基于有限元方法的山地输电杆塔接地特性分析

为深入研究山地输电杆塔的接地特性,运用有限元方法对杆塔基础、接地体、土壤介质建模,分析不同接地参数、不同环境工况下的接地特性。结果表明:土壤电阻率和接地体长度对接地电阻有较大影响;接地体所处的土壤环境对接地电阻有较大影响,可考虑在接地体周边实施降阻措施;高频条件下,随着导体阻抗增大,高频电流沿导体传播难度增大,电流更易从电流注入点附近散流,工程中可考虑在电流入地点附近实施降阻措施。本文研究可为实际工程中地表电位测算和防雷、降阻设计提供参考。

非线性BBM方程BDF2混合有限元方法的超逼近分析

针对非线性Benjamin-Bona-Mahony (BBM)方程,在时间上构造了2阶的Backward differential formula (BDF2)时间离散格式,在空间上采用双线性单元和零阶RT单元的混合有限元方法,研究了其超收敛性质.首先,利用变换技巧给出关于逼近方程的稳定性.其次,利用逼近解的有界性得到关于其原始变量u的一个超逼近结果,进而得到其中间变量q的超逼近结果.最后利用一个算例验证理论结果的正确性.

基于有限元分析方法对高温作业专用服装设计的研究

本文针对的主要问题是在时间和厚度等可变因素的共同影响下,运用有限元分析方法,设计出合理的一维热传导模型,并应用到实际的高温防护服设计中。考虑到三维模型较为复杂,本文采用降低模型维度的方法进行分析,由简入繁。根据题目中给定的基本数据,利用Fourier定律、能量守恒定律、合理的数学建模知识以及使用Matlab计算软件,解决了题目中的两个问题。

基于离散元与有限元耦合的料斗衬板磨损分析

针对转运系统转载物料过程中料斗衬板的磨损影响运输效率的问题,改用新型钢基陶瓷复合衬板来代替传统耐磨钢,采用离散元法(distinct element method,DEM)描述颗粒物料运动过程,通过Archard磨损模型分析预测不同工况条件下衬板磨损规律,并通过磨损规律和磨损特征验证了磨损模型的合理性。基于DEM的有限元法(finite element method,FEM)耦合方法分析了衬板应力与变形特性。研究结果表明:料斗衬板的最大磨损深度随颗粒度增大而减小,随传送带带速、衬板安装高度、衬板安装倾角的增大而增大。结合实际来看,衬板在粒径25mm、带速2.8m/s、高度3000mm、角度60°的工况下磨损最小。铁矿石散料对衬板的摩擦和冲击作用造成的应力较大的位置主要集中在衬板连接的螺栓孔周围,磨损最严重的位置多为颗粒与衬板优先接触区域,因此,为了降低应力集中,应该在衬板连接处加强螺栓孔的强度并进行圆角设计。

油茶果分层采摘机构花苞损伤有限元分析及试验

针对目前油茶果采摘机花苞损伤率高的问题,设计了一种油茶果分层采摘机构。利用Adams软件对油茶果与胶辊的接触碰撞进行仿真分析,得到油茶果的临界脱落速度为105mm/s;根据油茶花苞的生长特性,建立花苞与胶辊相互作用的有限元模型,在ANSYS Workbench软件中仿真分析了花苞与胶辊的碰撞过程。研究结果表明:在油茶果临界脱离速度条件下,花苞与胶辊发生碰撞接触后等效应力和等效应变的值随着胶辊速度和胶辊直径的增加而增加,随着胶辊间距的增加先增加后减小,且花苞均未与果柄发生分离;分层采摘机构室内试验结果与仿真结果基本吻合,研究结果可为油茶果采摘装置的设计提供参考。

