孔隙率对岩石力学性质和能量耗散影响的数值模拟

应用ABAQUS软件对岩石三轴压缩试验进行了模拟。利用python编程脚本,实现单元的随机删除,从而获得不同孔隙率的加载模型。基于实际的三轴压缩试验数据获得的岩石力学参数开展数值模拟,分析在加载过程中岩石呈现的力学性质和能量耗散演化规律。结果表明:①随着孔隙率的增加,弹性模量、峰值应力及其对应的内能和弹性应变能均呈线性递减。②当岩石中的孔隙量较少时,发生剪切破坏,形成一条明显的应变局部化带,峰值应力之后,岩石的应力快速降低,呈现脆性破坏;孔隙较多的岩石,破坏时出现多条应变局部化带,岩石变得更为破碎,峰值强度之后的应力缓慢降低,呈现延性破坏特征。③孔隙率的增加,内能和弹性应变能逐渐减小,达到峰值应力之后,内能和塑性耗散能稳定增长,弹性应变能部分释放,且释放量和释放速度因岩石孔隙量增加而减小,岩石的破坏剧烈程度减弱。④在加载初期因岩石产生弹性变形为主,此时塑性耗散能接近于零,当应力到达一定值时,塑性耗散能缓慢增长,在峰值应力附近,迅速增加直至岩石破坏。

基于DIC技术分析钢纤维对混凝土轴压性能的影响

为了分析不同掺量钢纤维对混凝土单轴受压性能的影响,进行了不同掺量钢纤维混凝土单轴受压纵向、横向和体积应力-应变全曲线的测试,并利用数字图像相关技术研究了单轴受压破坏过程中试件表面的应变变化。试验结果表明:钢纤维的加入可以改变试件单轴受压过程中的应变分布;随着钢纤维掺量的增加,钢纤维桥接裂缝两侧应力的能力增加,混凝土试件的残余抗压强度增大;相比试件Y方向的应变云图,X方向的应变云图能更准确表征试件裂缝的开展趋势。

岩石三轴压缩端部效应及受力变形状态数值模拟

为研究端部效应对岩石三轴压缩过程中受力和变形的影响,应用ABAQUS对岩石三轴压缩试验进行模拟,分析岩石外、内部应力应变云图的演化及不同路径上各单元的应力应变。结果表明:(1)在端部摩擦作用下,试件端部附近的应力、应变分布较为复杂。(2)弹性阶段靠近上下端部约13mm范围内受端部效应影响,轴向应力较小,径向应力较大,径向应变较小;中间约24mm范围内受端部影响较小,轴向、径向受力和变形较为均匀。(3)靠近端部的水平路径上,两侧的径向应力、应变较大,中部较小;位于中部的水平路径上径向应力、应变分布较为均匀。(4)在弹性阶段,位于试件中下部水平路径上各单元应变均匀增大;在破坏阶段,穿过应变局部化带单元应变快速增加,应力有所减小,发生应力转移,其余单元应变减小,发生变形回弹现象。

基于DIC技术的高温后混凝土变形性能

基于DIC(数字图像相关)技术,对经历20,200,400,600和800℃后的混凝土在单轴受压过程中的全场位移进行采集,分析了混凝土在不同温度下、不同受力阶段应变云图的变化特征和变形参数的变化规律.结果表明:400℃是混凝土横向应变集中区域与纵向应变压缩量最大区域匹配的临界温度;横向应力应变曲线原点至上升段0.4fcθ(fcθ为温度θ下的峰值应力)时对应的斜率Gr-H对温度的响应要比弹性模量Eθ对温度的响应更加敏感;高温损伤会导致混凝土在较低应力比下产生较大的体积压缩.

基于VIC-3D技术的高强混凝土单轴受压试验研究

以高强混凝土为研究对象,通过VIC-3D测量全场二维变形及应变。试件表面做随机散斑处理后,采用摄像机与一维位移计同时采集,对VIC-3D数字图像进行相关运算,获得其全场二维变形及应变值。分析了Y向应变与X向应变演化破坏机理,对比了一维位移计与VIC-3D测试结果,测试了外部环境对高强混凝土受压过程的影响。试验结果显示X应变可以大致推测裂缝破坏方位,VIC-3D相比一维位移计测试偏差较小,外部环境对VIC-3D的影响较低。解决了传统测量接触式、离散式的缺点,试验表明此系统可用准确测量高强混凝土单轴受压试验。

