局部集中质量接触单元法在梁式桥梁体与桥台碰撞问题模拟中的应用

近年来,模拟碰撞问题的接触单元法已经广泛运用于桥梁碰撞问题当中。其中集中参数接触单元法把碰撞两物体各自简化成质点,无法表达出碰撞应力波的传播现象;另一类Watanabe和Kawashima接触单元法,其碰撞单元的刚度是一种仅为满足精确模拟碰撞过程而采用的虚拟刚度,并无物理意义。针对梁式桥梁体与桥台的碰撞问题,该文首先提出一种新的碰撞问题模拟方法—局部集中质量接触单元法,然后详细地介绍了其在梁式桥梁体与桥台碰撞问题模拟中的应用,并通过试验验证了该方法模拟梁体与桥台碰撞的合理性。最后将该方法与两种接触单元法进行了比较,说明了该方法在模拟梁体与桥台碰撞问题中的优势。

基于局部网格化方法的锥齿轮接触力分析

根据切向变位的直齿锥齿轮的结构特点,建立了由实体单元和接触单元构成的一对齿接触的模型。采用基于圣·维南原理的局部优化网格化方法以及局部网格优化方法,建立了更为合理的有限元计算模型。计算结果表明,采用局部网格化方法可以更加迅速和精确的计算含有应力集中现象的模型,同时也为锥齿轮的强度设计提供合理的参考依据。

一致质量法和集中质量法的比较分析

固有频率是计算主振型的基础,对于类似于等截面悬臂梁的振动系统,分别运用一致质量法和集中质量法进行分析,说明在结构动力反应分析中,集中质量法最主要的优点是节省计算量和计算时间;而在采用同样的单元数目时,一致质量法的计算精度相对较高。两种有限单元法分析的结果与精确解进行比较,一致质量法给出的自振频率高于实际值,而集中质量法给出的自振频率低于精确解,为解决实际工程类似结构的固有频率提供参考。

三维20节点六面体和10节点四面体单元的高精度中节点集中质量矩阵

对于工程分析中常用的三维20节点六面体和10节点四面体单元,采用行求和法得到的集中质量矩阵由于包含负质量元素,难以直接用于动力分析.虽然常用的主对角元素放大法,即HRZ方法,可以有效规避负质量元素,但是该方法仍缺乏理论层面的精度分析.本文首先以三维20节点六面体单元为例,构造一种包含待定参数的广义集中质量矩阵,并将HRZ集中质量矩阵作为特例涵盖其中,进而建立了20节点六面体单元广义集中质量矩阵的频率精度表达式.然后,通过参数优化,提出20节点六面体单元的中节点集中质量矩阵构造方法,并从理论上证明其精度优于HRZ集中质量矩阵.该中节点集中质量矩阵形式简单,非常便于推广到10节点四面体单元.此外,利用中节点集中质量矩阵含有主对角零质量元素的特点,通过静力凝聚建立了相应的动力分析降阶模型,在保证计算精度的同时可大幅提升计算效率.自由振动和时程分析结果均表明,对于三维20节点六面体单元和10节点四面体单元,中节点集中质量矩阵的计算精度明显高于HRZ集中质量矩阵.

接触单元对边坡稳定分析影响的仿真研究

在边坡稳定问题的研究中引入了接触单元的概念,基于局部破坏理论,提出了一种新的边坡稳定系数的计算方法。同时与传统方法进行了对比分析,实例计算结果比较准确,结果表明该计算方法是可行的和准确的。从而进一步证明了局部破坏理论的正确性和边坡软弱结构面是控制边坡稳定的关键因素。

用局部法评定焊接接头的疲劳性能

采用16Mn钢非承载十字焊接接头疲劳试验结果对使用DangVan准则的疲劳评定局部方法进行了研究。结果表明,有限元分析中应力集中区单元尺寸对局部参量计算有明显影响,为获得比较合理的预测结果需对焊趾应力集中区所划分的单元尺寸限定,当接头焊趾半径在0.15～0.8mm变化时应选择最小单元尺寸0.32～0.62mm计算局部参量;在此基础上DangVan准则可以对焊态接头做出合理的评定,但DangVan建议的β值偏安全。此外,通过计算发现焊趾半径只影响局部很小区域(约0.5mm内)的应力集中分布,在某一深度(约0.5mm)后存在稳定的应力集中,因而建议采用距应力集中区最大应力处某一深度的应力参数计算DangVan局部参量可能更为合理,这将减小局部参数对焊趾半径及单元尺寸的依赖性。

集中质量矩阵替代一致质量矩阵的合理性与局限性

文中分析了集中质量矩阵取代采用一致质量矩阵后对体系自振频率造成的误差,并指出集中质量矩阵应该有条件的使用。并根据相对容许误差,给出了实际计算中采用集中质量矩阵时单元尺寸的选取方法。

牵索挂篮挂钩处应力集中的有限元分析

挂篮是斜拉桥悬臂施工的重要临时设备,挂篮整体板壳模型有限元分析结果显示,挂篮结构整体应力水平较低,但挂钩处却表现出明显的应力集中现象。针对挂篮行走工况,采用子模型技术和接触单元分析方法对挂钩局部进行精细分析,计算结果表明,采用子模型方法和接触单元分析方法,挂钩处峰值应力较整体板壳单元模型的应力(326 MPa)分别降低了12.57%和17.48%。接触单元方法真实模拟挂钩和滑道的接触,子模型方法有效的改善计算精度,两者均能够有效地改善挂篮结构的局部应力集中现象,是同类大型复杂工程结构局部应力分析的有效方法。

