基于MIDAS连体高层结构弹性有限元分析

文章以某双塔连体超限混凝土结构的商业和住宅连体建筑为例,应用MIDAS通用有限元分析软件,先对结构的整体结构振动特性进行分析,然后确定结构的整体计算指标,再对连体部分和转换层的结构受力进行分析,并讨论该结构的加强措施和结构的抗震性能,为类似项目提供参考。

基于Python的平面杆系结构有限元分析

基于Python程序,将杆单元位移不连续、理想刚杆两种力学对象关联统一,开展平面杆系结构有限元模型分析,并实现一种基于“变量标记”的自由度集中处理的计算模式.基于虚功原理引入并推证刚体荷载传递定理,表明耦合单元、刚杆及忽略某一自由度的有限元内置算法处理过程中,实质是将单元刚度矩阵进行“刚化”处理.算例分析表明,“变量标记”的计算模式与单元刚度矩阵的“刚化”处理,具有力学模型的普适性和统一性、编程的可行性以及结果的可靠性等特点,能解决平面任意杆系结构的建模问题.研究结果表明,“主从结点”、“刚杆”等建模方法,对于进一步开展有限元二次开发、大变形以及非线性等功能性扩展等有重要的参加价值,证明将Python程序应用于结构有限元分析的可行性.

全装配式钢结构楼板动力性能及舒适度有限元分析

针对全装配式楼板刚度偏低、舒适度不足的问题,优化设计一种已有的新型全装配式钢结构楼板;基于承载力和自振频率对该楼板的承重结构进行选型,并建立考虑构造体的全装配式钢结构楼板精细化有限元模型,采用有限元方法分析该楼板的动力性能,研究全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度、高度和楼板跨度对楼板自振频率及加速度响应的影响。结果表明:优选的全装配式钢结构楼板特型波纹板具有较大承载力并可以满足楼板自振频率要求;增大全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度、高度,减小楼板跨度,可以增大楼板的自振频率,减小峰值加速度,有效改善楼板的舒适度;全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度宜选为1.5 mm,并得到常用全装配式钢结构楼板特型波纹板高度的适用楼板跨度范围。

强夯起重机臂架结构有限元分析及优化

针对强夯起重机臂架实际工况下的应力集中、结构冗余等问题,以某新型强夯起重机为分析对象,采用UG NX及其Nastran模块建立三维模型,有限元分析计算确定多种工况载荷,得到强夯起重机在静载和动载荷作用下的位移和应力分布情况,确定应力集中和结构冗余部位,通过优化设计改善结构应力分布,减轻臂架质量并提高其力学性能。对起重和脱钩工况的优化结果表明,臂架最大应力和最大位移分别减少12.5%和6.99%,臂架质量减轻2.36%。

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。

基于有限元分析多件装夹夹具体结构设计研究

为了研究某汽车制动泵缸体件多件装夹夹具体结构刚性,利用UG软件建立多件装夹夹具体模型,通过ANSYS有限元分析比较无拉杆和有拉杆两种夹具体结构变形情况。结果表明,设置拉杆的夹具体结构变形比无拉杆的夹具体结构变形小,可有效地控制装夹变形量。基于此,设计一种对称式多件装夹夹具体,装夹时无需考虑夹具体变形量,只需关注被装夹工件的变形,简化了夹具体整体结构。在多件装夹夹具中,优先采用对称式夹具体结构设计,其次是拉杆式夹具体结构设计。研究结果可为企业设计多件装夹夹具体结构提供参考。