生物可吸收板与微型钛板在不同骨质下颌骨骨折固定中的有限元分析

背景:下颌骨骨折在坚强内固定后的愈合受多种因素影响,包括接骨板的材料、骨折部位以及患者骨密度等,然而,目前对于不同骨质下下颌骨骨折固定稳定性关系的研究相对较少,并且缺乏科学的依据。目的:利用有限元法分析生物可吸收板和微型钛板固定不同骨质条件下颌骨骨折的稳定性。方法:根据ZARB和LEKHOLM提出的骨质分类方法,分别建立Ⅰ-Ⅳ类下颌骨骨折三维有限元模型,每类骨质条件下分别模拟下颌骨正中、体部和下颌角3个部位的骨折模型,采用生物可吸收板(或微型钛板)对上述骨折进行内固定,模拟健侧咬合状态,利用有限元分析骨折段的相对位移与内固定物应力分布情况。结果与结论:①随着骨质等级的增加,内固定物的最大应力值基本呈逐渐增加趋势,微型钛板组、生物可吸收板组下颌体部Ⅳ类骨质下的内固定物最大应力值最高,分别为382.74,96.11 MPa;在相同骨质条件下,钛板组各部位骨折模型的内固定物最大应力值均高于生物可吸收板组。②对于Ⅲ和Ⅳ类下颌骨正中部骨折,微型钛板组、可吸收板固定组骨折断端位移较大,超过了骨愈合极限值(大于150μm);对于Ⅳ类骨质下颌骨体部骨折,生物可吸收板组骨折断端位移超过了愈合极限值,微型钛板组骨折断端位移接近愈合极限值;在相同骨质条件与骨折部位下,微型钛板组骨折断端位移要小于生物可吸收板组。③结果显示,两种内固定物的强度和刚度均足以支持Ⅰ-Ⅳ类骨质下颌骨3种部位骨折的骨愈合,并且生物可吸收板的固定稳定性与微型钛板几乎相同,可以提供骨折早期的愈合条件。在治疗下颌骨骨折时应将下颌骨骨质类型纳入考虑因素,下颌骨骨质等级越高,骨折固定的稳定性越差,术后更易发生骨愈合不良等并发症。

预应力自复位节点有限元合理建模方法研究

预应力自复位结构具有良好的自复位性能,能显著降低震后的残余变形。节点的连接形式影响其自复位性能和抗震能力,为推动此类结构优化设计,需要大量研究分析工作和参数化分析,合理的建模方式可以更有效模拟出结构真实的受力情况。系统探讨了预应力自复位节点有限元分析中的核心问题,通过ABAQUS对内置耗能钢筋预应力自复位节点和角钢耗能预应力自复位节点试验数值模拟,得出结论:对于普通钢筋本构,使用滞回模型结果略好于双折线模型,但整体差异较小;降温法和MPC法均可以较好施加预应力,两者方法效果相同;虚筋法可以较好模拟出预应力筋的滑移,节点承载力和滞回曲线吻合度较高,同时工作量较耦合法和弹簧法更小。

复杂场地变电站基础中预应力管桩荷载传递规律的有限元分析

在山区修建变电站等工程时,经常会遇到复杂场地基础的问题。倾斜软土地基是其中的一种特殊基础,具有独特的工程特性,给变电站的施工带来很大困难。为了研究复杂场地基础中预应力管桩的加固效果,指导预应力管桩设计。利用有限元软件建立了预应力管桩加固斜坡软土地基模型,研究了不同桩间距、桩长对路堤安全系数的影响,分析了预应力管桩的荷载传递规律、沉降以及路堤破坏机理。结果表明,在倾斜软土地基中设置预应力管桩,可以有效减少基础的变形,提高其稳定性;桩间距和桩长的改变对加固效果的影响显著,随着桩间距的减小和桩长的增加,倾斜软土地基变形逐渐减小,路堤安全系数逐渐增大;桩长应深入到嵌固层以下,过度减小桩间距后加固效果提高不大;路堤中部的桩基主要提供承载力,产生竖向位移较大,两侧的桩基主要提供抗滑力,产生横向位移较大;桩身轴力沿桩身先增大再减小,以软土层底面为分界线,上部桩身与下部桩身受剪应力相反,主要受力部位集中在桩端。在相关工程中,可根据需要合理设计预应力管桩的桩长、桩数和桩间距等参数,实现更加经济合理的加固方案。

