基于有限元法的三轮摩托车车架承载极限的适应性分析

在分析某150ZH型三轮摩托车车架结构特点的基础上,通过有限元法对该车架的承载能力进行分析计算,找出车架结构设计上存在的一些问题并进行了相应的改进设计,使得车架的结构在满足强度和刚度的要求的同时减轻整车重量,使材料的利用上趋于更优化的设计;对车架有限元模型进行承载极限分析,给出不同载荷下车架应力变化的规律,从而确定车架超载运行的最大能力。

承载极限状态下组合梁的有效翼缘宽度

考虑到剪力滞效应的影响,在钢-混凝土组合梁设计分析中,常采用翼缘有效宽度的概念计算组合结构的应力和变形。针对简支组合梁,采用非线性有限元方法结合试验比较有效宽度在承载极限状态下及弹性状态下的区别,分析宽跨比、栓钉布置、加载形式等主要因素对有效宽度的影响程度,提出组合梁极限状态下有效宽度取值及不同栓钉布置情况下的取值方法,可供工程设计人员参考。

超大人口峰值与资源承载极限

从现在起再过40年左右时间,即2030年前后,我国人口很可能将要达到15～16亿这样一个超大峰值,看来这已是势所难免的既定发展态势.而与之相适应的资源承载能力确很有限.在人类赖以生存发展的各种自然资源中,土地资源是最基本的资源.

中国人口承载极限17亿

根据中国科学院有关专家估测:中国人口承载量最高应控制在十六亿左右,绝不能超过十七亿。据《工人日报》报道,目前的中国农业在全球百分之七的耕地上养活了世界人口的百分之二十二。中国人大环境委员会有关人士认为:中国的最合适人口数量为七亿左右。

端部受压物体的承载极限

对端部受压物体的承载极限进行了研究,并给出了端都受压物体承载极限的计算公式。

土工合成材料加筋土桥台极限承载力的离心载荷试验

土工合成材料加筋土(geosynthetic-reinforced soil,简称GRS)桥台是桥梁工程的承重结构,对其极限承载力还缺乏清晰的认识。在平面应变条件下开展了5组GRS桥台离心载荷试验,研究了筋材强度、承载区缩进距离和宽度对GRS桥台极限承载力以及破坏模式的影响。试验结果表明,筋材强度对GRS桥台极限承载力影响显著,采用高强度筋材的GRS桥台在加载过程中始终保持稳定。采用低强度筋材的GRS桥台的极限承载力随承载区缩进距离增加而增大,但其增长趋势出现衰减;随承载区域宽度增加,极限承载力降低;现行的半经验半理论公式显著低估了GRS桥台的极限承载力。从试验中和模型拆除后观察,GRS桥台破坏面均从承压区域后缘开始发育,随后向面层方向倾斜向下延伸至约1/2桥台高度处终止;但承载区缩进距离和宽度会影响破坏面的形态和位置。现有方法不能准确地预测GRS桥台破坏面底部终点的位置以及在承载区域下方的形态。增大承载区缩进距离和宽度使得各层筋材应变峰值的位置向桥台内部移动。桥台临空面的存在使得筋材的应变集中于靠近临空面一侧。

海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法

海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确。针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题,进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导,求解了稳态温度和应力分布,首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解,并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力。采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力(Max Stress)准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效,基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷。温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著。不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势,增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数,选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异。热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大,管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强。

含缺陷连续管极限承载研究及安全分析

为了准确评价含缺陷连续管的极限承载能力,提出基于塑性失效准则的含缺陷连续管极限承载理论模型,以有限元结果对比不同类型缺陷对连续管极限承载的影响,并通过灰色关联法得出缺陷深度和截面积为影响连续管极限承载的敏感因素,基于完整管极限承载理论,采用非线性曲面拟合方法对缺陷修正系数进行拟合,建立包含极限内压、极限外压和极限抗拉载荷的含缺陷连续管极限承载理论模型。研究结果表明:本文模型对比经典模型误差更小,最大误差仅为4.56%,可以有效评价含缺陷连续管极限承载能力。研究结果可为连续管安全作业提供参考。

非均质黏土地基单桩基础水平极限承载力研究

为减少海上风机长期受到风浪流等水平荷载的影响,利用ABAQUS软件建立非均质黏土单桩基础极限承载力有限元模型,利用温度作为虚拟变量以反映非均质黏性土抗剪强度随深度变化的关系,采用生死单元法进行地应力平衡,并比较有限元得到的水平荷载下单桩基础承载力变化结果与离心机试验结果,以验证其准确性。结合刚性桩与刚柔性桩水平极限荷载下土体失效模式,分析不同长径比、土体弹性模量系数、桩土摩擦因数等参数对单桩基础水平极限承载力影响。结果表明:桩体预埋深度增加后,桩体从刚性桩向刚柔性桩转变,土体破坏模式从楔形、旋转破坏转变为楔形、满流和旋转破坏。土体弹性模量系数对单桩基础水平极限承载力影响较小,长径比和桩土摩擦系数对单桩基础水平极限承载力有较大影响。

