基于Marc二次开发技术的板带轧制过程模拟

借助Python语言和Marc的良好交互性,利用Marc的二次开发功能,建立了板带轧制过程的有限元分析模型,并利用该模型模拟了二辊轧机冷轧板带过程,模拟结果与实验结果比较符合。

MARC二次开发在井盖受移动载荷作用下的应用

针对MARC软件不能够直接分析物体在移动载荷作用下的应力和应变的问题,对MARC软件进行了二次开发。以井盖受移动载荷为例,采用MARC二次开发功能编写移动载荷子程序,分别分析球墨铸铁井盖和玻璃纤维增强树脂基复合材料井盖在高速、低速和加速情况下的变形和等效应力。分析结果对井盖的设计具有重要意义,对MARC软件的二次开发具有参考价值。

基于Marc与粒子群算法的焊接参数多目标优化

高效、低变形和低残余应力焊接技术对焊接质量至关重要。采用粒子群与有限元相结合的方式,以焊接残余应力、焊接变形量和焊接工时为优化目标,经过多目标粒子群算法全局寻优搜索,并结合有限元软件Marc的二次开发对关键参数组合的焊接过程进行了热力耦合分析,建立了焊接工艺参数与焊接质量的关系方程,得到了最优工艺参数组合。实验结果表明:优化后的焊接参数与优化前相比,焊接变形量和残余应力降幅分别为10%和18.4%,工时降低了2.4%。研究结果对高效获取最优参数组合具有一定理论意义。

基于区间的土体参数敏感性分析方法研究

将一种新的工程结构不确定性分析方法——区间分析方法溶入工程参数的敏感性分析之中,获得了一种新的工程参数敏感性分析方法,进一步拓宽了区间分析方法理论的应用领域.给出了土体参数敏感性因子矩阵求解的区间分析过程,依据区间分析给出了参数区间和决策目标区间的确定方法.基于MARC软件进行了二次开发,实现了Duncan-Chang非线性弹性模型以及与Fortran程序的相互调用功能.通过工程算例验证了该方法的合理可行性,并与文献的结果进行了对比.

泡沫夹层结构力学性能的非线性有限元分析

泡沫夹层结构因其较高的比刚度及比强度,在各领域得到广泛应用。但由于泡沫在受力过程中呈现较强的非线性,且相对其它常用材料强度较小,需对泡沫进行材料的非线性分析,才能更准确地判断泡沫夹层结构在应用中所体现的力学性能。本文根据泡沫材料呈现的相关性能,定义了该材料的非线性本构关系,并利用MSC.Marc二次开发用户子程序接口将该本构关系写入,而且引入了针对泡沫材料的三参数广义强度准则,建立了泡沫材料的非线性有限元计算模型。通过铝面板泡沫夹层结构的平拉、平压、剪切实例分析并结合其它分析方法与实验结果进行比较,论证了该泡沫材料非线性有限元模型的准确性,同时证实了广义强度准则在泡沫材料上的适用性,为泡沫夹层结构研究与应用提供了依据。