工程数值理论研究生课程内涵式教学方法--以有限元为例

“数值计算方法”不仅是理工科学生的必修课程,更是高层次科研型人才能力素质评价的关键标准。作为研究生开展科研工作和进行创新活动的前提,该课程是他们在实践中解决复杂工程问题的基础。针对工科研究生在数学理论和力学理论方面基础薄弱、难以理解相关理论的现状,文章提出了一个内涵式教学方法,并通过有限元实例进行剖析和讲解。该方法有助于学生理解理论知识,以加强其对数值计算方法的深层次理解,在激发学习兴趣、提高教学效果、培养学生的独立思考和创新能力方面具有重要意义。

装配式钢结构连接节点的有限元传热计算分析研究

在绿色低碳建设的发展理念下,装配式钢结构建筑技术大力发展。钢结构建筑连接节点构造复杂,金属连接件种类多,所形成的热损失量不易估算。论文基于有限元传热分析方法对钢结构预制混凝土墙板楼板连接节点进行了热工性能模拟计算,详细核算了由钢结构主体形成的结构性热桥以及由金属连接件形成的点热桥所造成的热损失。由于钢制连接件具有多维热传导属性,通过模拟计算结果可见,即使每个部件均采用了较好的断热桥措施,组装后形成的整体构造热损失仍是不可忽视。

基于有限元分析的建筑结构加固设计与施工一体化优化研究

本研究针对建筑结构加固设计与施工一体化问题,提出了基于有限元分析的优化方法。通过深入分析有限元分析在加固设计中的应用,本研究构建了加固设计与施工一体化的理论框架,并详细阐述了其优势和实施流程。在优化方法上,本研究采用先进的优化算法,综合考虑结构性能、施工成本、工期等多个因素,实现了加固设计与施工方案的优化。研究结果表明,该优化方法能够显著提高建筑结构加固的效率和质量,具有重要的应用价值。然而,本研究仍存在一定的局限性,如缺乏实际工程案例的验证和考虑因素不够全面等。未来研究将进一步加强实际案例的研究,拓展优化模型的考虑因素,探索更多先进的优化算法和技术,以推动建筑结构加固设计与施工一体化技术的持续发展。

基于有限元分析的螺栓建模方法研究

螺栓结构是最常见的连接方式,通常采用有限元分析方法对其校核。本文介绍了五种螺栓有限元建模方法并进行比较分析。结果表明,相同预紧下,不同建模方式对联接组件之间应力及位移影响较小,大型有限元分析宜采用等效简化模型来提升计算效率。在螺栓局部区域中,弹簧与梁单元等效模型无法描述出螺栓内部应力分布,仅适合分析螺栓轴力的变化情况,而实体化3D网格可以更好地显示应力分布,更适合对螺栓详细分析。

不同厚度差夹胶玻璃的有限元建模方法分析

对5mm+1.52mm+5mm夹胶玻璃开展常温下的力学性能试验,测得其跨中挠度和应力值;采用建立等效厚度模型、分离式夹胶玻璃模型和外片挠度传递模型的方式对五组不同厚度差的夹胶玻璃开展模拟分析,其中等效厚度模型按照规范计算公式将夹胶玻璃整体厚度简化为单一计算厚度的玻璃模型,分离式夹胶玻璃模型按照夹胶玻璃的实际构成和尺寸建立计算模型,外片挠度传递模型介于分离式模型与等效厚度模型之间,分别建立上、下片玻璃模型进行耦合。比较不同建模方法得到的挠度和应力计算结果,进而说明采用外片挠度传递模型的方法对简化建模过程和分析玻璃的受力性能均是可行的。