基于横向变形约束弹性地基梁法的既有锚索桩极限承载力研究

以阿坝州岷江电化公司西侧滑坡前缘既有锚索桩为研究对象,既有锚索桩的极限承载力是滑坡综合治理中需要研究的关键。针对该问题,在桩身检测结果和锚索现场抗拉拔试验结果基础上,根据变形协调原理,对横向变形约束弹性地基梁法在桩锚固段地基水平抗力系数按梯形分布下的计算方法进行推导,并采用这种方法进行1-1'剖面既有预应力锚索桩的内力计算。把锚索极限承载力、既有桩身结构承载力和嵌固段地基强度条件共同作为限制条件,通过反分析方式不断逼近限制条件所对应的滑坡推力界限值,发现该工程中嵌固段地基强度对既有锚索桩的极限承载力起控制作用,并最终确定其极限承载力。该文所采用数据及计算方法可为同类工程研究分析提供参考。

XK型相贯节点极限承载力研究及空间效应对极限承载力的影响

为了研究XK型相贯节点极限承载力及空间效应对极限承载力的影响,运用嵌入SWDM模型的VUSDFLD子程序对7个XK型节点进行有限元分析,通过分析支杆轴力与腹杆轴力比n_(xk)对XK型节点极限承载力的影响和空间XK型节点与相同参数的平面K型节点相比极限荷载的变化情况来分析荷载效应和几何效应对于XK型相贯节点极限承载力的影响,并分析XK型节点支杆与弦杆外径之比β_(x)、弦杆管径与壁厚之比γ、腹杆间隙a对节点极限承载力的影响。结果表明:XK型节点的极限承载力随着β_(x)的增大而增大,随着γ的增大而减小,随着腹杆间隙a的增大而增大;随着n_(xk)的增加,XK型节点支杆无论承受的是压力还是拉力,节点的极限承载力均会减小;当XK型节点支杆管径和弦杆壁厚较大时,n_(xk)对节点极限承载力影响不大,空间XK型节点与相同参数的平面K型节点相比极限承载力会有所提高。

局部竖向受荷条件下泡沫轻质土极限承载力研究

为了揭示泡沫轻质土的承载特性及破坏特征,开展了局部加载条件下泡沫轻质土承载试验,考虑泡沫轻质土湿密度、龄期、加载位置等参数变化,测试得到了泡沫轻质土荷载-位移曲线和破坏模式。结果表明,在受竖向局部荷载作用时,泡沫轻质土呈现类似地基的“弯沉盆”式变形规律。当加载点位置不同时,试件的承载能力及破坏模式都有较大的变化,呈现出局部剪切破坏或直剪破坏。基于试验结果,在Terzaghi地基承载力理论公式的基础上,构建了泡沫轻质土极限承载力计算公式。

轻钢密肋墙体竖向极限承载力分析及试验研究

采用有限元软件ABAQUS对不同立柱截面尺寸、立柱间距、墙体高度的轻钢密肋墙体进行有限元数值模拟,研究不同因素对轻钢密肋墙体竖向极限承载力的影响。结合分析结果,设计了4片密肋墙体并进行静载荷试验。结果表明:轻钢密肋墙体数值模拟与试验的破坏情况较为一致,并且其竖向极限承载力的模拟值、试验值吻合度较好。依据GB 50017—2017《钢结构设计标准》中轻钢密肋墙体竖向极限承载力计算方法,将计算所得公式值与有限元模拟值、试验值进行对比,最大偏离度0.109,三者的比值均在0.95~1.11,极限承载力公式计算结果吻合较好。

U型Twin-PBL剪力键极限承载力的数值分析

根据端部承压混凝土可提高Twin-PBL剪力键承载能力的特点,提出一种新型的可用于装配式钢混组合结构的间断式U型Twin-PBL剪力键。通过3组推出试验试件的非线性数值模拟分析,研究了这种新型剪力键的极限承载特点和承载力。结果表明:U型Twin-PBL剪力键极限承载能力较普通承压型Twin-PBL剪力键有显著提高,且提高主要来源于端部混凝土承压面积增大,所以混凝土强度的提高对该剪力键承载能力影响明显,而孔中混凝土榫和贯穿钢筋两部分对承载力贡献无明显变化,故而通过修正端承压混凝土面积得到了这种剪力键承载力计算公式。研究结果为装配式钢-混凝土组合梁桥的间断式剪力键提供了新的思路。

