面向对象的钢筋混凝土有限元非线性分析程序设计

采用面向对象的程序设计方法 ,结合钢筋混凝土有限元非线性分析模型 ,利用 MFC( MicrosoftFoundation Class Library)建立了有关描述钢筋混凝土有限元非线性分析的类 ,包括混凝土单元类、钢筋单元类、粘结单元类、非线性计算类 ,并给出了这些类的描述和它的实现方法 。

给水泵油封装置O形密封圈的有限元非线性分析

为解决给水泵油封装置中O形圈因密封失效而引起泄漏的问题,利用有限元法对密封圈的大变形、超弹性进行非线性接触分析。首先建立密封圈与转动环沟槽之间的轴对称模型,分析O形圈在不同压缩率、不同轴向压力下的应力分布规律,进而对油封装置结构改进,最后利用试验台位测试油封的密封性能。结果表明:O形密封圈压缩率越大主接触面峰值应力越大,侧接触面应力基本不变;密封圈轴向压力的增加,接触应力也急剧上升,侧面接触应变较大,但工况内无胶料"挤出"发生;改进后双密封O形圈动环结构密封可靠性、安全性更高,在不同工况下进行密封性能试验,油封装置无泄漏,为油封密封圈选型以及避免给水泵实际运行中出现"滴、漏"现象具有一定的指导意义。

柔性连接填充墙RC框架结构非线性有限元分析

为了研究橡胶作为新型柔性连接材料对填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能的影响,在7榀1/2缩尺填充墙RC框架结构低周反复加载试验的基础上,采用DIANA有限元软件分析了填充墙与框架之间的连接方式、砌块材料、柔性连接材料以及砂浆强度对填充墙RC框架结构抗震性能的影响。结果表明:与刚性连接相比,以橡胶作为新型柔性连接材料,能减缓结构的强度和刚度退化,极大降低结构的破坏程度,显著提高结构的抗震性能;高弹性橡胶和高阻尼橡胶作为柔性连接材料均表现出优异的抗震性能,而聚苯板(EPS)作为柔性连接材料的抗震性能要比橡胶差;刚性连接方式下不同砌块材料对结构抗震性能影响很大,当使用强度较高的砌块材料时建议采用柔性连接方式以减弱墙-框相互作用;合理降低砂浆的强度等级,可以改变填充墙的破坏模式,对抗震有利。

基于非线性有限元分析的公路桥梁抗震性能优化设计

文章基于非线性有限元分析,对公路桥梁的抗震性能展开优化设计。首先对钢桁梁柔性拱桥建立非线性有限元模型,并对其抗震性能进行了位移响应分析。分析结果显示,在纵向和横向地震组合下,拱肋和主桁的位移均较大,但整体抗震性能良好,且受到横向地震组合的主要控制。

加腋大板结构非线性有限元分析

加腋大板结构在地下室工程中应用较广,但目前有关加腋大板结构的计算分析及其设计方法尚未统一。为深入了解加腋大板结构的受力特性,文中以一个3×3跨加腋大板地下室顶板结构为研究对象,通过有限元软件MidasFEANX,建立了加腋大板结构的三维实体及钢筋有限元模型,进行了非线性有限元分析。分析结果表明,加腋大板结构为典型的梁、板混合受力模式;加腋大板结构存在一定的拱效应,有利于对其裂缝的控制;加腋大板柱顶区域受力较为集中,设计应予以有效加强,梁端箍筋应力较大,设计时可按梁承担所有剪力考虑。采取有针对性的加强措施后,采用梁板有限元方法进行加腋大板结构的设计是经济合理且安全可靠的,有关计算及设计建议可为同类工程提供参考。

基于ANSYS平台非线性分析的RC构件建模方法

分离式模型的建立是钢筋混凝土结构和构件仿真中的关键问题,本文基于A N S Y S平台,以某钢筋混凝土实腹深梁为算例,开展2种共节点建模方法和2种不共节点建模方法下的非线性有限元对比分析,探讨建模方法对于仿真结果的影响。结果表明:节点生成切割法与弱耦合法在极限承载力和变形能力等方面的数值模拟结果较接近且均与试验结果较吻合,而强耦合法得出的极限承载力偏高;基于布尔运算切割几何模型的共节点建模方式,适用于形状规整、配筋简单的构件;在钢筋节点与混凝土节点之间,通过节点位移就近耦合的原则建立刚性连接的强耦合法,以及通过节点位移约束方程建立柔性连接的弱耦合法,都有着更强的通用性,能够完成边界条件或配筋方式复杂的构件建模,但相比之下,强耦合法计算精度略低,弱耦合法实现难度较高,所以在工程仿真中需要根据构件的几何特点和配筋方式选择合适的建模方法。

