基于局部精细化有限元模型的钢箱梁桥疲劳寿命评估研究

提出了基于我国《公路钢结构桥梁设计规范》并考虑了冲击作用和多车效应,用于确定疲劳车辆荷载模型的方法。建立局部精细化有限元模型对疲劳易损处进行细节处的疲劳寿命评估,验证了基于我国规范S-N曲线并考虑冲击作用及多车效应的计算结果偏安全,具有一定工程实用价值。

拉索半精细化有限元模型及其敏感性分析

拉索是由钢丝通过一定方式绕捻组合而成,其力学性能是其组成钢丝性能以及相互间组合受力的综合体现.基于不同拉索的绞捻特性,提出拉索半精细化有限元模型,使用倾斜且旋转排列的短梁来模拟绕捻钢丝,并通过节点耦合的方式模拟钢丝之间的相互作用关系.结果表明:该方法能够得到拉索的整体组合性能以及组成钢丝的内力分布,并且计算简单高效.在轴向力作用下,内部钢丝受力较大,越往外圈受力越小.基于有限元的概率计算和敏感性分析能够反映出钢丝材料不定性对于拉索整体机械性能的影响.

基于精细化模型的无焊孔梁柱节点有限元分析

以无焊孔钢结构梁柱节点为研究模型,在充分考虑实际焊接条件、细化模拟参数、提高网格质量等基础上,结合"生死单元"技术,通过调用热源子程序DFLUX,利用Abaqus平台实现较为真实的焊接温度场的有限元模拟。运用精细化的温度场分布得到较为精确的焊接残余应力和应变,进而施加低周循环往复荷载进行拟静力有限元分析。通过与节点拟静力试验结果和基于简化模型的有限元分析结果相比较,表明提出的精细化有限元模拟结果具有精确性和有效性。

基于精细化有限元分析模型的塑料模板力学性能分析

某工程项目在剪力墙混凝土浇筑过程中采用塑料模板体系。以此为例,采用通用有限元软件Midas/FEA分别建立带竖向4道主龙骨和带竖向3道主龙骨的塑料模板精细化有限元模型。通过数值模拟分析,得到了塑料模板应用在墙体混凝土浇筑过程中的力学行为和变形行为。分析结果表明:在施工荷载作用下,模板各构件均处于低应力和低应变状态;带竖向4道主龙骨的塑料模板变形符合规范要求;带竖向3道主龙骨的塑料模板变形略大于规范要求。通过对2种不同布置形式的塑料模板进行模拟分析,为相关工程积累了一定的经验。

空间预应力钢束精细化有限元建模方法

为了建立同时包含平弯和竖弯的空间曲线预应力钢束连续平滑模型,在有限元分析中考虑空间预应力钢束的各项力学效应,提出了基于相贯线的空间预应力钢束精细化建模方法,确定了钢束、孔道与梁体三者之间的节点对应连接方式,并给出了相应的建模程序.首先采用辅助实体相贯的方法,建立了空间预应力钢束的连续平滑几何模型;然后沿该空间曲线建立孔道实体,并与混凝土主梁进行布尔运算,实现钢束、孔道与梁体三者之间的节点对应连接.以贵州红水河特大桥钢-混结合段的建模与分析为例,计算结果表明:与传统的约束方程法相比,采用本文方法计算得到的梁体最大局部压应力降低26.3%,应力集中现象明显改善;钢束有效应力分布平顺、无波动,更符合实际情况.

基于舒适度评价的上盖建筑物精细化有限元模型研究

由于地铁车辆段上盖建筑物存在明显的振动舒适度问题,且现有计算模型无法有效预测上盖建筑物的舒适度。本文为了构建合理有效的精细化有限元模型,考虑非结构构件、边界条件等因素影响,探讨了上盖建筑物精细化有限元模型的构建方法,并通过模态结果对比分析了装饰面层、非承重墙、门窗开洞等不同因素对上盖建筑物动力特性的影响规律。结果表明,这些因素对弱振情况下上盖建筑物舒适度评价存在较大影响,传统的极限承载力模型不再适应,必须构建上盖建筑物精细化有限元模型。

V形支撑局部结构模型空间有限元分析

本文应用ＳＡＰ５程序中的第八类厚壳单元，对南昆铁路八渡南盘江特大桥Ｖ形支撑局部结构模型进行了应力分析，绘出了各部位等应力迹线，并揭示出了常规内力分析中不能发现的一些问题。

可摘局部义齿各部件三维有限元模型库的建立

PURPOSE: To establish the 3D-FE model libraries for the elements of the RPD. METHODS: Based on the 3D geometric model libraries of the RPD and normal stomatognathic system, using the software, such as Powershape,Pro/E and Ansys5.5, transformed data, trimmed models, or rebuilt it, established many kinds of FE model elements, then combine these elements in the whole model, connected and trimmed, at last created several kinds of FE model libraries. RESULTS: This study established eight kinds of FE model libraries, including the occlusal rests, clasps, bases, artificial teeth, and connectors, etc, nearly two hundreds FE model elements. CONCLUSION: The established models have a satisfied geometric configuration; these elements combined well in the whole model, and can be easily call-in and edit.

