基于ANSYS的有限元仿真在钢桁架管桥结构加固中的应用

针对钢桁架结构安全的传统评价方法的不足,以某钢桁架管桥加固工程为例,提出采用有限元软件ANSYS进行结构仿真计算的安全评价方法。通过仿真模拟分析出现状钢桁架管桥整体的最大位移大于规范允许值,需采取加固措施,然后对加固后钢桁架管桥的结构安全进行仿真计算复核,结果表明整体的最大位移和稳定满足要求。研究成果可为类似工程提供参考,为桁架结构安全鉴定及除险加固提供可靠的技术支撑。

装配式后浇竖缝剪力墙结构计算及有限元分析

针对装配式后浇竖缝剪力墙的结构性能表现,文章制备了四组剪力墙试件,对L型和凸型竖缝形式进行了正交试验,探究了不同轴压比(0.2和0.3)下的性能,计算得到墙体与地梁、加载梁连接的强度,通过施加荷载作用,模拟弹性至弹塑性状态的转变,分别对剪力墙的正截面和斜截面的刚度和承载力进行计算分析,采用ANSYS有限元软件,模拟分析了荷载作用下的开裂行为和峰值荷载响应,为装配式后浇竖缝剪力墙的工程实践提供了技术支撑。

转塔式单点系泊系统结构性能有限元计算

针对油码头不能直接供油的不足,有必要研究其它类型的海上石油装卸平台以配合或代替油码头。文章通过对转塔结构进行计算分析,对模型进行一定程度的结构简化,主要讨论其危险构件的应力情况,讨论不同工况的最大应力,同时讨论加强构件的作用。由于系统处于平衡状态,以转塔式单点系泊系统的水动力载荷平衡的系泊力进行分析。此外还对破损情况进行了安全性分析,所得结果符合安全要求。该研究可为转塔式单点系泊系统设计提供参考。

岩土工程亿级单元有限元模型可扩展并行计算

讨论了亿万单元有限元模型的可扩展并行计算方法。从软件和硬件两个方面提出了前处理、并行计算方法、程序算法、后处理实现等核心问题的解决方案。采用网格加密方法生成一亿单元的有限元模型,利用对偶原始有限元撕裂内联法(FETI-DP)求解系统方程。基于图论理论建立了子区域间的通讯拓扑关系,实现了子区域间点对点通讯,避免速度慢、通信量大的全局通讯。在自主开发程序基础上,增加相应模块,采用面向对象编程技术和MPI消息传递库开发程序。对一个一亿多单元的工程实例运用5000核并行计算,得到了超线性加速比。计算结果在专用图形工作站上进行后处理,显示和交互操作速度良好。研究在两方面实现了突破:一是将模型规模提高到了一亿多单元;二是同时调用了5000个计算核来并行运算,并得到了很高效率。高分辨率有限元并行模拟研究成果可为岩土工程中结构特别复杂、计算区域特别大、地质情况复杂等模拟提供很好的技术方法和实现手段。

覆冰情况下输电线路有限元计算及其结构优化

建立了塔-线耦合结构系统三维有限元力学计算模型。通过对覆冰输电线路耐张段位移及应力分布情况进行分析计算,提出了线路耐张段在一定风速与覆冰厚度条件下的临界失效曲线。经过多次计算并验证薄弱杆塔以及薄弱单元分布情况,得到了薄弱位置的分布特点和规律。以发生覆冰倒塔事故的实际线路为研究对象,并以力学分析计算结果为依据,提出了有针对性地更换杆塔最薄弱处钢材以及在耐张段内薄弱处增加一基杆塔的线路改进方案。通过结构优化前后线路耐张段薄弱单元应力比值以及临界失效曲线的对比分析,证明了所提出改进方案的正确性和有效性。

有限元计算砌体结构温度效应时的参数取值

砌体结构中由温度应力引起的温度裂缝问题一直没有得到很好的解决。有限元是计算温度应力的很好方法 ,但是对于计算中所需的温度参数取值并没有统一的标准。在参考已有温度参数取值方法的基础上 ,提出了既考虑年温差又考虑日温差的组合温差取值方法 ,并将这一方法应用于混凝土空心小砌块试点建筑的温度应力计算。通过计算 ,证明这一方法是合理的。

