软岩嵌岩桩承载有限元模拟方法研究

对单桩受力变形分析的荷载传递法进行了修正,并在此基础上提出软岩嵌岩桩与岩土相互作用比较完善的有限元模拟方法,在接触单元中引进传递函数,用无限元处理边界问题,考虑了沉渣的影响等,并编制了相应程序,将计算与实测结果进行了比较,对南宁泥质砂岩嵌岩桩进行了单桩承载计算机模拟试验。结果表明用该程序对软岩嵌岩桩承载进行计算是符合实际的,模拟结果对软岩嵌岩桩的施工和设计有指导意义。

基于修正荷载传递法的嵌岩灌注桩轴向承载有限元模拟方法

总结并分析了嵌岩灌注桩轴向承载有限元模拟中常用的4种桩岩接触界面模型,基于其中运用最广泛、效果最好的双曲线型荷载传递模型,根据厚壁圆筒的弹性理论解和Patton(1966)关于规则粗糙起伏无填充物的岩石结构面抗剪强度理论研究,对传统双曲线荷载传递模型进行修正,以解决其参数难选取的问题。并对有限元软件Abaqus进行基于修正荷载传递法的FRIC子程序二次开发,提出嵌岩灌注桩"荷载传递-有限元"联合模型。运用联合模型对比分析了嵌岩灌注桩原位轴向静载荷试验,结果表明联合模型反映的承载性状和荷载传递机理与现场实测吻合良好。

大跨径劲性骨架混凝土拱桥拱肋拼装施工有限元模拟方法研究

拱肋线形对其受力性能影响较大,施工控制是基于有限元软件进行精准的受力分析以指导施工,因此有限元模型的准确性对于拱肋的施工控制至关重要。以某大跨径劲性骨架混凝土拱桥为例,建立拱肋劲性骨架施工有限元模型,研究了不同有限元模拟方法的计算结果差异,得出主要结论如下:不考虑构件初始切线、考虑构件初始切线的建模方法对于拱桥劲性骨架的应力计算结果无明显的影响;对于不考虑构件沿初始切线方向的计算模型,各拱肋节段连接程度较差;相较于不考虑构件沿初始切线方向位移的有限元模型,考虑构件沿初始切线方向位移的模型拱肋跨中位移可提高6.67%,模拟精度较高。

大型内齿圈热处理方法的有限元模拟探讨

主要介绍大型齿圈的热处理过程的有限元模拟方法。通过采用有限元软件Deform,模拟温度、应力、碳元素扩散及金属材料的组织相变等各种场的耦合情况;对金属的热处理方法提出有限元方法的解决模式;与实际热处理生产中的问题对比,来验证有限元的可靠程度,探求两者配合的模式。

一种火灾下钢筋混凝土的有限元模拟方法

引言火灾给人类的生产生活带来了极大的危害,是目前造成伤亡人数仅次于矿难的灾难。自十八世纪中期工业革命以来,钢筋混凝土在建筑产业所占的比重日益增加,因此,研究钢筋混凝土的抗火性能对预防和控制火灾的发生尤为重要。本文介绍了一种运用大型有限元分析软件ANSYS模拟火灾下钢筋混凝土的有限元方法,建立了相应的计算模型,对钢筋混凝土抗火性能的研究提供了一定的参考。

板坯立辊轧边过程的三维刚塑性有限元模拟

研究基于刚塑性有限元方法模拟板坯轧边的过程,提出了用少量简化单元描述轧制过程变形的方法,结合采用Coulomb摩擦定律,给出了加工硬化板坯的稳定轧制过程模拟相关问题的解决方案,文中并对此进行了计算机模拟.

孔洞形状对层状岩石力学特性影响的FDEM数值模拟研究

为揭示孔洞形状对层状岩石力学性质和破坏模式的影响,采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)开展系列数值模拟研究。首先,阐述FDEM模拟层状岩石的基本原理,然后,开展不同层理倾角完整试样的单轴压缩模拟,并与试验结果进行对比验证。最后,对含有圆形、椭圆形、三角形、矩形和方形孔洞的层状岩石试样(β为0°、30°、45°、60°和90°)进行单轴压缩模拟研究。研究结果表明:对于不同孔洞形状的试样,抗压强度和试样破坏程度随层理倾角的增大呈V字型变化趋势,且均在层理倾角为0°时抗压强度取得最大值,在90°时破坏程度最为严重;孔洞的存在严重削弱了试样的力学性能,且削弱幅度与孔洞形状密切相关,其中方形和圆形孔洞对抗压强度的削弱能力最弱。将含不同形状孔洞试样的破坏模式随层理倾角的变化主要分为穿层理面拉剪混合破坏(β=0°)、沿层理面与穿层理面混合拉剪破坏(β=30°)、沿层理面剪切破坏(β=45°和60°)和沿层理面拉剪劈裂破坏(β=90°)。

