正相关;隧道侧墙底部出现应力集中,顶部出现最大变形,当埋深为10 m,弹性模量为30 GPa时,二者分别为15.66 MPa和5.24 mm;顶板的最大变形和最大位移均发生在顶板中部,当弹性模量为30 GPa时,上部仅受埋深10 m的土压力时,顶板的最大应力和最大变形量分别为24.19 MPa和21.51 mm,其变形量较大,需要考虑提高配筋率以提升抗拉强度;隧道侧墙和顶板的应力分布和大小不随弹性模量变化,但弹性模量增加能有效降低其变形,其大小与最大变形成反比。可为隧道顶板和侧墙的受力变形研究提供数据和参考。

接触与大变形问题的光滑有限元分析

橡胶材料因具有良好的抗震、吸能作用,在实际工程中应用广泛.然而橡胶超弹性材料的碰撞属于强非线性问题,分析橡胶材料的接触碰撞和大变形问题对于提高装置的缓冲性能具有重要意义.光滑有限元法(smoothed finite element method,S-FEM)是一种弱形式的数值计算方法,相比于传统的有限元方法,光滑有限元法对网格的质量要求不高,允许单元在计算过程中发生较大的变形,且光滑域的构造比较灵活,在不增加自由度的前提下,可以达到较高的精度.在光滑有限元法的基础上,采用双势方法进行接触计算,以充分利用光滑有限元法计算大变形问题的优点和双势方法求解接触力的优势.通过与有限元软件MSC.Marc的数值结果对比,验证了该算法的准确性和能量守恒性,并且分析了摩擦因数对碰撞体的影响.

拱形重力坝应力变形三维有限元分析

为复核已建工程拱形重力坝应力变形分布特性是否满足规范要求,文中采用三维有限元数值分析计算方法,建立实体计算模型,分别对在正常蓄水位、死水位、校核洪水位等工况下,进行坝体应力变形分析计算。计算结果表明:坝体应力变形符合有限元分析一般规律,应力变形计算值均在规范允许范围内。计算分析成果,可为漾头水电站大坝安全稳定提供有效理论支撑依据,也可为类似工程中低拱形重力坝应力变形分析计算提供参考,对提升拱形重力坝设计及指导相关工程实践具有理论与现实双重意义。

陶瓷薄板-铝蜂窝复合幕墙面板温度变形有限元分析

陶瓷薄板和铝蜂窝板的热膨胀系数相差较大,在温度变化较大时将会产生较大的变形。以郑州市幕墙装饰工程为研究背景,基于ANSYS模拟软件进行简便有效的有限元分析,通过参数化建立模型,分析在温度荷载作用下,铝蜂窝芯尺寸和蜂窝蒙皮板对复合板变形量的影响,为减小温度变形提供技术控制措施,对于将陶瓷薄板-铝蜂窝复合板广泛应用于幕墙面板装饰有一定的借鉴与参考作用。

基于下卧隧道结构变形的有限元分析

为了研究基坑施工对下卧隧道结构变形的影响,本文以地铁5号线地下商业区项目为例,利用有限元三维模型,通过介绍施工顺序和分块施工的模拟结果,分析了两者对隧道结构变形的影响,研究结果表明:随着基坑分块尺寸的增大,隧道结构水平呈先减小后增大的趋势变形;当隧道两侧基坑同时施工有利于控制隧道结构的变形。

基于有限元分析方法对高温作业专用服装设计的研究

本文针对的主要问题是在时间和厚度等可变因素的共同影响下,运用有限元分析方法,设计出合理的一维热传导模型,并应用到实际的高温防护服设计中。考虑到三维模型较为复杂,本文采用降低模型维度的方法进行分析,由简入繁。根据题目中给定的基本数据,利用Fourier定律、能量守恒定律、合理的数学建模知识以及使用Matlab计算软件,解决了题目中的两个问题。

