有限元强度折减法分析软基边坡稳定性

有限元强度折减法在均质土坡和岩石边坡中已有较多的研究和应用,但应用到强度较低的软基边坡,其模型网格划分和边界条件,与均质边坡有所不同。经对比研究得出软基边坡模型的网格节点密度达到每米2点较为适宜,模型边界应以修正后的坡高H来界定。结合具体工程案例,利用有限元强度折减法复核其稳定,并与极限平衡法进行了对比,结果表明前述网格划分和模型边界设置较为适宜,且有限元强度折减法可以较好的反映边坡应力应变分布。

极地钻探用铝合金双壁钻杆结构强度的有限元分析及试验研究

为了实现钻穿冰盖、直接获取冰下基岩样品的科研目标,本文设计了一种极地钻探用铝合金双壁钻杆,使钻杆可以满足极地上覆积雪层、冰层、冰岩夹层和冰下基岩等不同地层的空气反循环、水力反循环、绳索取心钻进相配合等钻进需求。依据铝合金双壁钻杆在极限拉伸、极限拉扭组合工况下的受力情况,开展了双壁钻杆的有限元分析,并对双壁钻杆外管与钢接头连接试样进行了拉伸试验与扭转试验。双壁钻杆有限元分析结果表明:在极限拉伸和极限拉扭组合工况下铝合金双壁钻杆中产生的最大应力分别为183.8 MPa与161.9 MPa,均小于铝合金材料的屈服强度489.99 MPa。双壁钻杆外管与钢接头连接试样强度试验结果也表明:拉伸试样破坏时的极限可承载拉力为399.5 kN,远大于提升1000 m双壁钻杆所需的拉力(208.11 kN);扭转试样破坏时的极限可承载扭矩为8264.7N·m,同样大于钻杆在正常钻进过程当中所承受的最大扭矩(1990.56 N·m)。上述结果表明,极地钻探用铝合金双壁钻杆设计方案可以满足极地钻探使用要求。

25 mm口径引信高过载条件下强度有限元分析

针对小口径引信的强度安全性问题,完成了高过载条件下引信零部件的强度有限元分析。完成了某型25 mm小口径引信的三维建模、工作原理及其受力情况分析;为实现引信关键零部件的强度有限元分析,确定了引信零部件的材料属性并对模型进行简化。利用Hyper Mesh进行网格划分、连接关系设置和高过载工作环境(后座过载70000 g和转速过载30000 r/min)搭建。通过有限元计算获得了引信零部件在高过载条件下的应力分布情况、变形情况,仿真分析发现压板和底座所承受的应力最大,分别为87.69 MPa和292.51 MPa。在转速载荷加载时,隔爆机构解除保险,离心转子在离心力的作用下转动44.395°,使传火孔与击针对正,保证了引信的正常工作,引信零部件的强度满足发射安全性要求。

兆瓦级风电机组轮毂强度有限元分析

轮毂是风力发电机组中的关键部件之一,直接决定风机载荷的传递和风力发电机组整体结构的安全性,对整个机组的稳定、可靠运行具有至关重要的作用。本文选取某兆瓦级风电机组轮毂,采用有限元分析方法对其极限强度和疲劳强度进行校核分析,阐述了一套完整的轮毂安全性多层次校核分析流程。分析结果表明,该轮毂能满足强度设计要求,所得轮毂极限强度和疲劳强度分析结果可为轮毂的设计和结构优化提供有力依据。

基于比例边界有限元法计算应力强度因子的不确定量化分析

应力强度因子是预测荷载作用下结构中裂纹产生和扩展的重要参数。半解析的比例边界有限元法结合了有限元和边界元法的优势,在裂纹尖端或存在奇异应力的区域不需要局部网格细化,可以直接提取应力强度因子。在比例边界有限元法计算应力强度因子的框架下,引入随机参数进行蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS),并提出一种新颖的基于MCS的不确定量化分析。与直接的MCS不同,采用奇异值分解构造低阶的子空间,降低系统的自由度,并使用径向基函数对子空间进行近似,通过子空间的线性组合获得新的结构响应,实现基于MCS的快速不确定量化分析。考虑不同荷载状况下,结构形状参数和材料属性参数对应力强度因子的影响,使用改进的MCS计算应力强度因子的统计特征,量化不确定参数对结构的影响。最后通过若干算例验证了该算法的准确性和有效性。

含起重设备的船舶上层建筑吊装强度有限元分析

为准确计算船舶上层建筑吊装强度,采用MSC.Patran和MSC Nastran软件对175000 t散货船上层建筑吊装建立整体结构有限元模型。采用含起重设备的有限元分析法计算上层建筑在吊装过程中的结构响应,并与直接约束法和惯性释放法进行对比分析,比较3种有限元分析法计算得到的应力、变形和吊点支反力情况,分析含起重设备的有限元分析法的准确性。结果表明,含起重设备的有限元分析法可对结构的应力、变形和吊点支反力进行较为准确的计算,优于直接约束法和惯性释放法。含起重设备的有限元分析法对船舶上层建筑吊装强度和吊装方案的评估具有一定的工程价值。