声表面波器件变频快速模拟方法

声表面波器件的级联有限元模拟方法是从整体结构中分离出若干独立的基本单元,通过基本单元边界矩阵的级联实现有限长器件结构的模拟。在实际设计中,通过优化叉指换能器的指条周期,激发出不同波长的声表面波,调整声表面波器件的谐振频率,这导致级联有限元模拟方法存在频繁的单元建模与数据传输过程。为提高模拟效率,该文提出了一种波长(频率)变化时的级联有限元快速模拟方法。首先分析了不同波长对应单元系统矩阵间的关系,引入参考波长及波长变化因子,建立单元系统矩阵与波长之间的简易函数关系。接着利用参考波长的有限元模型快速计算出不同波长对应的单元系统矩阵,避免了多次单元建模与大量数据传输过程。最后利用边界矩阵的级联计算器件的频域响应,证明了该方法的有效性。

基于FDEM数值模拟的软岩隧洞大变形预测

软岩隧洞收敛变形量预测对隧洞施工方法、设备选型和支护设计具有重要意义。采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)对软岩隧洞掘进过程开展了模拟研究,并调研了地应力量值对隧洞收敛变形量的影响。结果表明:隧洞大变形机理为开挖卸荷引起径向应力降低、切向应力升高,升高的切向应力造成围岩发生共轭剪切破坏,并持续向深处完整围岩扩展,深部破裂块体对浅部碎裂岩块的接触挤压产生宏观空隙,造成体积增大,发生具有碎胀效应的挤压大变形;随着围岩强度应力比的降低,围岩收敛变形量呈指数函数增大,相关系数高达0.996,为软岩隧洞收敛变形量预测提供了经验公式。

凹槽结构强化液滴合并弹跳的数值研究

目的 为研究凹槽结构对液滴合并弹跳现象的影响,提高液滴自弹跳的速度和能量转化率。方法 通过有限元方法模拟,研究了液滴在凹槽结构上的动态行为和槽深H、槽宽W及液滴尺寸对V型槽和矩形槽上液滴的弹跳速度、无量纲速度、表面能转化率、动量和总动能的影响。结果 凹槽内与槽外液滴间的合并弹跳包含液滴接触、产生液桥、三相线收缩和液滴弹离表面4个过程;宽高比相同时,液滴弹跳速度和表面能转化率均随液滴半径先增大后减小,凹槽宽高比为1.5,液滴合并弹跳半径为0.25 mm工况下表面能转化效率最高;矩形槽与V型槽,宽高比为1.5,液滴合并弹跳半径为0.25 mm时,液滴弹跳速度与表面能转化率随半径比先增大后减小,在半径比为1时达到峰值,二者表面能转化率最大值为27.87%和30.66%。槽宽恒定时,凹槽结构强化液滴合并弹跳存在最佳凹槽宽高比和最优弹跳半径,V型槽提升液滴弹跳效率比矩形槽高约12%。结论 合并后液滴撞击V型槽侧壁的反作用力使液滴旁瓣较矩形槽更早受到侧壁面抑制而发生回流,从而提升了其能量转化效率,减少了液滴的振荡损失与黏性耗散。研究结果在设计高效的自清洁功能表面、提高冷凝表面换热效率、预防和抑制换热器表面结冰、成霜等工业领域有重要的应用意义。

离心复合高速钢轧辊淬火过程的应力模拟

基于有限元方法和弹塑性力学模型，采用ProCAST软件，研究了轧辊结构（中间层厚度）、中间层弹性模量和热膨胀系数对复合轧辊淬火过程应力状态的影响。模拟结果表明：中间层厚度为2mm时，淬火过程中其所受的应力最小；淬火终态轴向和周向压应力最小。减小中间层弹性模量可以减小热处理过程中的应力。增加中间层热膨胀系数可以使其热处理过程中的周向和轴向应力状态由拉应力转变为压应力，降低变形开裂倾向。