基于有限元数据集建立髋臼周围截骨术的骨刀变形预测模型

目的建立一种用于髋臼周围截骨(periacetabular osteotomy,PAO)手术的骨刀变形预测模型,快速且精准地预测骨刀变形。方法建立包含皮质骨和松质骨的骨盆-骨刀有限元数值模型,分析节点应变与形变之间的相关性,并优选综合相关性最强的5个节点的应变作为输入,选择刀刃部分节点的位移增量作为输出。通过数据集训练模型后,采用基于有限元数据集的深度学习神经网络回归模型,建立骨刀应变-形变预测模型。在模型预测完成后,利用双目视觉定位系统确定截骨手术过程中骨刀的空间精确位置,以此对骨刀进行术中跟踪。结果预测模型的R^(2)为0.98781,骨刀离散成节点后的平均变形误差为0.07 mm。该预测模型能够快速且精确地获取骨刀变形,在降低PAO手术事故方面显示出巨大的潜力。结论建立的骨刀变形预测模型可通过骨刀的应变信息快速预测骨刀的变形,从而避免伤及组织周围神经和血管等组织,降低PAO术中难度和风险,并为临床应用提供理论支撑。

基于有限元分析多件装夹夹具体结构设计研究

为了研究某汽车制动泵缸体件多件装夹夹具体结构刚性,利用UG软件建立多件装夹夹具体模型,通过ANSYS有限元分析比较无拉杆和有拉杆两种夹具体结构变形情况。结果表明,设置拉杆的夹具体结构变形比无拉杆的夹具体结构变形小,可有效地控制装夹变形量。基于此,设计一种对称式多件装夹夹具体,装夹时无需考虑夹具体变形量,只需关注被装夹工件的变形,简化了夹具体整体结构。在多件装夹夹具中,优先采用对称式夹具体结构设计,其次是拉杆式夹具体结构设计。研究结果可为企业设计多件装夹夹具体结构提供参考。

地上结构施工对合建地下结构受力变形影响的有限元分析

为了提高改建工程地下结构安全性和质量,本文对杭州某工程地上结构与地下结构合建段进行了研究,利用有限元分析方法探究了地上结构施工对合建地下结构受力变形影响。研究结果表明:地上结构施工会引起地下结构水平位移在结构宽度方向上呈现先减小、再增大、最后再减小的变化趋势,且竖向位移则沿结构宽度方向呈现先增大,中部位置达到最大值,最终逐渐减小消失。通过本文的研究成果,可以为类似工程提供宝贵的技术指导,有助于改善地下空间利用和提高工程建设的质量。

基于离散元与有限元耦合的料斗衬板磨损分析

针对转运系统转载物料过程中料斗衬板的磨损影响运输效率的问题,改用新型钢基陶瓷复合衬板来代替传统耐磨钢,采用离散元法(distinct element method,DEM)描述颗粒物料运动过程,通过Archard磨损模型分析预测不同工况条件下衬板磨损规律,并通过磨损规律和磨损特征验证了磨损模型的合理性。基于DEM的有限元法(finite element method,FEM)耦合方法分析了衬板应力与变形特性。研究结果表明:料斗衬板的最大磨损深度随颗粒度增大而减小,随传送带带速、衬板安装高度、衬板安装倾角的增大而增大。结合实际来看,衬板在粒径25mm、带速2.8m/s、高度3000mm、角度60°的工况下磨损最小。铁矿石散料对衬板的摩擦和冲击作用造成的应力较大的位置主要集中在衬板连接的螺栓孔周围,磨损最严重的位置多为颗粒与衬板优先接触区域,因此,为了降低应力集中,应该在衬板连接处加强螺栓孔的强度并进行圆角设计。

气固输送尾气管道弯头结构的有限元应力分析

为了准确评价气固输送尾气管道弯头的安全稳定性,分别选取了反应器出口尾气管道的高温段弯头和低温段弯头为研究对象,建立了三维几何结构模型并进行网格划分,在温度、压力载荷耦合作用下开展了管道弯头的有限元分析计算,研究了2个管道弯头的应力与应变的分布特征与规律,探索了结构模型变形量分布及形成机理,对管道弯头安全性和稳定性进行了合理评价。结果表明,在温度和压力载荷作用下,两段管道弯头结构安全性和稳定性较好,但高温段管道弯头的斜切喷射管H2、低温段管道弯头斜切接管L1,都存在应力集中、应变和变形明显增大的问题,这主要与外部载荷、接管位置、安装条件和管系结构等因素相关。