基于人工蜂群算法的桥梁有限元模型局部刚度修正

在保持梁单元模型计算效率优势的前提下,为尽可能提高桥梁结构有限元模型的精度,提出一种基于人工蜂群算法的桥梁结构有限元模型局部刚度修正方法。以某刚构体系斜拉桥塔梁连接处的有限元模拟为例,对塔梁结合局部区域分别建立精细的实体元模型和宏观的梁单元模型。基于实体元模型的自振模态频率和静载响应转角构造目标函数,采用人工蜂群算法对宏观梁单元模型局部刚度参数进行优化和修正。研究结果表明:使用人工蜂群算法修正桥梁有限元模型局部刚度是可靠的,修正后桥梁宏观梁单元模型的静动力学性能更逼近实体元模型;算例中修正后的塔梁结合区域内梁单元刚度增强至修正前的1.09~2.93倍,且塔、梁单元刚度增幅不一。

蠕变局部损伤开裂的有限元模型

建立了蠕变局部损伤法模型 ,并给出单元进入损伤态的判据和失效的临界拉伸应变条件。局部蠕变损伤理论的实质就是试样是多种不同蠕变性能材料的统一 ,并由蠕变应力再分布得到证实。应用有限元对双缺口圆棒试样作了蠕变局部损伤分析 。

灌浆套筒连接装配式梁柱节点精细有限元模型

为了研究灌浆套筒对装配式混凝土梁柱节点抗震性能的影响,本文基于灌浆套筒试件单调拉伸试验,采用多因素回归分析,构建了灌浆套筒试件单向拉伸下的等效本构关系。并以该等效本构关系为依据,考虑了钢筋混凝土之间的粘结滑移和新后浇混凝土界面的影响,利用ABAQUS有限元软件,建立了灌浆套筒连接装配式混凝土梁柱节点精细有限元模型,研究了灌浆套筒连接装配式混凝土梁柱节点在低周反复作用荷载下的抗震性能。结果表明:节点主要塑性变形发生在梁柱相交界面,节点滞回曲线饱满,节点核心区的耗能能力较好,有限元模拟结果与试验结果中骨架曲线屈服荷载误差为7.11%,峰值荷载误差为6.88%,极限荷载误差为3.76%,位移延性系数误差为7.84%。有限元模型模拟结果与试验结果吻合较好,表明采用等效灌浆套筒本构关系建立精细化灌浆套筒连接梁柱节点有限元模型是可行的。

局部空间有限元模型在桥梁设计中的应用

提出了一种基于平面模型的局部空间壳单元模型计算方法 ,并应用通用有限元软件对一大跨度预应力混凝土斜腿刚构桥进行了计算分析。通过与其他计算模型结果的对比 ,验证了这种方法的精确性 。

深水导管架平台裙桩套筒局部强度有限元分析

深水导管架平台的裙桩使得平台具有良好的整体承载能力,在海洋油气开发及海上风电开发中发挥着重要作用。导管架专用分析软件SACS并不具备对裙桩套筒这一复杂结构进行局部详细力学分析的功能,而裙桩套筒是连接群桩与导管架主体的关键构件,对导管架结构的稳定性和安全性至关重要。采取SACS专用工程软件结合ABAQUS通用有限元软件开展裙桩套筒强度分析。首先,通过SACS软件对深水导管架整体结构进行静力计算,确保导管架的整体性能满足要求;然后,分别提取整体模型静力分析结果中桩头力、弯矩、剪力以及UC值最大工况下群桩套筒各截断位置的边界条件,输入ABAQUS建立的群桩套筒详细结构有限元模型进行更为准确的局部校核,从而确保了深水导管架平台及裙桩的安全性和稳定性。

基于有限元的钢混组合梁施工阶段局部剪力钉受力性能分析

为了解钢混组合梁施工阶段的受力性能,以沁河特大桥主桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立主桥模型,对完整施工阶段进行模拟,分析全过程结构内力,进而确定组合梁受力最不利工况;采用Abaqus软件对组合梁进行局部精细化模型建立,分析钢混界面处剪力钉在最不利工况下的受力性能。结果表明:边跨(第一跨、第五跨)存在最大正弯矩,在二期铺装阶段完成后第五跨跨中正弯矩达到139 488 kN·m, 2-3跨合龙后,第一跨跨中正弯矩达到117 502 kN·m;应力在梁截面横向分配不均匀,二期铺装阶段剪力钉出现最大剪力43.8 kN,小于容许值50.1 kN,在施工阶段组合梁钢混界面剪力钉受力安全。

