落石冲击下钢筋混凝土板有限元分析模型的建立

为防止落石危害,提高出线楼屋面板抗落石冲击能力,减小落石对屋面板的冲击效应是屋面防护工程必须解决的问题。结合黄河上游某大型水电站出线楼结构屋面板的防护需要,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行数值模拟,依照计算模型建立步骤和相关细部设定,以及根据具体研究情况选择合适的设置参数,最终完成其有限元分析模型的建立。

大型汽轮发电机若干部件有限元分析模型探研

本文提出采用有限元板壳单元模型来模拟大型汽轮发电机若干部件的力学分析模型,通过理论与有限元计算分析可见,采用这样的模型,可以简化模型的建立,简化计算,并能取得与理论上加筋用梁模型所获得的效果和计算精度.本文提出的简化模型有效性已经在若干发电机力学问题的分析中获得验证.

驱动桥壳有限元分析模型的改进

针对目前常用的驱动桥壳有限元分析模型中由于边界条件定义造成结果不准确的问题,在分析模型中引入了板簧的弹性特征,并按不同的边界条件对桥壳应力分布进行了计算。结果表明,按照传统约束方式计算,板簧座外侧桥壳应力高,板簧座内侧桥壳应力位于低;按新建立的边界条件计算,则高应力区将向板簧座内侧的桥壳扩展。测得弯曲及扭转工况下桥壳的应力结果表明,采用常用边界条件所得位于板簧座内侧的桥壳应力计算结果与实际相差接近50%;引入板簧元件后桥壳应力的计算结果则与试验结果相近。

人在摔倒时股骨上端承载能力的有限元分析——(I)有限元分析模型及股骨失效准则的建立

摔跤后,骨折已成为老年人最严重的损伤之一。有限元分析被证实在股骨的结构分析中是一项非常有用的工具。我们建立了股骨上端的有限元模型,并基于有关文献中关于股骨密质骨和松质骨的强度实验数据建立了Hoffm an失效准则。有限元模型和失效准则用前人的实验结果进行了验证。结果表明:预测的松质骨失效载荷仅比实验值低0.5%,而密质骨失效载荷仅比实验值高4.2%。这说明我们建立的有限元模型结合Hoffm an失效准则将很好地预测人摔倒时股骨的承载能力。

斜拉弯桥有限元分析模型的对比研究

目的对比研究某斜拉弯桥不同的有限元分析模型,给出该桥合理的有限元分析模型,为该桥的长期监测和安全评估提供基础.方法分别采用板壳单元、即考虑弯曲又考虑剪切变形的梁格单元以及考虑弯曲但不考虑剪切变形的梁格单元处理某斜拉弯桥的钢箱梁.对比分析3种不同有限元分析模型的计算结果,确定出该斜拉弯桥合理的有限元模型.结果桥面钢箱梁分别采用3种有限元分析模型计算时,不同模型给出的下游侧拉索应力值差别较大,上游侧拉索及背索的应力值差别较小.采用即考虑弯曲又考虑剪切变形的梁格单元与采用板壳单元模型时,计算给出的主塔弯矩值以及桥面下游纵向腹板处上顶板和下底板的等效应力值较为接近.结论钢箱梁采用即考虑弯曲又考虑剪切变形的梁格单元与钢箱梁采用板壳单元模型,都可以作为该桥合理的有限元分析模型.当钢箱梁横隔板间距不远大于梁高时,不能忽略梁剪切变形的影响,此时采用考虑弯曲但不考虑剪切变形的梁格单元模拟钢箱梁不合理.

钢帽式磁性附着体的二维磁场有限元分析模型的建立

目的 :建立钢帽式磁性附着体的二维磁场有限元分析模型 ,实现磁性附着体的优化设计。方法 :钢帽式磁性附着体为轴对称稳定场 ,所以可对其断面的 1/ 2进行二维磁场分析。通过有限元法积分作用于闭路磁体与衔铁之间的麦克斯韦应力 ,算得磁性附着体的固位力。结果 :通过程序计算值与实测固位力值之间的比较 ,发现本程序较真实地反映了磁性附着体各因素变化对固位力的影响趋势 ,而计算值比实测法所得的固位力值小 10 %左右。结论