混凝土泵车臂架焊接有限元仿真分析

本文针对混凝土泵车臂架主焊缝焊接进行有限元分析,通过对比不同焊接顺序及焊接热输入仿真结果可知:焊接热输入和焊接顺序均对混凝土臂焊接变形均产生影响,其中焊接热输入对混凝土泵车臂架的变形影响更大,采用较小的热输入,同时采用焊接顺序为先焊接焊缝组1再焊接焊缝组2时的焊接工艺参数较优。

基于Ansys的移动式秸秆颗粒机车架稳定性的有限元分析

目的:以移动式秸秆颗粒机车架为研究对象开展降低车架变形和共振的验证研究。方法:以移动式秸秆颗粒机车架作为静力学、模态分析对象,基于Ansys的有限元分析,验证车架的应力变形和稳定性。结果:基于车架的应力云图以及变形云图车架最大应力及共振动变形的变形量,验证了移动式秸秆颗粒机车架能有效保证其稳定性,满足使用要求。结论:通过模态分析,证实原设计数据的合理性,本方法为分析设备机构的变形及共振等共性问题提供了理论参考和优化的基础。

基于有限元分析的夹具体焊接工艺研究

焊接作为常见的连接工艺,在工程领域中具有广泛应用,但是焊接过程中产生的残余应力和变形常常影响焊接件的性能和稳定性。为此基于有限元分析探讨夹具体焊接工艺对焊接件残余应力和变形的影响。首先,介绍焊接有限元理论基础,包括焊接温度场特征、焊接温度场理论、焊接应力及应变场理论,从理论角度深入探讨焊接过程中的关键参数和特性。其次,通过建立夹具体焊接过程的有限元模型,包括数理模型的创建和焊接过程仿真,全面模拟和分析焊接过程。在模拟分析的基础上,进一步研究焊后残余应力的分布和焊接变形场,揭示焊接工艺中存在的问题和改进空间。最后,通过阐述焊接工艺对焊接件残余应力变形的影响,包括焊接速度和焊接功率对应力变形的影响,为夹具体焊接工艺的优化提供理论参考和实践指导。

柔性件对接点焊装配偏差有限元分析

文章针对柔性件对接点焊产生的装配偏差问题,在完成“N-2-1”柔性定位的基础上,首先采用影响系数法对柔性件装配偏差进行建模,分析焊接时产生的装配偏差;其次,利用Ansys进行有限元仿真计算,研究焊点数量以及焊接热对装配偏差产生的影响;最后,以车身门框焊装为例进行了实例研究,该方法可适用于柔性件在考虑焊接热影响下多焊点装配偏差分析。

鱼雷锚拉拔过程的三维有限元模拟分析

随着海洋风电由浅海走向深海,固定式海洋平台逐渐被漂浮式海洋平台取代。鱼雷锚基础作为漂浮式锚泊系统的基础部件,克服了固定式锚泊系统在安装过程中依赖水深等特点,成为海洋风电走向深海的“主力军”。为研究鱼雷锚基础的拉拔特性,本文基于PLAXIS 3D有限元软件开展了鱼雷锚拉拔过程的数值模拟研究,分析了鱼雷锚贯入土体后的最终贯入深度、倾斜状态对拉拔位移和鱼雷锚变形的影响规律。研究结果表明,鱼雷锚的拉拔位移随贯入深度的增加而减小,并且对鱼雷锚进行倾斜可有效减小鱼雷锚的拉拔位移。该研究成果可为鱼雷锚的设计和安装提供有益的借鉴与参考。

基于有限元分析的薄壁圆环零件加工工艺研究

目的针对薄壁圆环零件刚性差、强度弱、加工过程中易发生受力变形的难题,基于薄壁圆环零件加工成形工艺,优化零件的加工工艺和装夹方式。方法考虑到工艺对零件加工质量的影响,对零件的加工方法和装夹方式进行研究,提出一种新的加工工装,运用ANSYS软件对零件装夹受力情况和振动变形进行有限元模拟仿真分析。结果该工装不仅能够防止零件发生应力集中,还提升了零件加工精度和表面质量,工装设计为一夹一顶方式,只需调整顶尖压紧力便可确保圆环件在加工中不会发生变形,同时拆装方便,提高了生产效率。结论对于薄壁圆环件的数控加工,可通过科学设计零件加工工艺流程和装夹工装,解决零件受力变形问题,保证薄壁圆环零件的尺寸、形位公差和表面粗糙度符合要求,提高了生产加工效率,满足产品批量生产使用要求,为类似薄壁件的加工提供了参考。

