输电线找形分析的非线性有限元法

输电线找形分析是输电线结构动力分析计算的基础。本文给出了解析法的悬链线方程和抛物线方程,以及相应的弧垂公式。通过虚功原理推导全Lagrange格式的非线性索单元刚度矩阵的一般表达式,采用具有转动自由度的三节点等参索单元来建立非线性有限元模型,推导出单元基本方程和单元切线刚度矩阵,利用Newton-Raphson非线性迭代法求解。这种方法具有模型较为简单,编程易于实现,计算精度高、收敛快的特点,也可以用于多跨、复杂荷载的情形。由于考虑了几何非线性和扭转自由度,因而计算结果与实际工况接近,提高了分析结果的准确性。算例结果表明该方法的正确和可靠。

基于向量式有限元的网壳结构地震易损性分析

为解决网壳结构地震易损性研究中,增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)所面临的结构非线性分析耗时长且求解困难的问题,提出了一种基于向量式有限元的IDA方法。首先,以一个Kiewitt-8型单层球面网壳为例,验证了向量式有限元方法求解结构地震响应的准确性,其次选取12个不同参数的Kiewitt-8型单层球面网壳为研究对象,并考虑材料不确定性进行IDA分析,以地震峰值加速度与结构最大节点位移比为参数,绘制了结构在地震作用下的IDA曲线和轻微破坏、严重破坏及倒塌这三种性态下的易损性曲线。结果表明:向量式有限元能高效且准确的求解网壳结构的地震响应,屋面质量和矢跨比的增加均会增加三种性态点的超越概率;对于本文的网壳结构算例,求解时间仅为传统有限元方法的1/15,误差在3%以内,屋面质量和矢跨比的改变导致地震危险性最大增加了75%。

索膜结构基于非线性有限元法的ANSYS找形分析

针对索膜结构极强的几何非线性特点,介绍了非线性有限元的基本思想和索膜结构的找形原理。考虑到目前有限元通用程序的广泛使用,着重研究了这一方法在ANSYS上的实现过程。

冷弯矩形钢管框架非线性有限元分析

冷弯矩形钢管冷成型过程提高了材料的屈服点和抗拉强度同时降低了延性,因而冷弯矩形钢管作为柱材在建筑结构抗震中的应用有待进一步研究。为了验证冷弯矩形钢管整体结构在抗震工程中的有效性,本文对冷弯矩形钢管框架(一榀两层两跨)与焊接箱形框架(一榀两层两跨)进行低周反复荷载作用模拟分析。非线性有限元分析表明,冷弯矩形钢管柱有很好的抗震性能。

T形柱框架节点受剪承载力的非线性有限元分析

异形柱结构体系在国内已使用多年,但有关异形柱框架节点的破坏形态、受剪承载力的研究还很不充分.虽然《混凝土异形柱结构技术规程》(征求意见稿)建立了节点的受剪承载力公式,但该式并未考虑到异形柱与矩形柱框架节点相比较而言的某些特殊性.利用ANSYS对T形柱节点进行了低周反复荷载作用下的非线性有限元分析,指出了该节点核心区混凝土受力机理不符合斜压杆原理,提出了由于柱翼缘板的存在,使得节点核心区的裂缝分布形态不同于矩形柱框架节点,讨论了轴压比与受剪承载力的关系,柱翼缘板宽度和梁柱抗弯刚度比对节点破坏形态的影响.

基于非线性有限元法的膜结构找形研究

对基于非线性有限元法的两种膜结构找形方法（支座移动法和节点平衡法）进行了分析,在此基础上提出了节点定向移动法。通过计算实例表明,该方法具有更快的收敛速度和更高的计算精度,是一种实用的找形分析方法。

O形密封圈的非线性有限元分析

利用大型有限元分析软件ANSYS,考察了橡胶O形圈的大变形引起的几何非线性和接触非线性,建立了橡胶O形圈和沟槽接触的轴对称非线性有限元分析模型,分析了橡胶O形圈在安装使用中,其沟槽内的接触情况和橡胶O形圈内应力的分布规律,为橡胶密封件的设计开辟了一条新方法。从而为进一步可靠设计、优化橡胶O形圈提供了理论依据。

砼小型空心砌块砌体的非线性动力分析有限元模型

提出了一个研究平面动荷下 (地震荷载 )砼小型空心砌块砌体动力反应的非线性分析模型·并将其导入非线性动力分析有限元程序·将砌块砌体看作为一种非线性均质正交异性材料 ,提出了破坏包络线 ,可用于预测灰缝的滑移和开裂 ,及压碎类型破坏·并通过一个统一灰缝模型来考虑了水平灰缝的方向性效应·非线性动力分析利用修正Newton Raphson迭代和Newmark时间积分来完成·通过非线性动力分析和试验验证 ,证明了该模型的有效性·该模型可以用于动力时程分析·

钢丝绳成形力学行为的非线性有限元分析

钢丝绳捻制成形过程属于三维梁大转动弹塑性变形问题。钢丝绳的加工应力不仅影响成形性，而且由其引起的残余应力对钢丝绳结构强度有很大影响。为保证钢丝绳成形模拟计算精度和效率，从而为钢丝绳成形工艺与结构强度的合理设计提供依据，本研究建立了考虑大转动几何非线性和材料非线性的共转坐标系弹塑性有限元计算基本方程，在此基础上编制了钢丝绳成形过程模拟计算程序。通过数值模拟计算分析钢丝绳捻制成形过程的反扭转系数对加工应力应变分布和残余应力的影响，计算结果表明：反扭转系数对捻制成形过程中应力应变和残余应力及形状冻结性有显著影响，合理的反扭转系数应取略大于1.0的值。实验结果证实了本文提出的捻线成形过程数值模拟几何模型和有限元计算模型的有效性。