扁挤压筒应力分析

利用计算机有限元模拟方法,分析了大型扁挤压筒的结构应力和热应力,并对孔口形状进行了优化分析。

城市密集建筑群对沉积谷地地震动放大效应的影响

采用有限元模拟方法建立了建筑群-沉积谷地二维模型,并在土体截断边界上施加粘弹性人工边界,在频域与时域中对比分析此体系和单独沉积谷地的地震反应,观察地震时沉积谷地与建筑群之间的动力相互作用规律。分析表明,沉积谷地中建筑群对谷地本身的地震反应具有显著影响。入射波频率较低时,由于共振效应的存在,在部分区域处建筑群-沉积谷地体系的地表位移响应幅值会大于单独沉积谷地,但随着入射波频率的增加,建筑群的存在又会对地震反应产生明显的减弱效果;建筑群对谷地的影响还与建筑高度和建筑间距有关,且不同位置处的响应也存在很大差异。计算结果可为沉积谷地中设防烈度的设置以及工程抗震设计提供部分理论依据。

高地应力岩体多孔爆破破岩机制

深部岩体爆破破岩是爆炸荷载与高地应力共同作用的结果。基于一些简化假设,建立了一个高地应力岩体双孔爆破计算模型,采用光滑粒子流体力学-有限元方法耦合数值模拟方法,研究了高地应力作用下炮孔间裂纹的传播及贯通过程,分析了炮孔周围应力场动态演化过程与分布特征。研究结果表明:爆破引起的岩体开裂主要是环向动拉应力所致,地应力对岩体的压缩降低了炮孔周围环向动拉应力、缩短了环向动拉应力的作用时间,因而对爆炸致裂起抑制作用;静水地应力条件下多孔爆破时,垂直于炮孔连线方向传播的爆生裂纹更易受到地应力的抑制;对于高地应力岩体爆破,炮孔间的裂纹扩展长度随地应力水平的提高而减小,裂纹主要沿最大主应力方向扩展,因此沿最大主应力方向布置炮孔、缩短炮孔间距有利于炮孔间裂纹的连接贯通,形成良好的爆破开挖面。

基于喷水强度均匀分布的多级阻尼集管设计

利用计算流体动力学(CFD)和有限元数值模拟方法(FEM),研究了阻尼板数量和阻尼孔布置方式对集管管内流动和喷水强度分布的影响.对无阻尼板、一道阻尼板对称结构、两道阻尼板对称结构、一道阻尼板非对称结构等四种集管阻尼形式的喷水强度及其偏差进行了比较,两道阻尼板对称结构阻尼的集管喷水强度相对偏差最小.

热障涂层及其热应力的研究现状

介绍了热障涂层的研究状况和主要失效形式,描述了影响热障涂层寿命的热应力的产生及其对策,阐述了用有限元方法模拟研究涂层在受热冲击状况下,由于涂层和基体热膨胀系数不一致导致的热应力。

材料性能参数对S梁成形性的影响

利用有限元模拟方法,研究了板料的主要力学性能参数对S梁成形性的影响,获得了保证该零件顺利冲压成形的关键性能参数以及控制范围。研究结果表明,对于S梁零件,板料选材的范围为:Rp0.2/Rm≤0.66,塑性应变比r值≥2.0。

各种产品的焊接

20055176 车身点焊结构有限元分析方法研究/邬晴晖//机电工程技术.-2005,34(3).-60-62 探索了5种有限元焊点模拟方法,并和试验对比, 成功研究出了“节点耦合铰接模型”,这一既有较高精度又高效的焊点结构有限元模拟方法,可以方便、高效地对大量焊点进行恰当的描述,更适合企业在汽车产品开发过程中进行数值分析。

Finite element method simulation for tensile process of sintered iron-base material

Different material properties leads to different metal fracture behaviors. Even if the powder material is composed of plastic metal, the fracture still does not show macroscopic plastic deformation characteristics if the material contains a large number of voids. Eight node isoparametric elastic plastic finite element method was used to simulate the tensile process of sintered powder material. By setting a number of voids in the analyzed metal cuboid, the initial density was taken into consideration. The material properties of the three dimensional solid for the tensile simulation were defined with reference to the known pure iron material parameters. The load displacement curves during elongation were obtained with a universal testing machine, and then the simulated curves were compared with the experimental results. The factors that cause the stress concentration and strength decrease were analyzed according to the simulated equivalent von Mises stress distribution.

多点激光冲击强化对TC17钛合金表面残余应力和表面变形影响的数值模拟

通过一种改进的有限元数值模拟方法研究多点激光冲击强化对TC17钛合金表面残余应力和表面变形的影响。为了验证该模拟方法,将已有实验数据与数值模拟结果进行对比分析,分布规律具有一致性。在此基础上,分别分析了激光冲击次数和激光功率密度对表面残余应力和表面变形的影响,数值模拟结果表明,随着激光冲击次数的增加,表面残余应力和表面变形增加,分布不均匀性也增加,3次激光冲击后,表面残余应力和表面变形趋于饱和状态;随着激光功率密度的增加,表面残余应力和表面变形都增加。