川滇主要断裂带应力应变积累速率的三维有限元模拟:初步结果

川滇地区构造活动强烈,活动断裂众多,强震活动频繁.了解主要活动断裂的应力应变积累速率对于评估该区的长期地震危险性具有重要参考作用.本文新建立川滇地区及其主要活动断裂的三维黏弹性有限元模型,其中考虑了该区的岩石圈结构分层以及介质在水平和深度方向的不均匀性;采用1996—2018年的平均GPS水平速度场约束模型的侧边界,同时考虑川滇地块深部介质的拖曳力过程,模拟计算了构造加载作用下模型的动力学响应——区域变形特征和断裂的应力积累速率.模拟的位移场能很好拟合GPS观测的速度场,模拟的水平主应力方向在川滇块体和华南块体西缘与地震震源主应力方向相符,反映所建模型与模拟结果有较好的可信度.尝试将模拟的应力积累速率与基于GPS/GNSS观测的应变速率相结合,计算能反映区域地壳应变积累程度的弹性应变能密度分布;讨论了主要断裂带的背景应力、弹性应变能密度和库仑应力积累速率与M≥6.0地震发生的关系.结果显示除了模型边界附近的应力奇异地带外,川滇其余地区1996年以来M≥6.0地震大多数发生在模拟应力积累速率高或次高的断裂带(段),以及弹性应变能密度积累速率中偏高的断裂带(段).在模拟的背景应力速率高而且库仑应力增长快的龙门山断裂带南段和鲜水河断裂带最南段,分别在本文写作和定稿阶段发生2022年6月1日四川芦山M6.1地震和2022年9月5日四川泸定M6.8地震.认为研究区具有类似高或者次高的模拟应力和弹性应变能密度积累速率、但至今无强震发生和记录的断裂带(段),潜在的地震危险性需要关注.

箍筋约束高强混凝土柱应力应变曲线的非线性有限元分析

利用ANSYS模拟四根不同配箍率的高强混凝土轴压柱,分析了各柱的裂缝图和应力应变曲线。结果表明,随着配箍率的增加,柱的延性和承载力可以得到提高;较好的验证了文献中的箍筋作用机理。

RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化计算模型研究

为了方便活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)等效矩形应力图系数与塑性损伤因子的计算与取值,对RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子的计算模型进行了理论研究。通过对现有的计算方法进行无量纲化转化,推导了决定计算模型的四个原函数条件;对一个实际的应力-应变关系进行了计算,将得到的结果进行了分析;并对受弯矩形梁非极限状态下截面内力和力矩的推定计算进行了演示。针对应力-应变关系式含有非整次有理分式的情况提出了曲线拟合方法;研究了拟合次数、拟合区间和拟合函数类型对拟合精度与稳定性的影响。比较了4种典型的RPC本构模型在同种材料下的应力-应变曲线系数与损伤因子取值模型曲线,结果显示:拟合曲线得到的取值模型与其他原始曲线得到的取值模型在曲线上具有较高的相似度,证明了曲线拟合方法的准确可靠性;最后给出了一种RPC受压应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化取值模型。

水泥基灌浆料及其混合料的单轴受压应力-应变研究

掺入30%、50%比例的Ⅲ类水泥基灌浆料制备了混合料,采用普通混凝土力学性能试验方法和工程岩体试验方法研究了Ⅲ类、Ⅳ类水泥基灌浆料及其混合料的力学性能与单轴受压应力-应变关系,建立了立方体抗压强度与轴心抗压强度转化、弹性模量、峰值应变等的计算公式,并基于过镇海模型应力-应变曲线公式,提出了适用于水泥基灌浆料及其混合料的单轴受压本构模型。结果表明:Ⅲ类水泥基灌浆料的韧性高于Ⅳ类水泥基灌浆料;随着Ⅲ类水泥基灌浆料掺量的提高,50%混合料的韧性也得到了一定的提高;过镇海模型拟合曲线与试验曲线总体上吻合较好。

再生微粉活性粉末混凝土单轴受压应力-应变曲线研究

为了进一步了解再生微粉活性粉末混凝土(RPC)的受压性能,通过试验分析并结合有限元模拟,研究了不同配比再生微粉RPC的单轴受压应力-应变曲线。利用有限元软件Ansys在细观层次上建立了随机分布钢纤维模型,建立的随机钢纤维模型能较好地反映实际情况。进而采用数值模拟的方法分析了钢纤维体积掺量对RPC受压应力-应变曲线的影响。研究结果表明,随着再生微粉对水泥替代率的增加,峰值应力减小,峰值应变和弹性模量略有降低但变化不显著。钢纤维的加入提高了再生微粉RPC的峰值应力、峰值应变和弹性模量,且随着钢纤维掺量增加,峰值应力增长,弹性模量有一定增长,峰值应变变化不明显。