黄土地区桩基桩土共同作用性状仿真与试验研究

黄土的工程特性和地层分布具有其自身的特点,黄土地区桥梁桩基桩–土–承台共同工作的研究越来越受到工程界和学术界的关注。在总结国内外研究现状的基础上,通过现场测试和离心试验研究,利用数值仿真技术,结合理论推导,对黄土区桥梁桩基桩–土–承台共同作用进行系统分析:(1)基于Visual Fortran平台,对大型通用有限元软件Marc进行二次开发,研发了更适用于分析桩基和岩土问题的系列用户子程序包,主要包括:模拟地基初始应力及其释放子程序、移动分布荷载子程序、参数随工况变化的非线性弹性本构关系子程序、接触面单元子程序和动态接触状态子程序等。(2)进行黄土地区桥梁桩基现场静载试验,试验中布设了百分表、弦式钢筋应力计和混凝土应变计等测试仪器,对各级荷载下的桩顶沉降、桩身轴力、桩端反力及桩侧摩阻力进行现场测试和分析;同时进行现场浸水试验,对黄土湿陷区干燥状态及浸水状态下单桩竖向承载特性变化情况进行研究,揭示地面浸水对黄土区域桥梁桩基承载力性状的影响:分析桩及桩周土浸水期间的沉降变化规律。(3)建立分析桥梁桩基单桩空间轴对称有限元模型;结合此模型提出计算自重湿陷性黄土地区合理桩长的方法——叠加法,得出当中性点上、下土层摩擦力分布形式相同时,应增加的桩长与摩擦力的分布形式无关,而只与极限摩擦力的大小有关的结论。运用此方法分析自重湿陷性黄土湿陷特性对桩基承载性状的影响规律,结果表明:在极限荷载时,中性点深度与桩长有关;湿陷系数对桩剩余承载力的影响是非线性的;定量给出中性点深度及应增加桩长的范围。基于剪切位移法并利用弹性理论,推导自重湿陷性黄土条件下桩基沉降、轴力及中性点计算公式,并与工程实测进行对比验证。(4)考虑桩周土体及桩–土接触的非线性,建立分析群桩的三维空间有限元计算模型,分析各种土体和桩体参数条件下群桩基础的承载性状及各参数对群桩效应的影响;对Vesic法进行改进,克服了原公式不能考虑群桩桩长的缺点;通过初应力释放子程序,模拟黄土的自重湿陷,并进一步分析负摩阻力条件下的群桩效应。(5)利用研发的子程序间相嵌套并结合Marc软件中的死活单元功能,解决了钻孔灌注桩整个连续施工及加载过程数值模拟几个关键问题,利用所建模型结合工程实例分析钻孔灌注桩的钻孔、泥浆护壁、混凝土灌注、混凝土凝固及加载全过程,并对施工过程中地基位移及应力变化规律进行分析。分析表明:孔位钻进及混凝土灌注过程中所产生的地基土应力释放和应力重分布现象,在数值模拟中不能忽略,未考虑施工过程计算的桩的承载力值比实测值偏大。(6)研制了在离心机运转过程中从事轴向加载的桩基离心试验设备,该设备由加载控制系统、带测试元件的模型桩及位移和应力量测系统等几部分组成,在离心机上进行了9组单桩和群桩的模型试验,研究不同地基条件下桥梁单、群桩的受力特性,着重分析黄土湿陷沉降条件下负摩阻力的群桩效应。

轧制过程AGC的参数化建模与仿真

针对六辊轧机的设备特点及其网格建立和相关定义的繁琐缺点,借助Python语言和MSC.Marc的良好交互性,利用Marc的二次开发功能,对轧制过程中的AGC进行参数化建模和属性定义。结果表明,随着入口厚度的变化,若不采用AGC调控,出口厚度不能保证恒定;采用AGC调控后,出口厚度不随入口厚度变化而变化,且轧制力呈现规律性变化,克服了建模和属性定义的繁琐操作,参数化模拟了AGC调控前后的轧制过程,节省了操作时间。

考虑材料参数空间变异性的堆石坝非侵入式随机有限元研究

为提高面板堆石坝(CFRD)沉降值的计算准确度,引入随机有限元方法(SFEM),以考虑E-B本构模型参数的空间变异性,建立基于Cholesky分解的面板堆石坝非侵入式随机有限元方法(NSFEM)。首先,基于Cholesky分解进行堆石料材料参数的随机场模拟;其次,基于现有商业有限元软件MSC.Marc进行子程序的二次开发,通过UltraEdit在DOS环境下直接调用Marc,对每个单元赋予不同的材料参数,实现“非侵入式”随机有限元计算;随后,结合公伯峡坝体沉降计算,分析了筑坝材料参数的变异系数对沉降的影响规律。计算表明:考虑材料参数空间变异性对堆石坝变形计算结果影响明显,最大沉降值明显大于常规有限元计算值,更接近实测值,更符合工程实际情况。结论:坝体沉降值对材料参数按照敏感性从大到小排序为φ0、K、K b,对3BII区材料参数的变异性敏感性较3C区更大;采用NSFEM,考虑筑坝材料参数的空间变异性对准确把握CFRD沉降,确保工程安全具有重要意义。

三峡升船机塔柱联系梁三维有限元内力计算

三峡垂直升船机塔柱纵、横向联系梁在塔柱连接以及整体结构联合受力中起着非常关键的作用,梁的配筋设计是塔柱土建结构配筋设计的重要环节。采用三维实体单元对塔柱结构进行静力分析,直接应用有限元结点力计算梁内力,比常见的应力积分法的精度提高1阶,而且避免了角点应力奇异性带来的误差。该方法基于MARC软件二次开发,不需要编制有限元计算程序,操作简单,编程容易,是三维实体单元计算梁结构内力的实用方法。同时,针对升船机塔柱联系梁数量多、工况复杂的特点,提出从数据准备、内力提取、拉力计算到应力成果显示的程序自动化操作方法,大大减少了人工工作量。