砂性土中海上风电单桩基础水平极限承载力确定方法对比

总结已有的3类单桩基础的水平极限承载力确定方法,分别为极限平衡法、p-y曲线法和定性方法,并结合试验实例研究采用不同方法计算得到的水平极限承载力之间的差异性。结果表明:不同方法求得的结果差异性较大,最大差距可达38.84%。鉴于无统一的方法,以及采用不同方法得到的结果差异性较大,单桩基础的水平极限承载力确定还需要进一步研究。

HDPE管内衬盾构隧道复合式衬砌结构极限承载力试验研究

为研究采用HDPE双壁缠绕管作为内衬的盾构隧道复合衬砌结构的破坏机理,依托桃浦污水处理厂初期雨水调蓄工程涉铁段排水隧道工程,开展整环足尺试验研究,得到如下结论:(1)复合衬砌结构破坏过程经历协调变形阶段和各自承载阶段,弹性极限点为顶底部纵缝处界面的剥离脱开,各纵缝及管片本体相继发生破坏,纵缝处填充层混凝土发生拉剪或压剪破坏;(2)复合衬砌结构的薄弱位置为各纵缝处的界面及填充层混凝土,其中顶部和腰部纵缝处最为薄弱;(3)复合衬砌结构不同位置纵缝处的界面破坏和填充层破坏形态均源自于纵缝转动变形导致刚度差异引起的界面应力和填充层应力突变。

钢结构建筑异型节点极限承载特征多尺度非线性数值模拟

异型节点作为传递建筑结构内力的枢纽,满足受力要求是结构安全的重要保证。为了精准还原异型节点的力学特征,提出钢结构建筑异型节点极限承载特征多尺度非线性数值模拟方法。考虑几何结构、材料属性等因素,构建钢结构建筑异型节点的非线性有限元模型。模拟异型节点荷载施加过程,多尺度分析节点的受力机理。从抗剪和抗弯两个方面,计算异型节点的极限承载力,输出异型节点的极限承载特征数值模拟结果。结果表明,与传统数值模拟方法相比,优化设计方法的极限承载力模拟误差降低了1.88 N,本文方法的应用能够有效控制异型节点的失稳概率。

地震荷载作用下非饱和土边坡三维极限承载力研究

研究旨在对地震荷载作用下非饱和土边坡稳定性进行分析。为了考虑地震荷载时间效应、边坡放大效应及土体阻尼特性的影响,采用修正拟动力法对边坡动力响应进行描述。采用考虑基质吸力影响下非饱和土广义黏聚力和饱和土摩擦角定义非饱和土剪切强度参数。基于三维离散破坏模型,采用极限分析上限法构建了地震荷载作用下非饱和土边坡三维极限承载力分析模型,通过已发表文献结果验证了所提出模型的有效性。最后,提供了非饱和土边坡三维极限承载力设计图表。研究结果表明:①与二维破坏模型相比较,所提出三维破坏模型能实现对边坡稳定性更为准确的评估;②忽略非饱和土剪切强度参数影响往往导致边坡稳定性评估结果偏于保守。

基于随机腐蚀坑的鞍座内钢丝极限承载力分析

作为悬索桥的关键承载结构,鞍座内主缆钢丝处于纵向拉力、钢丝间接触应力、钢丝与鞍槽间接触应力、摩擦力等复杂的多向应力状态。同时,桥位环境产生的腐蚀作用对鞍座内钢丝的几何形貌和力学性能均有一定的退化作用。因此,有必要综合考虑复杂应力状态及腐蚀作用对钢丝极限承载力的影响。针对这一特点,基于1860MPa级高强钢丝加速腐蚀实验数据,建立不同腐蚀度下腐蚀坑随机分布的钢丝几何模型,分析复杂应力状态下鞍座内腐蚀钢丝的破坏模式和极限承载力,为鞍座内腐蚀钢丝的工作性能提供依据。

软土地层扩体锚索极限抗拔承载力特性及其改进措施研究

为解决软弱土层中预应力锚索抗拔承载力不足的问题,依托实际工程,通过现场拉拔试验,对比分析扩体锚索和普通锚索的极限抗拔承载力,并研究影响扩体锚索抗拔力的因素,提出相应改进措施,为同类工程提供理论依据与改进思路。结果表明:扩体锚索相比普通锚索的极限抗拔承载力可提高20%~40%,在软土地层具有更好的适用性;提出的改进措施可有效控制软弱土层中锚索抗拔力不足的各种因素,使扩体锚索的极限抗拔承载力提高40%以上;工程应用数据证明,扩体锚索能有效控制基坑位移,具有较好的工程应用效果。