基于广义波阻抗理论的SHPB试验中弹性压缩阶段试件应力-应变曲线的应力波效应及其影响机理

定量研究分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验中弹性压缩阶段试件中的应力波效应是解耦准确材料弹性曲线的基础。在满足平面波假设的基础上,基于广义波阻抗理论,对杆与试件面积不匹配时试件弹性压缩阶段应力波演化造成的结构效应开展了定量理论研究,分析了不同情况下弹性阶段内试件唯象工程及实际材料应力-应变曲线的偏差特征与主要因素,并揭示了影响这种偏差的影响规律及其机理。研究表明:对于线性入射加载波,当无量纲时间为0.5的倍数时,即使其他参数改变,试件唯象与材料实际的应力-应变曲线仍对应相等;试件两端的应力差较大时,若应力差的变化趋于稳定,则试件唯象与材料实际的应力-应变曲线差异较小。计算了不同波动区间内试件的最大应力偏离值及其变化趋势和对应的无量纲时间,研究了入射波是双线性组合波时试件的应力-应变曲线。研究表明:双线性波入射时,2个线性区间可以独立分析,无论如何组合线性区间或应力差如何变化,只要试件两端应力差为近似恒定曲线,对应的试件唯象工程应力-应变曲线都是相对准确的。

基于有限元和DIC测试对FRP部分约束混凝土柱应变响应及数值模型研究

纤维增强聚合物(FRP)部分约束混凝土应用可以提高混凝土的承载力和经济价值。然而,FRP部分约束混凝土在垂直方向上不均匀应变响应还不够深入,应力-应变模型不够准确。本文通过应变片和数字图像相关(DIC)记录对FRP部分约束混凝土进行了轴向压缩试验,并利用ABAQUS有限元建立了包括0/1,1/4,1/3,1/2,2/3,3/4和1/1约束面积比的部分约束混凝土。试验结果表明:DIC和应变片结果分别反应了垂直和水平方向的应变规律,即试件在应变硬化或应变软化响应下均发生了明显的应变局部化;有限元结果能捕捉到试件表面约束力与x,y和z三轴的应变关系,得到了不同约束面积比的FRP部分约束混凝土柱的应力-应变关系,所提出的应力-应变模型能有较高的预测效果。

盲孔法测量焊接残余应力应变释放系数的有限元分析

为探讨简单易行的盲孔法测量焊接残余应力应变释放系数A、B的标定方法 ,根据盲孔法测量残余应力时应变释放系数A、B试验标定原理和强度理论 ,建立三维有限元模型 ,分别对盲孔法测量 92 1A钢焊接残余应力应变释放系数进行有限元标定和孔边应力集中有限元塑性修正 ,并由此得出应变释放系数随孔深与孔径比值的关系式和应变释放系数随形状改变比能参量S变化的塑性修正公式 ;将有限元标定结果与试验标定结果、通孔应变释放系数理论解进行比较 ,结果表明 ,有限元标定结果与试验结果、通孔应变释放系数理论值有较好的一致性 ,经塑性修正 ,计算结果与试验测量结果的偏差大大减小 ,建立适当有限元模型 ,用有限元法标定释放系数和进行孔边塑性变形修正是可行的。

淬火过程应力/应变场有限元模拟关键技术研究

针对淬火过程应力/应变场的特点,给出了淬火过程弹性区、塑性区的应力应变关系。根据淬火过程热物性参数及组织转变的特点,给出了处于弹性区和塑性区的单元应变增量表达式,及热应变、相变应变、相变塑性等初应变的计算方法。给出了热弹塑性问题有限元变分方程、变分方程右端列向量的计算方法及适用于淬火过程的迭代收敛准则。编写了淬火过程有限元模拟程序,并用该程序模拟了圆柱试样的淬火过程,将模拟所得结果与实验结果相比较可以看出,模拟结果与实验结果吻合较好。

随机加载下缺口局部应力应变的弹塑性有限元计算

根据材料在塑性变形后引起的各向异性和Bauschinger效应 ,利用Jhansale模型原理 ,对缺口件在随机加载下的缺口根部的局部应力和应变进行弹塑性有限元分析。有限元分析采用了随动强化模型 ,并考虑材料瞬态局部应力应变的响应特性。最后 。

高温主蒸汽管线应力应变的有限元分析及其优化

高温主蒸汽管线在长期的服役过程中,由于外载、热膨胀及蠕变的作用,容易产生大变形,从而导致服役管线的应力状态与设计状态不同。该文采用有限元分析软件 ABAQUS对某电厂高温服役的主蒸汽管线进行了应力应变分析,综合考虑了外载、热膨胀和蠕变对管线变形的影响, 得到管线服役时的应力状态和Y方向的位移分布图,并找出了导致该主蒸汽管线产生较大变形的原因。在此基础上,对该管线进行优化设计计算,计算结果表明优化设计后的管线变形得到较好的改善。

局部应力应变Neuber法与有限元求法的比较

文中分别利用Neuber法和有限元法求解典型孔板的局部应力应变历程,并进行了对比,阐明有限元法用于疲劳寿命局部应力应变估算的有效性。

带横向内筋锥形件旋压应力应变场的有限元分析

分析带横向内筋锥形件旋压的应力应变规律,是研究带横向内筋锥形件旋压的成形机理的基础和前提。文章基于有限元模拟软件ABAQUS建立了带横向内筋锥形件强力旋压的三维有限元模型,进而采用该模型研究获得了典型的带横向内筋锥形件旋压过程中应力场和应变场的分布特征。分析结果可为相关工艺参数的确定提供参考依据。