有限元强度折减法下的岩土边坡稳定分析

岩土边坡稳定性分析是岩土工程中的重要课题,传统的极限平衡法存在一些缺陷和不足,难以准确反映边坡的真实破坏状态。采用有限元强度折减法,对一个节理岩质边坡进行了稳定性分析,通过不断降低边坡的强度参数,直到模型发生破坏,计算出边坡的安全系数,并确定了边坡的滑动面;还采用了不同的稳定判断准则,如计算收敛与否、位移突变、塑性区贯通等,综合评价了边坡的稳定性。结果表明,有限元强度折减法可以有效地模拟岩质边坡的破坏过程,考虑了边坡的复杂几何形状、材料非线性、节理裂隙等影响因素,提高了分析的精度和可靠性,为边坡工程设计和施工提供了参考依据。

三维表面裂纹应力强度因子参数敏感性有限元分析

三维表面裂纹是许多工程结构中普遍存在的一种缺陷,无论是在损伤容限设计或缺陷评估阶段,人们都要求对裂纹的应力强度因子进行精确的估计,这一参量对裂纹的预测和剩余疲劳寿命的估计起到至关重要的作用。借助有限元软件Abaqus和断裂力学软件Franc3d建立三维半椭圆表面裂纹实体模型,依据断裂力学相关知识,采用M-积分法,对含有表面裂纹的模型进行数值模拟,研究了模型在不同裂纹形状比(a/b=1.5、1.36、1.25和1.15)以及裂纹倾角(θ=0°、15°、30°和45°)下的裂纹扩展情况和应力强度因子参数敏感性。主要研究内容与结论如下:裂纹形状比a/b越大,应力强度因子越小,应力强度因子分布形貌由“凹”向“凸”转变;裂纹倾角达到0°时,裂纹深处应力强度因子最大,裂纹更容易扩展,随着裂纹倾角(0°、15°、30°和45°)的增大,应力强度因子逐渐减小。

基于有限元法的公路桥梁强度分析及健康监测研究

为保证公路桥梁运营安全性,首先总结了有限元法的计算原理和计算步骤,随后以某公路连续梁桥为研究对象,利用有限元软件建立计算模型,分析了桥梁结构在公路—I级荷载和超载作用下的应力和变形及动力响应规律。最后基于传感器技术,阐述了桥梁健康监测和评估的要点,研究成果类似的桥梁项目建设提供理论指导。

基于有限元的电动摩托车车架结构强度分析

根据QC/T819-2009《两轮摩托车和两轮轻便摩托车车架》中的要求,对某电动摩托车车架建立有限元模型,采用有限元方法分析了最大水平荷载、最大垂直荷载和最大乘客荷载三种极端工况下的应力分布。同时分析了车架在弯曲和扭转工况下的刚度,并对分析结果进行验证,从而为车架的可靠性设计和结构优化提供了参考依据。

41m取水趸船连接结构强度有限元分析

取水趸船广泛应用于给排水行业的各项取水工程,在水资源配置和各类输水作业工程中起到了不可替代的作用。针对41 m取水趸船浮箱连接结构开展有限元强度分析,选取主要舱段进行有限元建模,结合装置连接图和稳性计算报告等设计资料分析了6种载荷工况下连接螺杆和船体板的结构强度,并通过规范校核对两者的应力进行了验证。最后纵向对比了满载和空载下的应力差异与波峰和波谷分别位于船中时的应力差异。结果表明,在不同受载工况下,该取水趸船船体结构和连接螺杆强度均满足规范要求。本文的初始分析结果可作为下一步结构优化的基础,同时也为同类型船舶的设计和载荷预报提供了参考。

独立式液货舱沥青船结构强度有限元分析

沥青船在海洋运输领域扮演着重要角色,尤其是在石油化工行业和建筑工程中。本文使用MSC.PATRAN/NASTRAN软件,对一艘7490 DWT沥青船的货舱在各种装载工况下进行结构强度直接计算,模拟了货舱在不同装载工况下的受力情况,计算载荷包括内部液货压力、外部水压力、静水弯矩、波浪弯矩等。本次独立式液货舱沥青船货舱的结构强度分析计算结果,将为今后同类型沥青船的设计和改进提供参考和借鉴。

基于有限元分析的联轴器强度优化设计

联轴器作为机械传动系统的核心组件之一,承受着各种工况下的复杂载荷,其强度和可靠性至关重要。文章对联轴器实体及有限元模型进行了论述,在此基础上进一步分析了联轴器的受力,主要包括螺栓预紧力、离心力、扭矩等,并提出了针对性的强化优化设计,有助于改善联轴器的强度,进而为联轴器的安全运行提供可靠保障。