基于3D-DIC技术的砂岩变形局部化荷载速率效应试验研究

利用可视化三轴压缩伺服控制试验系统研究了不同加载速率条件下砂岩的变形局部化特征。通过3D-DIC测试系统,获得了砂岩在三轴应力条件下的轴向及径向应变场云图,分析了加载速率对砂岩变形局部化的影响规律。研究表明:在峰值强度前,砂岩表面变形较为均匀;在峰值强度时出现应变集中现象,且在峰后阶段迅速扩展,最终形成贯穿试样表面的变形局部化带;随着荷载速率增加,砂岩的峰值强度、弹性模量、泊松比、峰值点轴向应变和峰值点径向应变均增大;当荷载速率从1×10^–6 s^–1增大到1×10^–3 s^–1时,变形局部化启动应力随之增大,且轴向及径向变形局部化启动应力水平即比值σA/σpeak和σR/σpeak分别从峰后的92.00%、93.75%变至峰前的97.17%、96.00%,表明砂岩变形局部化具有较为明显的荷载速率效应。

农用柴油发动机燃油分配泵结构设计与主要部件仿真

设计了一种农用柴油发动机的燃油分配泵,并对其工作过程进行了分析。通过对燃油分配泵的主要传动部件进行的有限元建模与仿真,得到了分配柱塞、平面凸轮、联轴器、驱动轴的应力及应变云图。仿真结果表明:分配柱塞的最大应力为47.932 MPa,最大应变为7.99×10-9 mm;平面凸轮的最大应力为179.089 MPa,最大应变为2.17×10-8 mm;联轴器的最大应力为0.8405 MPa,最大应变为3.60×10-12 mm;驱动轴的最大应力为0.0684 MPa,最大应变为6.42×10-11 mm。所设计的主要部件能够满足分配泵的工作要求。

基于ANSYS的带式输送机四辊槽形托辊组研究

托辊是带式输送机的主要支撑装置,针对三辊槽形托辊组中间辊子损坏频率高的问题,提出一种四辊槽形托辊组结构。在节能托辊研究的基础上,进一步对四辊槽形托辊组进行运行阻力理论研究。基于某矿用带式输送机参数,通过SolidWorks软件分别建立三辊槽形托辊组和四辊槽形托辊组模型,利用ANSYS软件对托辊组结构进行力学分析,得到托辊的应力、应变及疲劳寿命云图;通过带式输送机模拟摩擦试验台,分别获得三辊槽形托辊组和四辊槽形托辊组的托辊受力情况,结果表明四辊槽形托辊组托辊受力更小、疲劳寿命延长,说明四辊槽形托辊组结构布置合理,托辊承载能力提高,为带式输送机设计提供新思路和理论支持。

GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压性能

为了研究构件在不同混凝土强度和试件尺寸下的力学性能,进行了两根GFRP管-混凝土-钢管组合柱(DSTC)轴压构件的试验研究,并运用非线性有限元分析软件ANSYS,在正确建立分析模型的基础上,对8个轴压构件的荷载-应变曲线及极限承载力变化趋势进行了模拟分析.结果表明:提高混凝土强度等级时,DSTC的力学性能得到了显著提高;当试件尺寸不同时,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同.

发动机变压缩比机构设计与关键部件仿真

该文设计了一种可实现发动机压缩比随工况变化而进行自动调节的机构。在发动机冷启动、中小负荷时,压缩比为19;发动机为大负荷时,压缩比为15。通过ANSYS有限元软件对传动齿条进行了仿真,得到了不同压缩比、不同工况下的应力、应变云图。对传动齿条进行了结构优化,优化后的仿真结果表明:传动齿条的最大应力出现在传动齿条与活塞杆的接触部位,为3.282 MPa,最大应变出现在传动齿条与齿轮齿条的接触位置,为0.013 423 mm;设计的传动齿条满足变压缩比机构的工作要求。

不同管厚对GFRP管约束型钢混凝土柱力学性能的影响

为研究管厚对GFRP管构件的应力及变形的影响规律,利用有限元软件ANSYS,建立GFRP管约束型钢混凝土柱模型,并运用等效应力云图、极限承载力试验、荷载-变形曲线进行分析.研究结果表明:壁厚越大,延性越好,对组合柱核心混凝土的约束作用越强;随管厚增大,承载力提升幅度也增大;管厚取6~7mm为宜.