大圆坯连铸带液芯矫直过程的应力、应变有限元模拟

应用Marc有限元软件对圆坯连铸的连续矫直变形过程进行模拟。以马鞍山钢铁公司大圆坯连铸机为原型,考虑铸坯与辊子的接触状态,建立了圆坯矫直变形模型;模拟分析了大圆坯连铸带液芯矫直过程中坯壳的应力、应变,得到了铸坯在矫直过程中的变形规律,可为铸机矫直工艺及设备设计提供参考依据,从而进一步优化铸坯的矫直变形,以提高圆坯的内部质量和表面质量。

薄壁锥形件旋压成型中应力、应变场的有限元分析

应用大型有限元分析软件ANSYS10.0建立了薄壁锥形工件旋压成形的有限元模型,以显式动力学求解器LS-DYNA为基础模拟了其旋压成形过程,分析了工件成形过程中的变形和应力特点,研究了应力和应变等因素对工件成形质量的影响规律。结果表明:应力、应变图显示了成形过程中工件应变和应力的分布特点与规律,为解决工件旋压成形过程中的问题提供了依据;旋压数值模拟有助于发现旋压变形中存在的旋压成形中容易产生断裂、翻边、褶皱和失稳等缺陷问题及产生的原因;旋压力振荡和减薄率过大是工件旋压断裂的主要因素;在旋压工艺中可以通过优化减薄率、转速和进给量等工艺参数有效控制锥形工件旋压成形质量;分析结果对于旋压模具的优化设计和旋压工艺参数合理选择提供了可靠的理论基础。

曲线梁桥的实体有限元模型与预应力作用

为了研究预应力荷载对混凝土曲线梁桥典型病害的影响,基于通用有限元软件ABAQUS建立了混凝土曲线梁桥实体有限元模型,研究了预应力钢束的模拟及预应力作用实现的方法,通过与试验数据对比分析,验证了该建模方法的可靠性。采用上述建模方法对一独柱支承的混凝土曲线梁桥进行了预应力效应数值分析。研究结果表明:预应力荷载可在曲线梁桥中产生较大的扭转效应,尤其在小半径曲线梁桥设计中不容忽视;设计中对预应力产生的扭转认识不足,是混凝土曲线梁桥产生"典型病害"的主要原因之一。

微尺度CSP焊点温振耦合应力应变有限元分析

建立了微尺度芯片尺寸封装(CSP)焊点三维有限元分析模型,对模型进行了热结构耦合分析和温振耦合分析,获得了微尺度CSP焊点应力应变分布结果;对比分析了微尺度CSP焊点与常规尺寸CSP焊点的应力应变分布;分析了不同焊料、焊盘直径和焊点体积对微尺度CSP焊点应力应变的影响。结果表明:温振耦合条件下,微尺度CSP焊点内应力应大于常规尺寸CSP焊点应力应变;在SAC305、SAC387、63Sn37Pb、62Sn36Pb2Ag四种焊点材料中采用SAC387的焊点最大应力最大;焊点最大直径由105μm减小至80μm时,微尺度CSP焊点内应力应变呈现出减小的趋势;焊盘直径由80μm减小至60μm时,微尺度焊点内应力应变呈现出增大的趋势。

CBGA不同尺寸焊点热循环载荷下应力应变的有限元模拟

采用ANSYS分析软件,将组件简化为二维模型的焊点应力应变有限元分析。通过研究三种BGA球(0.76 mm、1.0 mm、1.3 mm)组件,利用有限元模拟CBGA(陶瓷球栅阵列)组件在热循环加载条件下其应力应变分布,并且计算了焊点的应力应变最大值,得出球径为0.76 mm的CBGA组件其可靠性最好,表明有限元方法可有效地用于研究微电子封装中各类焊点的可靠性。

芯棒钢轧后端部应力应变和温度变化三维有限元分析

采用MSC .Marc三维热力耦合弹塑性大变形有限元软件及其接触分析技术 ,在分析现场工艺设备参数建立相关边界条件的基础上 ,对Φ15 3mm合金钢 4道次热连轧过程中轧件变形进行了三维模拟仿真 ,计算了轧件的应力、应变、温度分布和轧制力、轧制力矩的分布。

高效磨削用热管砂轮基体应力应变分布的有限元分析

鉴于高效磨削用热管砂轮对其基体强度提出了越来越高的要求,通过ANSYS仿真软件对其进行有限元数值模拟,分别探讨了两种不同基体材料的热管砂轮在空转条件下以及磨削力和离心力共同作用下的应力应变分布,得到了热管砂轮在不同转速下的应力分布图以及径向位移的分布情况,并完成砂轮基体的强度校核。仿真结果为热管砂轮结构的改进提供了有益的参考,对热管砂轮的结构优化具有理论指导意义。