油茶果分层采摘机构花苞损伤有限元分析及试验

针对目前油茶果采摘机花苞损伤率高的问题,设计了一种油茶果分层采摘机构。利用Adams软件对油茶果与胶辊的接触碰撞进行仿真分析,得到油茶果的临界脱落速度为105mm/s;根据油茶花苞的生长特性,建立花苞与胶辊相互作用的有限元模型,在ANSYS Workbench软件中仿真分析了花苞与胶辊的碰撞过程。研究结果表明:在油茶果临界脱离速度条件下,花苞与胶辊发生碰撞接触后等效应力和等效应变的值随着胶辊速度和胶辊直径的增加而增加,随着胶辊间距的增加先增加后减小,且花苞均未与果柄发生分离;分层采摘机构室内试验结果与仿真结果基本吻合,研究结果可为油茶果采摘装置的设计提供参考。

大型跳汰机机体有限元分析

为更好地指导跳汰机大型化过程中的机体设计并检验当前设计的合理性,以现30m^(2)三段跳汰机为研究对象,通过理论计算得出机体空气小庙内的低压风风压以及机体的许用疲劳应力,并以此为基础进行了有限元分析。结果表明:考虑安全系数,空气小庙内的低压风风压为35427.6Pa,机体许用弯曲疲劳应力为214 MPa;此条件下,当跳汰机机体钢板厚度为8 mm,且间隔750 mm加设筋板时,机体最大等效应力为69.7MPa,最大变形为0.9mm,机体结构安全,满足强度和刚度要求;若跳汰机大型化过程中,机体受到的空气压力变化较小,那么只要间隔一定距离加设筋板,机体就可以满足强度和刚度要求。研究结果为跳汰机进一步大型化提供了一定的理论支撑。

生物可吸收板与微型钛板在不同骨质下颌骨骨折固定中的有限元分析

背景:下颌骨骨折在坚强内固定后的愈合受多种因素影响,包括接骨板的材料、骨折部位以及患者骨密度等,然而,目前对于不同骨质下下颌骨骨折固定稳定性关系的研究相对较少,并且缺乏科学的依据。目的:利用有限元法分析生物可吸收板和微型钛板固定不同骨质条件下颌骨骨折的稳定性。方法:根据ZARB和LEKHOLM提出的骨质分类方法,分别建立Ⅰ-Ⅳ类下颌骨骨折三维有限元模型,每类骨质条件下分别模拟下颌骨正中、体部和下颌角3个部位的骨折模型,采用生物可吸收板(或微型钛板)对上述骨折进行内固定,模拟健侧咬合状态,利用有限元分析骨折段的相对位移与内固定物应力分布情况。结果与结论:①随着骨质等级的增加,内固定物的最大应力值基本呈逐渐增加趋势,微型钛板组、生物可吸收板组下颌体部Ⅳ类骨质下的内固定物最大应力值最高,分别为382.74,96.11 MPa;在相同骨质条件下,钛板组各部位骨折模型的内固定物最大应力值均高于生物可吸收板组。②对于Ⅲ和Ⅳ类下颌骨正中部骨折,微型钛板组、可吸收板固定组骨折断端位移较大,超过了骨愈合极限值(大于150μm);对于Ⅳ类骨质下颌骨体部骨折,生物可吸收板组骨折断端位移超过了愈合极限值,微型钛板组骨折断端位移接近愈合极限值;在相同骨质条件与骨折部位下,微型钛板组骨折断端位移要小于生物可吸收板组。③结果显示,两种内固定物的强度和刚度均足以支持Ⅰ-Ⅳ类骨质下颌骨3种部位骨折的骨愈合,并且生物可吸收板的固定稳定性与微型钛板几乎相同,可以提供骨折早期的愈合条件。在治疗下颌骨骨折时应将下颌骨骨质类型纳入考虑因素,下颌骨骨质等级越高,骨折固定的稳定性越差,术后更易发生骨愈合不良等并发症。