极地钻探用铝合金双壁钻杆结构强度的有限元分析及试验研究

为了实现钻穿冰盖、直接获取冰下基岩样品的科研目标,本文设计了一种极地钻探用铝合金双壁钻杆,使钻杆可以满足极地上覆积雪层、冰层、冰岩夹层和冰下基岩等不同地层的空气反循环、水力反循环、绳索取心钻进相配合等钻进需求。依据铝合金双壁钻杆在极限拉伸、极限拉扭组合工况下的受力情况,开展了双壁钻杆的有限元分析,并对双壁钻杆外管与钢接头连接试样进行了拉伸试验与扭转试验。双壁钻杆有限元分析结果表明:在极限拉伸和极限拉扭组合工况下铝合金双壁钻杆中产生的最大应力分别为183.8 MPa与161.9 MPa,均小于铝合金材料的屈服强度489.99 MPa。双壁钻杆外管与钢接头连接试样强度试验结果也表明:拉伸试样破坏时的极限可承载拉力为399.5 kN,远大于提升1000 m双壁钻杆所需的拉力(208.11 kN);扭转试样破坏时的极限可承载扭矩为8264.7N·m,同样大于钻杆在正常钻进过程当中所承受的最大扭矩(1990.56 N·m)。上述结果表明,极地钻探用铝合金双壁钻杆设计方案可以满足极地钻探使用要求。

MIDAS有限元分析在异形建筑玻璃采光顶结构检测中的应用

在既有建筑玻璃采光顶结构检测过程中,对于建筑玻璃采光顶钢结构及异形玻璃面板的承载力复核难以采用规范公式法进行计算。基于此,文章结合某商业综合体异形建筑玻璃采光顶工程实例,运用MIADS有限元软件对整体钢结构网壳和典型玻璃面板进行建模及有限元分析,并对钢结构及玻璃面板的承载能力与相应规范进行复核。结果表明,MIDAS有限元软件在异形建筑玻璃采光顶结构建模与分析方面有较强的适用性,其分析结果可为异形建筑玻璃采光顶的结构检测提供一定依据。

基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉抗弯性能结构优化

钛合金因其优异的力学性能和生物相容性,广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉植入人体后,受脊柱的屈曲伸展和横向弯曲作用,螺钉发生疲劳弯曲最终导致螺钉松动甚至断裂,影响植入稳定性。因此有必要对钛合金椎弓根螺钉抗弯性能进行研究。通过单因素实验与正交实验分析设计不同结构参数椎弓根螺钉,结合有限元分析与力学实验的方法,使用三点弯曲试验对钛合金椎弓根螺钉的抗弯性能进行模拟仿真与实验验证,并对螺钉结构参数进行优化。结果表明,模拟结果与实验结果吻合较好,螺钉结构参数对抗弯性能的影响顺序为外径大于螺纹深度大于螺距,最佳参数为螺钉外径5.5 mm、螺纹深度0.65 mm、螺距1.60 mm,优化后的螺钉对比标准椎弓根螺钉,最大支反力提高74.7%。

超大跨度张弦结构多索索夹偏心节点设计及有限元分析

对于超大跨度张弦结构,其撑杆下端的索夹节点是影响张弦结构成型的关键因素。由于外圈环向索的受力较大,超大直径拉索的捻制成型工艺尚未成熟,外圈环向索需采取并排多索的形式才能满足其受力要求,索夹节点相连构件数量多且受力大。基于贵阳奥林匹克体育中心(二期)主体育馆项目大跨度弦支穹顶结构,分析多索索夹节点的设计重难点,通过综合对比多种索槽布置方式,提出适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点,并对该偏心节点进行整体受力和节点有限元分析。结果表明,多索索夹偏心节点对结构索力分布影响较小;该偏心节点设计符合计算假定,具有较高的承载力和抗滑移能力,有效解决了多索索夹节点连接、索夹安装及拉索更换等问题。

基于Feon-Abaqus的杆梁混合结构的有限元分析与应用

由于不同类型单元的结合处其结点自由度不一致,在杆梁混合结构的内力分析过程中整体刚度矩阵的集成存在效率较低、存储空间较大等问题.Feon框架采用的集成方式在运算速度和存储经济性等方面仍存在改进空间,且Feon目前仅能处理线性情形.Abaqus虽能处理各种非线性问题,但缺少针对混合结构的参数化建模解决方法.将Feon与Abaqus进行结合,可以为杆梁混合结构的线性及非线性有限元分析提供更为有效的方法.该文首先改进Feon中整体刚度矩阵的集成方法,新方法显著减小了计算中的过渡矩阵和最终刚度矩阵规模,提高了处理速度和存储经济性.其次基于对Feon框架的改进,提供了在Python平台上直接对杆梁混合结构进行有限元分析的方法,将处理范围由线性拓展到非线性,并编写了相应的Feon-Abaqus转换程序,提供了Abaqus处理混合结构参数化建模解决方法.最后通过算例验证了改进方法在确保计算精度的同时能提高计算速度,验证了基于Feon-Abaqus在杆梁混合结构线性和非线性分析中的有效性.