基于多尺度方法的带颗粒阻尼悬臂梁自由振动半解析分析

被动式颗粒阻尼器原理简单、性能优越,广泛应用于结构减震领域。极端环境容易激起结构的高频振动,颗粒阻尼的非线性特性使得多模态振动的减振特性相互耦合。采用模态综合法分析自由端带集中质量块的悬臂梁、离散单元法模拟颗粒阻尼器中颗粒集的运动,基于多尺度分析的球-墙耦合模型建立了揭示结构多模态振动条件下颗粒阻尼减振机理的半解析分析模型。分析表明,颗粒阻尼器具有良好的减震效果,减振性能受结构振动模态影响很大。与单一模态振动减振性能相比,多阶模态振动同时存在时,低阶模态幅值的衰减出现了滞后,而高阶模态幅值的衰减则明显加快。因此,采用单一模态获得的等效阻尼比不足以表征复杂振动条件下颗粒阻尼器的减振性能。

地震作用下车辆-公路桥梁耦合作用的能量机理

由于地震作用下车辆和公路桥梁相互耦合作用的复杂性,目前对其相互作用机理的研究较少,导致各国现行公路桥梁抗震设计规范关于桥梁在地震作用时是否需要考虑活载作用仍然存在分歧.现有研究表明,车辆既可能对桥梁的地震响应产生有利影响,也可能产生不利的影响.本文在已有的研究基础上,对车桥耦合接触行为进行简化模拟,采用能量法对车辆-公路桥梁耦合作用机理进行分析.结果表明:车桥耦合作用对输入到桥梁水平方向能量的影响可以忽略不计,但会导致输入到桥梁竖向总能量的减小,因而使桥梁的竖向地震响应减小,而输入到车辆竖向的能量则主要来自桥面振动;此外,车辆质量越小,桥梁振动产生的对车辆水平方向的能量输入越大.

回转式干馏炉内影响颗粒混合运动因素的数值分析

以水平回转式干馏炉为研究对象,采用离散单元法(discrete element method,DEM)建立颗粒运动模型,接触模型采用Hertz无滑动接触模型,分别对在其内设置不同形式抄板(直角抄板﹑弯抄板和直抄板)的混合效果和混合规律进行了数值研究。将大小颗粒间接触数与颗粒间接触总数之比定义为混合质量,并以此来衡量混合程度,同时分析抄板形式及转速对混合质量的影响。研究结果表明,干馏炉内设抄板时,混合趋于稳定的时间较短,抄板形式对混合质量的影响较小;随着转速的降低,混合质量曲线越平缓,波动幅度越小。研究结果对干馏炉的设计和优化具有一定的指导作用。

丰满大坝静动力特性分析

采用非线性接触面单元模型，分析了带缝丰满大坝的静、动力特性．实践了一种有效的接触面静、动力迭代算法．研究表明，丰满坝在ＡＢ缝端插入钢筋棒和下游面采用钢筋网加固处理，是很强的并缝措施，可使坝的静、动力特性与整体坝接近．只是等应力缝跨缝不连续．地震时大坝坝头、缝顶端的结合部及坝镭部位产生了瞬时拉应力集中．且超过规范标准。但这种高应力集中区范围很小，且衰减很快．考虑到经过处理，认为这种局部应力集中，不至于对坝的抗震安全构成威胁，但须加以重视。

桥式起重机主梁焊缝有限元计算子模型

桥式起重机主梁焊缝是易产生应力集中和疲劳裂纹的部位。采用板单元的主梁整体模型中焊缝高度尺寸比板单元尺寸小很多,其计算结果不能反映焊缝的应力分布状况。运用“板到体子模型”法,精确得出主梁跨中焊缝处的应力分布状况,计算结果与实际情况相符,表明子模型法是分析结构局部应力集中的有效手段。

基于ANSYS环境下结构的模态分析

本文简述了结构的模态分析及其方法 ,并在ANSYS环境下编制了梁—板—集中质量系统的模态分析程序。

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HPX70型总配线架系列机架有铝合金制机架,钢制机架两种.保安排采用绕接和卡接相结合,集绕接式的接触牢固可靠与卡接式的维护方便于一体.保安排采用先进的防止反插结构（PAT.NO.94246401）和旋转固定装置（PAT.NO.95240340.4）.保安单元过压保护器件（三极气体放电管）和过流保护器件（PTCR）皆为进口优选产品.塑料件采用进口原料,耐高温、抗老化,并符合美国UL94V0阻燃标准.关键接插部件均采用镀金处理,接触电阻极小,并通过盐雾测试.

钢锚箱式索梁锚固区段有限元仿真分析

采用非线性接触单元法和简化的等效板厚法两种不同的建模方法,对青岛海湾大桥沧口航道桥索梁锚固结构———钢锚箱进行三维非线性有限元仿真分析,将计算结果进行比较,验证了非线性接触单元法的计算模型能够较真实地反映锚箱锚垫板与承压板之间不焊接,但紧密压贴的关系。并分析了锚固区各板件的传力机理、应力分布、应力集中现象,提出了改善应力分布、减小应力集中现象的一些措施,供桥梁设计者参考。