基于DDAM方法的天线罩冲击响应分析

结合某型号天线罩,采用ANSYS有限元分析软件,运用动力学设计分析方法(DDAM)对天线罩进行了纵向、横向和垂向的冲击响应分析,考察罩体结构在冲击载荷作用下的应力和位移响应。结果表明:天线罩在垂向冲击载荷作用下的位移和应力响应最大,其最大Mises应力为42.1 MPa,小于材料强度,其和位移最大值为40.356 mm,满足结构刚度要求,因此该天线罩在冲击载荷作用下结构安全可靠,能够满足正常工作需求。

H型钢梁柱栓焊连接节点的有限元研究

栓焊连接有两种常用设计方法:简化设计法和精确设计法。基于工程算例,对两种计算方法得出的栓焊连接节点进行ABAQUS建模分析,研究两种计算方法下连接节点的受力特征。

基于有限元方法的整形果树振动收获机理分析

为提升振动式采收机械的设计效率,该文在分析常见振动收获机工作机理的基础上,建立了3种典型整形果树实体模型,利用有限元方法得到其在1~50 Hz低频范围内的固有频率和模态振型,并进行了振动响应特性仿真试验。结果表明,整形果树固有频率和模态振型受果树形态影响较大,3种典型整形果树的低阶固有频率主要集中在7~11阶范围,分别在13.5、12.0和7.5 Hz时振动响应最为剧烈,且一致性较好;同时,不同加载方式对于整形果树振动响应特性具有较大影响,其中双体多向加载较为适合于纺锤形果树,而单体回旋型加载则更适合于自然开心型和直立平面形果树。该方法可为不同类型整形果树振动式收获机械的设计提供参考。

聚合物表面空间环境防护涂层热应力分析方法研究进展

柔性聚合物材料作为航天器表面用关键材料,易受到空间环境的协同损伤,在其表面制备防护涂层是实现长期服役的重要技术。但由于常用防护涂层与基体间的性能差异,涂层易因应力出现开裂和剥落,因此应力分析对于材料的设计和优化非常重要。对于涂层应力的分析方法,主要可以分为基于试验测量以及基于数值仿真的有限元分析方法两类。梳理目前常见的试验测量方法,分析有损法和无损法试验测量的应用,整理归纳基于数值仿真的有限元分析方法的原理以及相关应用,比较不同方法的优缺点,总结其局限性以及应用前景。不同应力测试分析方法在材料的服役寿命和失效形式预测中发挥了重要作用,但传统的机械有损测量方法难对应力情况进行实时监测,近年来发展起来的无损法也存在一定的应用局限性,有限元模拟具有实时、全面的应力测量优点,但是与实际涂层模型具有一定的差距。基于目前试验方法与有限元仿真各自的局限性,提出将有限元仿真与试验表征结合成为进一步指导涂层设计的有效方法,有望有效预测涂层失效机制,优化涂层材料制备工艺,开发具有低应力结构的涂层材料,为聚合物表面用关键涂层材料的轻量化发展和长期可靠服役提供技术支撑。

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。

RTM工艺注模过程模拟的有限元/控制体积方法和流动分析网络技术比较

分析了有限元/控制体积方法和流动分析网络技术两种算法的区别,结果表明:在三角形网格上两种算法是一致的,在矩形网格上流动分析网络技术(FAN)相对于传统的有限元/控制体积方法(FE/CVM)可以构造更精确的控制体积表面流率计算方案。算例研究表明:对于矩形网格流动分析网络技术预测的填充时间精度比传统的有限元/控制体积方法提高几倍左右。

有限元方法在离心机转鼓强度分析中的应用

在回顾以往转鼓强度分析的基础上 ,指出了目前转鼓有限元应力分析所存在的问题 ,给出了提高计算精度和保证模拟有效性的注意事项 。