带PEC柱钢板剪力墙结构(弱轴连接)抗震性能有限元分析

为研究边缘柱为部分外包混凝土组合柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)的抗震性能,使用有限元软件ABAQUS完成1榀边缘柱为H型钢柱、5榀边缘柱为PEC柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)在循环荷载作用下的有限元数值模拟,得到结构的应力分布、破坏模式、滞回曲线、耗能性能、骨架曲线以及刚度退化曲线,并完成了1榀带PEC柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)的试验,验证了有限元模拟的正确性.分析表明在钢板剪力墙结构中(弱轴连接),将PEC柱作为剪力墙的边缘框架柱,同样可以很好的约束屈曲后的钢板剪力墙,使其充分发挥屈曲后的性能,显著提升整体结构的抗侧刚度、承载力以及耗能性能.

基于BIM-Tekla的钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析

为提升钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析的全面性,提出基于BIM-Tekla的钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析。该方法首先对钢结构框架梁柱有限元建模时的热应力、生热率及屈服强度等参数进行计算;基于BIM-Tekla平台,完成钢结构框架梁柱焊接接头有限元模型的建立;根据建立的有限元模型,确定梁柱焊接接头残余应力值与不同温度、位置、角度、路径、材料参数之间的关系,获取钢结构框架梁柱不同焊接接头残余应力值分布,从而实现对钢结构框架梁柱焊接接头残余应力的有限元分析。试验结果表明,梁柱的焊接接头残余应力值随着板材梁翼缘厚度增大而不断缩减,而钢结构框架梁的焊接接头残余应力值则随着板材梁翼缘厚度增大而不断增大;当焊接接头坡口角度为60°~210°时,残余应力值分布较为均匀,无明显波动变化,而在210°~360°时,接头的残余应力波动幅度较大;焊接接头的残余应力受框架直径比值影响较大。

防辐射挖掘机驾驶舱屏蔽增重对回转平台的有限元分析及其结构优化

用于核退役和核泄漏环境下的防辐射挖掘机在满足屏蔽要求和正常作业的前提下,驾驶舱屏蔽增重为5.4 t。该文对防辐射挖掘机驾驶舱进行屏蔽增重计算,设计了增重后的回转平台结构方案,根据四种危险工况下驾驶舱工作机构对回转平台主梁的受力载荷,运用ANSYS Workbench对改进的回转平台进行有限元分析,找出其应力和变形最大点,根据分析结果采取耳板和地板加厚措施对回转平台进行优化设计,结构改进后的回转平台的应力出现在动臂油缸绞孔耳板与回转平台焊接处和耳板相近的部分螺栓孔处,最大值为193.7 MPa,符合平台强度要求;平台变形为1.2776 mm,比改进前结构变形变小,符合材料的刚度要求。

基于有限元分析的冷冻干燥机矩形干燥舱结构优化

由于冷冻干燥机矩形干燥舱结构设计采用简化计算与经验设计相结合,为了满足其工作需求,在设计过程中确保安全性,常会出现过度设计的问题。针对该问题,本次研究采用迭代设计优化结构,使其既能满足抽真空阶段干燥舱变形量不得高于3 mm的要求,又能降低干燥舱自重、减少材料浪费以此降低成本,提升竞争力。优化过程中,将干燥舱三维模型进行优化,利用有限元分析法,对工作过程中抽真空阶段以及预冷却阶段干燥舱变形情况进行分析,明确后续优化只要满足抽真空阶段箱体所受应力即可满足冷却阶段工作需求。经多次迭代优化结构,其变形量最终降到2.951 mm,质量减少417 kg。该研究结果对设计人员进行冷冻干燥机矩形干燥舱强度结构设计时,提供加强筋排布参考依据。