唇形橡胶密封圈非线性接触有限元分析

借助于大型非线性有限元分析软件ABAQUS,对自行设计的非标准件唇形橡胶密封圈进行了三维装配体非线性接触有限元分析,对唇形密封圈在不同初始过盈量和油压下的变形与应力情况进行了分析研究。结果表明:最大接触应力随着初始过盈量增加而增加;在不同油压作用下,最大接触应力始终大于油压,满足唇形圈的密封条件,并经实践检验,证明有限元分析结果是正确的。

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

利用大型通用有限无软件ANSYS对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟 ,其中混凝土采用ANSYS软件中特有的SOLID65单元类型和专门的材料模型CONCRETE ,钢筋采用LINK8杆单元和随动硬化双线性弹塑性 (KinematicHardeningBilinearPlasticity)模型来实现 ,并与Suidan和Schnobrich[1] 的方法进行比较 ,计算结果与Suidan和Schnobrich预示的响应十分吻合。

子午线轮胎的轴对称非线性有限元分析

建立一种子午线轮胎的轴对称非线性有限元模型 ,用以模拟轮胎的轮辋定位 充气 自由旋转过程。模型考虑了橡胶材料的非线性和不可压缩性、帘线 橡胶复合材料的各向异性、轮胎大变形的几何非线性以及轮胎、轮辋与路面的非线性接触边界条件。通过有限元分析 ,得到了子午线轮胎在充气压力和离心力作用下的变形和应力分布情况 ,并将计算结果与试验结果进行了比较 。

网壳结构火灾反应非线性有限元分析

采用欧洲钢结构协会推荐的钢材高温材料模型确定了钢材的弹性模量和极限强度。通过对导热微分方程进行数值求解,确定了结构钢构件内部的温度场。在此基础上,采用非线性有限元方法分析了空间网壳结构的火灾反应。结果表明,在火灾作用下,网壳结构的承载力迅速降低并最终导致结构的倒塌。

子午线轮胎接触变形的非线性有限元分析

建立了9.00R20子午线轮胎的有限元分析模型 ,从轮胎的材料非线性、几何非线性、橡胶帘线复合材料的各向异性 ,以及橡胶材料的不可压缩性等方面探讨了轮胎与地面的静态接触问题 ,分析了下沉量、充气压力及静摩擦系数等对轮胎静态接地面内应力应变场的影响。结果表明 ,在一定的充气压力下 ,随着下沉量逐渐增大 ,轮胎接地形状从圆形逐渐变为椭圆形、矩形 ,接地区应力分布由内高外低逐渐变为内低外高 ;静态接地时的摩擦力呈对称分布 ,但摩擦力并不大 ;带束层和胎圈在接地区域的应力较高 ,充气压力对发生翘曲时的下沉量有影响 ,随着充气压力的升高 ,对应的下沉量降低 ;下沉量相同时接地面内的最大应力随充气压力的升高而增大。

三段式片段弓技术打开咬合的三维非线性有限元模型的建立及生物力学分析

目的建立三段式片段弓矫治技术的下颌牙列三维非线性有限元模型,分析计算压低辅弓的力学特性,初步探讨三段式片段弓矫治技术的生物力学特点。方法利用薄层CT扫描技术,结合Mimics、CATIA、Anasys等专业软件建立含有三段式片段弓下颌牙列三维有限元模型。然后,在所建立的模型上通过Anasys软件中的非线性计算方法分析计算压低辅弓的力学特性及在三段式片段弓作用下下颌牙列的运动趋势和应力分布情况。结果在5°～25°范围内,压低辅弓前端的力值随角度的增加而快速增大;在30°时达到最大(0.604 8 N);在30°～65°范围内,压低辅弓产生的力在0.59 N左右波动。三段式片段弓作用下,下颌侧切牙远中唇向倾斜并向龈方压入;第一磨牙则后倾明显并伴有牙冠的近中颊向远中舌向旋转;其余牙齿基本不发生移动。下颌牙列的应力集中区主要位于侧切牙根的唇侧颈1/3及第一磨牙根分叉处。结论在适宜压入力的作用下,三段式片段弓技术能有效地压低前牙段,同时控制后牙段的伸长,有利于深覆,特别是高角、露龈笑或成年患者深覆的矫治。