基于神经网络的岩土工程结构随机有限元分析

针对有限元蒙特卡罗法计算量大的弊端和岩土工程结构功能函数不能用显式表达的可靠性分析问题 ,提出并论证了基于神经网络的随机有限元 (有限元蒙特卡罗 )分析法 .神经网络具有高度非线性的映射能力 ,可用来逼近结构响应量与随机变量的映射关系 .通过典型岩土工程结构的应用实例分析 。

流体-结构耦合问题的有限元并行计算研究

流体-结构耦合问题广泛存在于各种工程领域,本文采用ALE显式有限元法求解该类问题,并对该方法的并行性进行讨论。同时根据流体-结构耦合问题与ALE显式有限元的计算特点,在坐标递归分区方法的基础上设计并程序实现了基于流体-结构耦合均衡的分区算法。通过与坐标递归分区方法的计算结果相比较,对于流体-结构耦合问题的求解,耦合均衡并行分区方法具有更好的加速比和并行效率。

土工结构安全系数的有限元计算

定义土工结构安全系数为其极限承载力与所需承载力之比，给出了按此定义计算土工结构安全系数的有限元法。在计算中讨论了弧长控制法的应用。作为算例，首先计算了一座土坝的安全系数，并与Ｂｉｓｈｏｐ方法的计算结果相比较，二者相当吻合。此外，还计算了用土工织物加强路基的安全系数。

水工钢筋混凝土结构有限元设计计算原则

通过分析若干结构工程设计遇到的困难和钢筋混凝土有限单元法的优势,指出钢筋混凝土有限单元法应用于水工结构设计与分析是十分必要的,也是十分有效的.通过对本构关系、单元模型、裂缝模型、材料强度和荷载取值等关键问题的讨论,提出了应用钢筋混凝土有限元法进行水工结构设计时应遵循的计算原则.

铁路路基桩板结构荷载扩散模式及有限元计算方法研究

桩板结构由于具有优越的刚性特征,在软土、岩溶、采空区、短路基、交叉工程等条件复杂地区加固地基取得了良好效果,但因其荷载复杂、结构多次超静定,往往需借助国外商业有限元计算软件进行结构设计优化。采用理论研究与数值计算方法,对路基桩板结构计算模型、荷载扩散模式、有限元计算方法进行研究。研究表明:桩板结构可借助温克尔弹性地基梁理论简化为二维梁-杆框架结构;路基基床结构与桩板结构组成的“上软下硬”双层地基结构体系下,路基各类荷载扩散至桩板结构上的扩散角范围为0°~30°;通过构建有限元理论框架下梁、杆单元刚度矩阵与温度等效荷载,自主编制了桩板结构V1.0结构计算软件,对比商业有限元软件与自编软件的内力与位移计算结果,显示两者高度吻合,可服务于工程设计。

薄壁弯曲结构有限元计算精度研究

基于h-p型有限元精度计算法,以薄壁弯曲结构为研究对象,系统地介绍了实体单元常见的分类方法及优缺点;通过理论公式推导了薄壁弯曲结构发生弹性和弹塑性变形时的位移和应力理论解;采用有限元法计算数值解,研究了影响有限元计算精度的因素和规律,并用算例证实了研究结果的合理性。研究结果表明:当单元类型、积分方式、阶次、长高比相同时,只有1层实体单元情况下得到的计算误差总是大于多层单元;只要严格控制单元长高比为1左右,单元层数不小于4层,采用一阶全积分六面体单元就可以控制位移及应力误差在5%以内;当采用一阶减缩积分六面体单元,只需2层单元就可以控制弹性位移误差在1%左右,但此时应力误差达30%以上,对于塑性变形,单元层数达6层时其位移误差仍达8%以上;对于二阶六面体及二阶四面体单元,只需2层单元,且不需严格控制单元长高比为1左右就可以使位移及应力计算误差在5%以内。