应用多耦合有限元分析模型对混凝土坝进行抗震分析

水利工程中的混凝土坝容易受边坡稳定性影响产生溃坝风险。应用多耦合有限元分析模型对混凝土坝进行抗震分析,选取混凝土坝地震动参数,构建了基于多耦合有限元分析的水利工程混凝土坝抗震分析模型,实现了混凝土坝的抗震分析。将该方法用于实例分析,结果表明,分析指标与实际指标较接近,可以作为后续水利工程混凝土坝加固的参考。

考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型

针对机床数字化设计中典型结合面建模精度误差较大的问题,提出了一种采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法,建立了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型,并完成了相应的静刚度测试实验。首先,综合考虑了弹塑性变形机制和摩擦力的影响,提出了一种新的结合面法向和切向刚度的分析模型;其次,根据不同类型结合面的特点,采用虚拟材料模拟结合面的刚度特性,建立了刚度特性与虚拟材料弹性模量和泊松比的关系,并将其应用于精密数控机床整机的静刚度分析;最后,开展了整机工艺系统的静刚度测试实验,得到了主轴末端X、Y、Z三个方向的刚度分别为26.60 N/μm、41.87 N/μm和40.17 N/μm,并将其与仿真数据进行了对比。研究结果表明:不考虑结合面影响的模型相对误差将近17%,而考虑结合面影响的模型相对误差在5%以内,验证了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型的有效性;采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法可作为机床数字化设计的一种可行的方法。

圆柱平面微动磨损接触状态有限元分析

大多数针对微动磨损的研究主要关注的是具体材料的磨损特性,而对微动接触状态下的应力场分布及其影响因素研究较少。然而,微动接触区的应力场分布却直接决定着接触区材料的磨损行为。针对微动磨损过程中关键微动参数对接触状态的影响问题,对微动磨损接触状态进行了有限元分析。首先,采用Abaqus软件建立了圆柱-平面微动接触有限元模型,并对其关键微动参数的选取进行了分组规划,确定了具体的加载过程;然后,利用解析法验证了有限元模型的准确性,并对圆柱平面微动接触有限元模型的接触状态进行了有限元仿真;最后,根据仿真结果,分析讨论了法向载荷、位移幅值和摩擦因数等参数对接触区应力场分布规律和接触状态的影响。研究结果表明:法向载荷主要决定接触区接触宽度和切应力范围,摩擦因数主要影响局部滑移与全局滑移之间的界限范围,位移幅值决定着试件与微动垫的接触状态,在上述各因素中,位移幅值是主要的影响因素;在多个变量的共同作用下,微动接触表现出不同的摩擦学行为,从而影响了微动磨损机制。

废热锅炉管板结构两种有限元模型分析比较

采用两种有限元简化模型,对DN1600型废热换热器锅炉管板进行了有限元分析,并对计算结 果进行了比较,提出了简化模型的改进方法。

骨质疏松症全髋关节有限元模型的建立与分析

目的建立骨质疏松症全髋关节有限元模型,分析了运动荷载作用下髋关节平均刚度情况。方法对1名患有腰痛病的中老年女性志愿者的髋关节进行双能X线扫描记录其骨密度,同时进行CT扫描成像,应用CAD造型软件minics10.1、magics13.0软件和abaques 6.9软件,采用四面体网格划分方法,对髋关节周围组织赋予不同的材料特性,引入接触理论和非线性结构计算方法,建立骨质疏松症全髋关节有限元模型。在所建模型上加载模拟髋关节的前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转6种工况下的生理活动。将其赋于生物力学参数值,经模拟施行纵向生理性载荷加压后观察髋关节各部位应力特性的变化。结果骨质疏松中老年妇女髋关节的三维有限元分析表明皮质骨应力水平较高,但各部位存在不均一性;小梁骨应力水平较骨皮质低。结论建立了骨质疏松中老年妇女全髋关节三维有限元模型,此模型可用来进行骨质疏松性髋关节应力分布情况的活体分析。

髋关节有限元模型的建立与分析

目的建立全髋关节有限元模型,并对其进行分析。方法对1名患有腰痛病的男性志愿者的腰椎进行双能X线扫描记录其骨密度,同时进行CT扫描成像,应用CAD造型软件minics10.1、magics13.0软件和abaques 6.9软件,采用四面体网格划分方法,对腰椎周围组织赋予不同的材料特性,引入接触理论和非线性结构计算方法,建立全髋关节有限元模型。在所建模型上加载模拟髋关节的前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转6种工况下的生理活动,并与生物力学实验数据进行对比。结果建立模型在前屈/后伸、左右侧弯、左右旋转6种方向的运动范围,理论分析结果与生物力学实测数据具有一致性。结论建立的全髋关节三维有限元模型有效,具有良好的生物逼真度,可应用于临床患者生物力学分析。