散热孔对汽车电池箱强度影响的有限元分析

文章的研究目标是测试探究新能源汽车的电池箱上的散热孔半径对其结构强度的影响,从而为后续电池箱设计提供依据,基于ANSYSWorkbench软件使用有限元分析的方法,设置了三组不同散热孔孔径的电池箱以及一组无散热孔的电池箱进行对照,研究了不同散热孔孔径的电池箱在静止工况、急刹车工况和急转弯工况下的最大应力与最大位移以及其发生位置,基于研究结果发现随着散热孔孔径增大,汽车电池箱在各工况下受到的最大应力与最大位移也相应增加,文章结果将对汽车电池箱的散热孔设置提供参考。

便携式微波真空烘箱谐振腔的强度有限元分析

为确保便携式微波真空烘箱的谐振腔满足轻量化设计的同时,兼顾结构强度的需求,对烘箱谐振腔体的强度进行了有限元分析。采用三维设计软件SoildWorks建立了谐振腔结构三维模型;通过合理简化结构组件,并在有限元软件Abaqus中完成网格划分以及边界条件设置,建立了烘箱的有限元模型;通过Abaqus软件对模型进行了静态分析和模态分析。有限元分析结果符合理论化设计要求,且结果表明,此便携式微波真空烘箱在实际使用过程中不存在塑性形变和结构共振的问题,满足产品使用需求。

建筑机器人越障能力及底盘强度有限元分析

以地砖铺贴机器人为例,使用Adams分析驱动轮载荷、冲击系数、车身偏转角和侧偏航量评估机器人结构载荷及通过性能;使用ANSYS分析机器人越障时的结构强度。为以底盘为载体的机器人有限元仿真提供设计及仿真依据和方法。

基于有限元的汽车转向节强度及疲劳寿命分析

转向节是汽车行驶过程中连接悬架系统、车轮、车桥和转向结构的关键零部件,确保转向节具备足够强度以及能够承受行驶状态下的多变冲击载荷是性能和质量控制应当关注的重点问题。本文以有限元分析为基本方法,说明了转向节强度及疲劳寿命的预测方法,并提出了转向节的优化方式,以期为产品设计提供参考,为提升汽车行驶安全性和使用寿命奠定良好基础。

基于有限元法的含腐蚀缺陷钻杆剩余抗拉强度分析

基于有限元法研究含腐蚀缺陷钻杆的剩余抗拉强度问题,分别讨论轴向腐蚀长度、环向腐蚀长度、腐蚀深度、腐蚀半径等因素对钻杆剩余抗拉强度的影响。研究结果表明:对于均匀腐蚀缺陷钻杆,其剩余抗拉强度受腐蚀深度的影响最大,受环向腐蚀长度的影响次之,受轴向腐蚀长度的影响最小;对于点腐蚀缺陷钻杆,其剩余抗拉强度受腐蚀深度的影响最大,且随着腐蚀半径的增大而增大。与该有限元法相比,依据现行石油行业标准计算所得的钻杆剩余抗拉强度较大,按此强度设计的钻杆存在一定安全风险,因此,设计中应充分考虑不同腐蚀形态的影响。

基于有限元强度折减法加固边坡稳定性分析

本文围绕某街道的加固边坡在实地考察结果的基础上,采用重力式挡墙的加固方式进行加固,利用有限元软件MIDAS/GTS NX建立三维模型,根据强度折减法理论对其进行稳定性分析,检验支护方案对边坡的滑面强度储备是否满足要求,利用其结果对加固支护方案进行深入研究.结果表明,采用重力式挡墙方案进行加固后,边坡安全系数由1.15提高到1.41,边坡的稳定性有了大幅度提高,边坡加固挡墙后改变了坡脚的应力应变状态,能够有效防止坡脚的局部破坏,提升边坡的稳定性.

非常规油气井用套管抗挤毁性能有限元分析

针对实物套管的几何尺寸缺欠、屈服强度变化、屈服强度周向分布不均等因素,建立了含缺欠的套管有限元模型,并基于弧长法进行了套管抗挤毁性能分析,研究了均匀外压作用下,几何尺寸缺欠、屈服强度变化对套管的抗挤毁性能影响规律。通过有限元分析得出,套管尺寸公差在要求范围内时,当管体几何形状存在椭圆度和壁厚不均度缺欠时,椭圆度对套管抗挤毁性能的影响程度大于壁厚不均度;在套管椭圆度和壁厚不均度一定的情况下,管体的抗挤毁结果随着屈服强度的升高而增加,模拟计算结果与理论计算结果差值不断减小;平均屈服强度一定时,管体屈服强度沿周向分布越均匀,套管的抗挤毁性能越好;周向屈服强度越均匀,管体的抗挤毁强度越好。结合有限元分析与实物试验结果可以得出,通过测量套管实物最小壁厚和最大椭圆度等几何尺寸缺欠,可更精准地预测套管外压挤毁性能。