一种新型安全车轮的非线性有限元分析

建立了新型安全车轮的几何模型,说明了车轮构成及基本原理。基于车轮的几何非线性、材料非线性及车轮与地面接触的非线性,建立了车轮的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对车轮进行了有限元分析。建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。分析了车轮在静态接触、侧倾和侧偏受载3种工况下载荷与变形量的关系,并对车轮应力分布、轮胎接地印迹和接地压力进行了研究,为模拟与分析轮胎行驶性能和车轮的结构设计与优化提供了相关依据。

纸张大变形非线性有限元分析

根据虚功原理和薄板度理论 ,对纸张在自重作用下的静动力学特性作了非线性有限单元法数值建模 .就纸张大变形问题给出了几何非线性增量格式更新拉格朗日描述 ,编制了 2 D有限元计算程序 ,并采用 Newton- Raphson迭代法对送纸过程中纸张的大幅弯曲垂落进行数值分析 .计算结果表明 ,此法计算量小、精度高 ,二维结果优于一维结果 ,与实测值相当吻合 。

改良片段弓技术压低下前牙过程中适宜加载力值的三维非线性有限元分析

目的改良式片段弓技术被用于压低前牙、打开咬合,取得了良好的矫治效果。为进一步研究其生物力学机制,本文建立了改良片段弓矫治技术的下颌牙列三维非线性有限元模型,分析其生物力学特点及压低辅弓适宜的初始加载力值。方法结合前期研究结果建立改良片段弓矫治技术的下颌牙列三维有限元模型,将压低辅弓从0.2~0.6 N平均设置5个工况,通过分析不同工况下下颌牙列的运动趋势及应力分布情况,初步探讨压低辅弓适宜的初始打开角度和加载力值。结果在各工况的改良片段弓作用下,侧切牙和尖牙发生压入移动并伴少量唇倾;第一磨牙远中倾斜并伴有牙冠的近中颊向远中舌向旋转;随着各个工况下辅弓初始加载力值的增加,各牙的移动量也进一步增大;其余牙齿无明显移动。当压低辅弓的初始加载力值为0.5 N左右时,改良片段弓矫治技术能获得适宜的前牙压入移动。结论改良片段弓技术能压低前牙段,同时控制后牙段的伸长,有利于深覆牙合特别是高角、露龈笑或成年深覆牙合患者的矫治;其压低辅弓适宜的初始加载力值为0.5 N左右。

钢筋混凝土开洞剪力墙结构抗震非线性有限元分析

本文以钢筋混凝土开洞剪力墙结构为研究对象,建立了该类结构动力非线性有限元分析计算及该类结构静力非线性pushover有限元分析计算的基本过程,并编制了相应的计算机程序.通过与实验分析结果的比较,检验了本文动力非线性有限元分析计算方法的准确程度,验证了静力非线性pushover有限元分析方法应用于开洞剪力墙抗震非线性性能评估的可靠性。

滚动轴承接触的非线性有限元分析

利用MSC.Patran/Marc软件建立了滚动轴承的二维有限元分析模型,进行了接触非线性有限元分析,得到接触应力、应变随接触状态的变化情况.当不考虑摩擦接触时,压力与变形间呈现一定的非线性关系.当考虑摩擦接触时,下板面最大等效应力增加,应力分布形状发生改变,最大切向应力发生点向接触部位靠近,说明摩擦因素对接触表面切向应力大小与最大切向应力发生点产生影响.

钢管混凝土梁柱齿状钢板连接节点非线性有限元分析

利用ANSYS有限元软件对新型方钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点—齿状钢板连接节点进行了分析,并与试验结果进行比较.有限元数据得到了试验结果的支持,结果表明计算模型适用于钢管混凝土节点性能分析,从而从计算和试验两方面均得出新型钢管混凝土节点满足强柱弱梁,节点更强的原则.

冲击荷载下半刚性护栏的非线性有限元分析

利用LS_DYNA有限元软件建立了半刚性护栏在冲击荷载作用下的有限元模型 ,并将护栏受到冲击时的能量吸收情况以及加载头的速度和加速度随时间变化的有限元分析结果与实验结果进行了对比 .分析表明 ,有限元方法是研究护栏力学性能的有效手段 。

钢板弹簧力学特性的非线性有限元分析

利用非线性有限元方法,考虑钢板弹簧工作过程中的大变形、片间摩擦和接触等多种因素,在Ansys软件中建立钢板弹簧的力学模型,分析其力学特性。在不考虑摩擦和考虑摩擦两种情况下计算其刚度、应力分布、接触状态及接触压力,研究了摩擦情况对钢板弹簧力学性能的影响。通过考虑片间摩擦,钢板弹簧计算模型的精度得到了提高。