海底管道防护垫水下自动布放装置框架结构有限元分析研究

海床受洋流、潮汐和波浪的冲击,带来淤泥、沙子和砾石,改变了海底地貌和管道周围海床的形态。这些变化和沉积物对海底管缆造成了损坏。为减少这些损害,常放置新型高分子复合保护垫来覆盖水下管缆等结构。本研究提出了一种新型的水下布放装置,对其进行了全系统设计、系统开发和测试,旨在解决现有维修方式成本高、效率低、经济效益差的问题。本文使用NX Nastran求解器对模型进行静态分析,再用Femap软件对布放装置框架结构计算结果进行后处理,分析研究了水下作业和水面布放两种工况。结果表明,该布放装置符合结构设计要求,同时也为优化装置结构提供了重要数据。

3D打印矫正鞋垫晶格支撑结构的有限元分析

矫正鞋垫可通过3D打印技术定制,而支撑鞋垫的拓扑晶格结构可利用有限元分析来探索优化。基于面心立方(FCC)、体心立方(BCC)这2种常规晶格支撑结构建立结构模型,分析寻找最优拓扑结构,并深化构造FCC和BCC复合结构模型,研究结构因子及晶格轮廓对矫正支撑性能的影响。模拟结果显示,相同受力条件下,FCC晶格结构支撑强力较高,同等变形下的抗压力较大;对于由FCC和BCC组成的复合结构,其有限元分析的参数值随着FCC结构在复合模型中所占比例的降低而增加,且FCC占比每减小25%,应力增大约1.03倍。模拟结果证明,FCC结构在支撑矫正鞋垫时具有理论和实用的一致性,能形成良好的足底压力分布。

基于有限元的钢箱梁桥受力计算与结构分析研究

以钢箱梁桥工程设计为例,通过有限元分析软件MIDAS对钢箱梁支架建立有限元模型,对支架结构进行刚度、强度、稳定性方面的验算,并对支架基础进行承载力验算。利用进行有限元软件结构分析可对钢箱梁桥结构设计、施工方案提供结构方面的建议,对同类桥的设计施工具有借鉴意义。

大型多出料口钢筒仓有限元分析及结构优化设计

大型多出料口钢筒仓采用圆转方下料的结构设计优化对其结构的影响较大。文中在大型多出料口钢筒仓传统设计方案的基础上,首先,采用Midas gen有限元软件建立两种工况下的模型,然后对圆转方下料的结构设计进行分析计算,根据分析结果,结合实际工程中,在圆转方位置开设检修孔及掏灰孔,最后,提出合理的钢筒仓开洞补强构造措施,研究成果可为类似工程中钢筒仓结构设计提供一定的参考。

有限元分析在含锰金属蒙皮铆接结构疲劳断裂性能中的研究

随着计算机网络技术的迅速发展,有限元分析技术被广泛应用于铆接技术当中,在机械连接结构设计中起到了重要作用。为提高有限元分析法在求解含锰金属蒙皮铆接结构中断裂参数的精度,在有限元分析法中引入插值函数,推导出有限元分析模型,并对模型进行仿真验证。结果显示,受应力作用在x方向和y方向上分别产生0.02 mm和0.006 mm的位移,应力主要集中在铆钉与蒙皮的连接处,孔周会产生先下陷再上翘的内翘情况。上下壁板可承受最大应力SVM1和SVM2分别增加了63 MPa和61 MPa,在受到外加荷载的情况下裂纹会先出现在下壁板与铆钉结构的连接处。综合应力随着裂纹长度的增大而减小,起始应力值271 MPa为铆钉材料拉伸强度的83.4%,铆接结构疲劳断裂的扩展应力较小、铆钉材料综合起始应力较大。以上结果显示,基于有限元分析在含锰金属蒙皮铆接结构疲劳断裂性能中的研究,对铆接结构断裂研究领域具有一定的参考意义。