子母弹发射强度的结构有限元计算

利用“PRSA-2”弹箭三维有限元软件 ,对 1 2 2毫米子母弹分为三种结构进行了发射强度的有限元计算。通过对不同结构和不同工况的计算 ,给出了弹带危险区域的应力值和位移值。绘制出弹体的等应力曲线 ;也给出了弹底和整体的计算结果 。

支护结构中杆系有限元法计算的新模式

阐述了目前在支护结构中采用杆系有限单元法计算模式存在的问题 ,提出了杆系有限单元法计算的新模式 ,使其在理论上趋于完善 ,结构计算结果更符合实际。

圆管带式输送机桁架结构有限元仿真与数值计算

针对圆管带式输送机桁架结构特点,提出一种基于数学模型的简化计算方法和有限元仿真分析的协同计算分析方法。通过综合运用节点法和截面法,推导得到桁架结构中各杆件内力的简化计算公式并进行了静力学计算。在此基础上,建立了基于有限元软件ANSYS Workbench的桁架结构模型并进行了数值计算分析,得到了桁架结构在一定载荷下的轴力和位移大小。结果表明,简化计算结果和有限元软件计算结果基本一致,桁架结构强度符合生产要求。简化计算方法和有限元数值分析的协同使用可使桁架结构的设计工作更为高效可靠。

基于有限元分析的潜艇耐压液舱结构系统可靠性计算

潜艇耐压液舱结构复杂 ,往往需进行有限元分析以获得结构在极限载荷作用下的应力。此时 ,由于失效函数缺乏显式表达 ,故应用一般的可靠性计算方法将遇到困难。作者采用人工神经网络代替传统的多项式函数拟合失效面 ,并结合方向抽样技术 ,提出了基于有限元的结构系统可靠性计算的新算法。由于该方法引入了结构有限元分析 ,且无需进行失效模式间相关性的近似分析 ,因而计算精度好 ,适用范围广泛。潜艇耐压液舱结构系统可靠性分析的算例表明 ,该法有效地解决了复杂工程结构的系统可靠度计算问题。

有限元分析在结构分析和计算机仿真中的应用

简要论述了有限元分析方法在结构分析和计算机仿真的发展趋势和应用情况 .

基于有限元极限平衡法的岩土结构稳定分析

边坡失稳是一种严重的地质灾害,土压力与地基承载力问题也可采用边坡稳定分析思想进行分析,因此边坡的稳定分析研究至关重要。目前,针对边坡稳定性的分析方法大都存在一些不足,刚体极限平衡法需要引入一定假定条件才能求解;有限元强度折减法在某些情况下可能会存在违背材料自身性质;有限元极限平衡法可以避免上述问题,该方法理论上可用于任何工况下土体结构的稳定性分析。基于此,本文对传统极限平衡理论进行了扩展,并对土体内某一点的极限平衡状态与土体沿整个滑动面的极限平衡状态之间的关系进行了探讨,进而定义了土体沿滑动面的安全系数,以此作为土体整体与局部稳定性评价标准。将有限元极限平衡法用于土力学三大经典问题的分析,结果表明有限元极限平衡法具有可行性。

板式钢结构旋转楼梯的有限元计算

对板式钢结构旋转楼梯的有限元计算进行了全面的分析,并对其与主体结构的连接节点进行了设计。板式钢结构旋转楼梯设计有四个要点:有限元模型的建立、结构内力计算、整体稳定分析以及楼梯和主体结构连接节点的构造。有限元计算结果验证了旋转楼梯设计方法的正确性,对节点处板材做适当的加强处理可以增强旋转楼梯的整体稳定性。同时说明对钢结构旋转楼梯以及类似结构体系进行有限元分析时,应选用能同时考虑几何与材料双非线性的软件进行非线性整体稳定计算。文中提供的设计实例分析为板式钢结构旋转楼梯的研究与应用提供了技术手段和参考资料。

在大型结构有限元计算中运用SOR从单刚集成总刚的程序设计方法

在大型结构计算中，由于总刚的大型性、稀疏性、奇异性，总刚数据的存储算法对总刚的存储量起关键作用，本文结合SOR程序探讨了一种新的存储算法，提出本算法的计算理论和公式，并提供实例进行分析。