基于TESSYS技术下14岁青少年脊柱L4~5节段椎间孔成形术后有限元分析

目的建立14岁青少年正常脊柱L3~L5节段三维有限元模型,分析不同程度腰椎间孔成形术后腰椎生物力学变化情况,为青少年椎间孔成形术改良提供参考。方法选择1名既往无腰椎病史的14岁女性志愿者,收集腰椎(L)CT影像数据导入Mimics 16.0软件建立模型,利用ABAQUS软件进行有限元模型受力分析。在正常脊柱L3~L5节段模型M的基础上建立M1(磨除L5左上关节突面积1/4)、M2(磨除L5左上关节突面积1/3)、M3(磨除L5左上关节突面积1/2)模型。在中立位及前屈、后伸等6种加载工况下测定相应节段关节突关节应力并进行比对分析。结果建立的三维有限元模型有效,方差分析模型有效。模型M1中,L5左上关节突在后伸、右旋转工况加载下应力值与模型M中应力值对比差异有统计学意义(P<0.05);模型M2中,L4左上关节突在左侧屈、工况加载下应力值与模型M中应力值对比差异有统计学意义(P<0.05);模型M3中,L4左上关节突在后伸工况,L5左上关节突在左侧屈、右侧屈、右旋转工况,L4右上关节突在右侧屈、右旋转工况,L5右上关节突在后伸、左侧屈、左旋转工况加载下应力值与模型M关节突应力值对比差异有统计学意义(P<0.05)。结论青少年椎间孔成形时,切除腰椎单侧单节段上关节突内侧面积1/2及以上时明显破坏腰椎生物力学稳定性,临床应慎重切除超过1/2以上的关节突关节面,以免导致腰椎不稳。

Love波传感器结构的有限元分析方法

提出一种ANSYS分析Love波传感器性能的有限元方法。根据Love波传感器的特点,施加一维近似假设和周期性边界条件建立了由压电基片,金属电极和波导层组成Love波传感器的三维有限元分析模型,并在此模型分析结果基础上提取结构的特征频率。一方面运用开路和短路条件下的特征频率来计算机电耦合系数,另一方面结合微扰理论的计算得到器件的质量灵敏度。最后通过这两个参数来选取波导层厚度,使器件达到最优的性能。在不同的波导层厚度情况下,计算了SiO_2/ST-90°X石英和SiO_2/36°Y-X LiTaO_3两种结构Love波传感器结构的仿真结果,得到了这两种结构的波导层最优的厚度分别为0.11λ和0.2λ。与已报道的文献和实验的结果对比,本文所采用的方法明显优于传统的均匀层状结构理论分析的结果,通过仿真不同结构和材料参数的器件性能,有效地指导Love波传感器的设计。

液体火箭发动机涡轮叶片结构特性的有限元分析

为了提高液体火箭发动机的可靠性、可用性以及可维护性而进行的发动机寿命预估与减损控制研究,需要对发动机的零(部)件进行结构特性分析。通过建立某型液体火箭发动机涡轮转子叶片的有限元分析模型,分别进行无阻尼自由振动下的模态分析、无阻尼强迫振动下的谐波响应分析与有阻尼强迫振动下的瞬态响应等结构动特性分析,得到涡轮转子叶片的固有频率及与之对应的振型、谐波响应与瞬态响应。

1300t浮式起重机金属结构有限元分析

利用ANSYS软件建立130 0t浮式起重机金属结构有限元分析模型,并针对其特性、载荷计算及载荷组合进行了分析,为其金属结构的设计提供了理论基础。

高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱轴压性能试验及有限元分析

通过对10根550MPa高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱的足尺轴压试验,得到立柱的极限承载力和破坏模式,并在试验的基础上建立墙体骨架立柱有限元分析模型。在有限元分析模型的正确性得到试验充分验证的情况下,对高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱进行参数分析,分析结果表明:自攻螺钉直径的变化、采用两个螺钉连接立柱与导轨、导轨厚度和屈服强度的变化以及改变墙体骨架立柱间距均对墙体骨架立柱的轴压承载力没有显著影响;在墙体骨架两侧设置柔性拉条对立柱轴压承载力的提高很有帮助,拉条间距小于1/4柱高后承载力提高幅度不大。