套筒灌浆接头黏结滑移关系的精细有限元分析

为揭示套筒灌浆连接接头中钢筋和灌浆料间的黏结滑移关系,利用DIANA 10.3有限元软件建立接头试件的肋尺度精细有限元模型,并根据有限元分析结果对接头的局部黏结滑移关系进行研究。结果表明:套筒中钢筋黏结应力沿锚固长度大致呈马鞍形分布,加载端峰值随荷载增加逐渐内移;钢筋与灌浆料间相对滑移从钢筋自由端向加载端递增,超过屈服荷载后在加载端发生激增,并逐渐向里发展;局部黏结滑移曲线大致分为5个阶段,不同锚固位置处曲线的发展趋势大致相同,但其具体路径在发展程度和曲线特征值方面有一定差异;黏结锚固位置函数沿锚固长度大致呈“M”形分布且锚固自由端峰值大于加载端,是锚固位置和相对滑移的二元函数,建议用椭圆曲线和二次曲线进行拟合。该肋尺度精细化有限元模型可用于套筒灌浆连接接头的黏结滑移本构关系的进一步研究。

基于有限元模型的高压直流变换器谐波下电缆绝缘局部放电特性仿真研究

本研究通过有限元模型对高压直流输电系统中的局部放电进行分析,通过构造聚合物绝缘材料中的单气隙缺陷,模拟HVDC系统中海底电缆的绝缘缺陷。采用多物理场仿真软件COMSOL与MATLAB结合的方式,对HVDC系统多次谐波作用下局部放电过程中的电场分布进行分析,并搭建了高压直流电缆局部放电检测平台进行验证。结果表明:随着HVDC系统谐波叠加次数和幅值的增加,局部放电的重复频率均成比例增加,电力电子设备对电缆绝缘性能的加速劣化有较大影响。

结构有限元模型的局部修正方法及应用

给出了一种结构有限元模型的局部修正方法，首先对具有误差的子结构有限元模型修正，即以质量矩阵和低阶实验固有频率为基础对其实测振型作正交性修正，用实验模态参数，依建模简化情况下对其简化部分刚度矩阵作局部修正。

大型民机金属结构机身框与长桁间连接角片的细化有限元模型建模方法研究

对大型民机机体结构建立有限元模型进行强度分析是民机结构强度分析的主要手段之一，随着计算机运算能力的不断提高，有限元模型由原来的自然网格有限元模型逐步向网格尺度更小的细化有限元模型发展，这对细化有限元模型中飞机结构的建模方法提出了新的挑战。连接角片是连接机身框与长桁的常用结构件，主要作用是使机身框和长桁之间能互相提供支持且变形协调，是飞机上除了紧固件之外数量最多的零件之一，由于连接角片受力特殊，其在细化有限元模型的建模方法直接影响模型建模质量。本文首先将连接角片在局部精细化有限元模型中分别简化成梁元和标准精细化单元，对两种建模方案的计算结果进行了对比分析，最后提出一种能较真实模拟实际受力状态的、适用于细化有限元模型的连接角片建模方法，解决了连接角片细化模型建模难的问题。

固体介质内空腔局部放电有限元模型仿真

局部放电建模仿真有助于了解局部放电背后的物理过程和对绝缘的破坏规律,对维护电力系统安全运行以及预防设备故障具有重要意义。本文使用有限元分析方法,建立了一种新的描述均匀固体介质中球形空腔局部放电有限元模型。在上述模型的基础上,研究电压幅值、频率对局部放电活动的影响。仿真结果收集并分析了放电活动的相位、放电次数和放电量幅值,统计了平均放电次数、每周期总放电量、每周期平均放电量,最大放电量幅值和最小放电量幅值随时间电压相位的变化情况。最后根据仿真结果分析电压幅值和频率对局部放电活性的影响。

基于精细化模型的曲线高架桥动力特性研究

由于建立精确的高架桥有限元模型对运营期桥梁结构的动力性能评估与车致振动分析有着重要的意义,并且曲线高架桥与直线高架桥的动力特性存在较大差别。本文利用ANSYS软件建立了曲线高架桥的精细化有限元模型,基于模态分析获得了曲线高架桥频率、振型方面的动力特性,并通过与实测数据对比,验证了计算模型的有效性。同时,探讨了曲率半径、桥梁跨度、桥墩高度等因素对曲线高架桥动力特性的影响。结果表明:曲线高架桥与直线高架桥相比,横向和纵向自振频率变化不大,竖向和扭转自振频率发生较大变化,证明了曲线高架桥具有弯扭耦合的特点。基于曲线高架桥精细化有限元模型,随着曲率半径的增大,曲线高架桥跨度一定时,自振频率变化不大,但圆心角一定时,各向自振频率均明显变小,振型变化也明显。随着桥梁跨度和桥墩高度的增大,曲线高架桥的各向自振频率均变小,其中桥梁跨度对竖向自振频率影响显著。