基于平面应变条件下微型桩群布置形式对土拱效应影响的研究

微型桩组合抗滑结构是一种极具代表性的轻型组合支挡结构,施工便捷、对非常环境适应性强。但相对应用而言,其设计理论的支撑略显不足。论文通过数值建模计算的方式,研究了三排式(3伊3)微型桩群在滑坡推力作用下,平行布置形式和菱形布置形式中应力的变化及分配关系,在仅考虑桩周土体的变形协调及受力变化的前提下,将其简化为平面应变问题来考虑,得出了合理的微型桩群布置形式。

VIC-3D数字散斑方法对缺陷桩性能的研究

桩基础能有效减少建筑物的沉降,提高建筑的安全性,因此桩基础在各类建筑中起着重要的作用,但是由于施工原因,可能导致桩出现缺陷,所以对桩缺陷的检测是必不可少的环节。针对传统的静压荷载试验,缺陷桩在被破坏的过程中位移计会发生变化,很难准确地测出缺陷的位置和形态。且其他一些缺陷桩检测的方法费用高,无法精确确定缺陷形态。本文提出一种新的缺陷桩检测方法——VIC-3D的数字散斑技术,对缺陷桩的缺陷位置及形态进行检测,了解缺陷部位的破坏过程。数字散斑相关方法是现代散斑光学技术与数字图像结合对缺陷桩进行全场三维变形测量,通过分析应变云图,可准确确定缺陷存在位置及形态以及其破坏过程。

基于ANSYS Workbench的送料机器人机械手静力学分析

对于一种送料机器人六自由度机械手的模型,利用ANSYS Workbench软件建立了机械手的静力学模型,并对其进行了静力学分析,得出了送料机器人机械手大臂和小臂的应力、应变云图。不但验证了机械结构的可靠性,也为相关的部件的设计制造提供了设计依据。

基于有限元分析法对密炼机减速器箱体的优化设计

本文以密炼机减速器为研究对象,按照等强度理论,利用有限元分析法对密炼机减速器箱体进行优化设计,通过对比优化前和优化后箱体的应力值、应变值及安全系数,调整箱体的壁厚及加强筋等位置,并多次校核分析,最终达到最佳优化的效果,总结在设计过程中的设计方法和注意事项,为今后同类型减速器的设计提供了很高的参考价值。

基于ANSYS Workbench喷墨定位平台有限元分析

为了提高喷墨定位平台的精度,使喷墨定位平台在工作过程中的变形量小于0.1mm,满足工作的要求,需要对喷墨定位系统中的喷墨定位平台进行有限元分析,进而验证喷墨定位平台的变形量。首先使用Solidworks建立三维模型,然后导入ANSYS Workbench中,建立有限元模型,得到应变云图。然后与理论变形值进行对比分析,从而可以判断定位平台是否符合实际要求。

层叠碳布射流穿刺成型机理的仿真与分析

为了提高成型加工工艺的稳定性,提出基于射流穿刺的层叠碳布射流穿刺成型方法。首先将碳纤维与射流进行混合,根据碳布基体表面的损伤程度进行层叠碳布射流穿刺成型过程的稳定性控制,进行层叠碳布射流穿刺成型优化流程设计,在层叠碳布射流穿刺成型工艺过程中,采用水射流进行碳纤维与射流的混合传尺处理,分析碳素纤维的加热稳定性,研究水射流与层叠碳布作用机理,在射流形成后加入碳纤维,采用负压引射方式抽吸的方法,进行流固耦合分析计算,分析压力、流量和结构形式之间的耦合性,采用量化分析的方法,进行喷头三维几何建模,为层叠碳布射流穿刺机理的研究和仿真分析提供有效方法。仿真分析不同直径比对前混合式喷头湍动能的影响,并进行碳纤维运动学计算结果分析,分别截取三种参数配置下第一层碳布表面的射流速度及流出第三层碳布表面的射流速度,并绘制速度曲线。仿真分析得知,射流作用力对碳布表面经纬纱的撞击力为0.952 1 N,远小于金属刺针对纤维材料的冲击力,倾斜射流时,碳布受力及变形不均匀,射流能量损耗大,该方法能提高参数配置性能,层叠碳布射流穿刺仿真结果与碳布受力及变形理论分析相吻合。