膜结构极小曲面找形分析的一种线性化近似方法及其有限元线法求解

膜结构的极小曲面找形分析是一个非线性问题,求解时需要进行大量非线性迭代,并需要一个合理的初始解作为收敛的保证,计算繁琐、量大且难度高。该文利用积分中值定理和归一化手段对曲面面积的表达式进行一种特殊的线性化,将原非线性问题转化为线性问题,使问题得到本质性的简化。该线性问题的解答作为原问题高质量的近似解,既可用于结构的初步设计阶段了解膜面的大概形状,亦可作为精细的找形分析中非线性迭代求解的初始解。该线性化方法的误差主要来源于映射参数分布的不均匀性,对于常见的可用平行四边形剖分的膜,其逼近精度相当高。有限元线法(FEMOL)是一种基于常微分方程(ODE)求解的半解析方法,其高度的解析性和解的光滑性特别适合于膜结构的分析。该文采用高次线法单元分析求解转化后的线性问题,只需一次求解,无需任何迭代。数值算例表明:该方法是一种简单、高效、高逼近度的膜结构找形分析方法。

CFRP加固混凝土框架结构非线性有限元动力分析

对碳纤维布(CFRP)抗震加固混凝土框架结构进行了非线性有限元动力分析。分析中考虑了CFRP 约束混凝土后,混凝土物理特性的变化。建立了 CFRP 约束混凝土框架结构地震反应时程分析的方法;最后,应用本方法,对 CFRP 约束的钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震作用下的时程分析,并根据计算结果进行了分析讨论。

安全壳闸门用O形密封圈非线性有限元分析

安全壳人员闸门和设备闸门是保证安全壳压力边界密封性和完整性的重要组成部分。闸门密封性直接关系到人员的安全性。闸门通过O形密封圈实现密封功能,本文采用ANSYS Workbench17.0建立O形密封圈二维轴对称模型,通过两个荷载步模拟密封圈预压缩和受介质压力两种状态,研究不同密封沟槽尺寸、不同初始压缩率以及不同O形圈硬度下O形密封圈的变形、应力和最大接触应力的变化,为闸门密封设计提供依据和参考。

O形橡胶密封圈的非线性有限元分析

建立了某O形橡胶密封圈轴对称模型,借助非线性有限元手段,分析与研究不同工作压力、不同压缩率下的接触应力,获取了接触宽度随初始压缩率的分布规律,通过数据处理得到了最大接触应力随压缩率和介质压力的变化关系式,为此种类型O形密封圈的结构设计提供相关参考。

混合结构T形墙梁半刚接耗能节点的非线性有限元分析

采用有限元方法对3个混合结构T形新型墙梁半刚接耗能节点的构造及受力性能进行了分析,并与试验结果进行了比较。揭示了新型全栓接半刚性节点弯矩-转角关系、承载力、延性、耗能能力等力学性能。分析结果表明:通过合理选择有限元分析数值模型,可较好地预测该新型节点的受力性能,为今后进行数值、试验和分析影响因素奠定了基础;通过拆换该节点的顶、底角钢来满足"中震可修"的抗震性能目标;解决了墙梁刚性节点施工中的困难,完全避免了现场焊接,具有低碳和环保的优点。

非线性动力系统全局分析的有限元映射法

本文提出卫种求解非线性动力系统全局分析的新的数值方法－－有限元映射法。本方法的出发点是：在相空间给定区域内的全局分析实际上可以在确定该区域内所有点的一步映像点后，很地确定。若将相空间中给定区域在一步映作用下的过程与有限弹性体在力作用下产生位移的叮比拟，就很自然地将有限元法引入非线性系统的全局分析来进行近似分析。“插值胞映射法”实验上采用了相似的设想方法，但是本文明确提出有限元映射法的优点在于；

土层非线性动力有限元分析中孔压计算及液化判别

本文基于有效应力路径和损伤指数概念 ,提出了一个能实时计算孔压和分析液化问题的二维有限元程序。本程序考虑了随机地震作用对土的损伤 ,并讨论了损伤指数与振次比的关系。在此基础之上 ,提出了随机地震作用下孔压计算的简化方法。本文提出的孔压增长方程形式简洁 ,变量物理意义明显 ,能够计算任一时刻土体单元的累积孔压。本法具有以下特点 :(1)孔压的实时计算并能反映峰值应力对孔压的影响 ;(2 )考虑了土体的循环软化 ;(3 )孔压和液化判别更为清晰、简洁。

用于索网张拉结构找形的几何非线性有限元法综述

索网张拉结构在施加预张力之前是柔性体,只有对其施加一定的预张力后才能使其具有确定的形状和刚度。索网张拉结构的找形计算可以得到索网张拉后的形态、张力分布和结构刚度等结构性能结果。本文介绍了索网张拉结构找形的相关概念,并根据已有文献综述了用于找形计算的几何非线性有限元法的基本原理和推导过程。

基于有限元分析及非线性规划的金属成形过程优化设计

综述显式有限元分析和非线性规划算法的理论基础，进而将它们在金属成形分析和设计中的应用加以回顾。

基于有限元的防蠕变O形圈预紧力研究

针对伺服电机浮动端轴承出现的跑外圈问题,通常采用增加橡胶O形圈来进行相应处理。由于O形圈的尺寸规格,以及O形圈的开槽尺寸和公差,直接会影响到防跑圈力矩,在选用O形圈规格和设计O形圈槽的尺寸时需要核算相关内容。采用有限元法,对不同硬度和不同沟槽尺寸下O形圈提供的预紧力和防跑圈力矩进行分析计算,该计算方法对O形圈的选型和O形圈沟槽的设计具有一定的指导意义。

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。