关键词： 黏弹性阻尼器   自复位剪切型   力学性能   有限元分析  

摘要： 利用Abaqus软件以阻尼器内部芯材及芯材直径为变量,建立了芯材分别为铅芯、LY100和SMA 3个阻尼器有限元模型和1个SMA直径为10 mm的有限元模型,提出一种自复位剪切型复合黏弹性阻尼器,对比分析不同芯材、芯材直径对阻尼器力学性能的影响。模拟结果表明:内部芯材为SMA的阻尼器耗能能力相较于铅芯和LY100都有了极大的提升,残余位移也得到了很好的控制,展现出较强的自复位能力;随着直径的增加,阻尼器的耗能能力和残余位移均有了显著增加,但是为了充分发挥SMA阻尼器自复位能力,SMA的直径不宜大于20 mm,且后期加工制作应对剪切板、限位板与连接板的连接处进行加固处理。

关键词： 下承式拱桥   CFRP吊杆   车辆荷载   应力时程响应   有限元分析  

摘要： 为探究下承式碳纤维复合增强材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)拱桥的动力特性,以国内某下承式拱桥为研究背景,建立ANSYS有限元模型,按吊杆极限拉力相等原则将钢吊杆替换成CFRP吊杆进行车辆荷载动力特性及响应分析。研究结果表明:替换后的CFRP吊杆拱桥的一阶自振振型与钢吊杆拱桥的相同,均为拱肋一阶对称侧弯和主梁一阶反对称竖弯,且两者的拱肋一阶自振频率仅相差0.24%、主梁一阶自振频率仅相差0.07%;在车辆荷载作用下,靠近加载车道一侧吊杆的应力峰值是远离加载车道一侧吊杆的3倍以上,吊杆的动力响应与车辆加载位置有关;当车辆荷载相同时,CFRP吊杆与钢吊杆的应力时程响应变化规律一致,但CFRP吊杆的应力峰值一般比钢吊杆的大10%左右。与钢吊杆拱桥相比,CFRP吊杆拱桥的动力性能未发生很大的变化,但由于CFRP材料具有高强、轻质、耐腐蚀的特点,CFRP吊杆有望从根本上解决钢吊杆易腐蚀、易断裂的问题。

关键词： 临近地铁   有限元分析   基坑开挖   时空效应  

摘要： 随着城市建设的发展,越来越多的项目修建在地铁保护区范围内,降低软土地区基坑开挖对运营中地铁车站及区间隧道的影响成为岩土工程领域亟待解决的问题。文章以无锡某基坑工程为例,利用Midas GTS/NX三维有限元软件,得到基坑施工对既有地铁车站及区间隧道的影响规律。结果表明,根据基坑特点采取分区施工、被动区加固、施工组织设计优化等措施,利用基坑开挖的时空效应能极大减少对地铁结构的影响。

关键词： 机械臂   压力传感器   柔性机械臂   运动学分析  

摘要： 由于传统绳驱机械臂绳索驱动本身存在的传动链路长,摩擦、间隙等非线性因素影响大,传统绳驱机械臂的末端精度较低、控制也更加复杂。为确保运动柔顺性同时具备一定的负载能力,同时具有轻质量、低惯量和高刚度、高精度等特点,设计了一种具有传统关节特性并尽量减少电机的绳驱动6关节连续型机械臂,利用压力传感器采集数据建立驱动线张力与关节转角的数学模型,以实现机械臂的反馈控制。

关键词： 装配式梁柱节点   L型连接件   参数分析   有限元分析  

摘要： 提出了一种新型装配式梁柱节点形式,框架梁通过顶底L型件与框架柱相连,实现全螺栓装配化施工。前期对带顶底L型件的装配式梁柱节点足尺试件进行了拟静力试验研究,对该节点的抗震性能进行了分析,以试验研究为基础,通过ABAQUS有限元分析软件,进行该节点的参数拓展分析,分析该节点设计参数对带顶底L型件的装配式梁柱节点受力性能的影响。首先建立足尺试件的有限元分析模型,验证了有限元分析过程的精确性;然后考虑节点L型件形式、竖板/横板厚度、横板长度、加劲肋个数以及端板厚度变化对装配式连接节点的受力性能的影响,以期对带顶底L型件的装配式梁柱节点的设计和优化提供工程建议。

关键词： 结构力学   教学改革   OpenSees   有限元分析   大语言模型  

摘要： “结构力学”作为土木工程专业的核心基础课程,其教学改革尤为重要。传统教学中存在理论与实践脱节、教学方法单一等问题,本文提出了一种融合开源有限元软件OpenSees和人工智能技术的教学改革方案,通过引入现代教育技术,优化教学内容,改进教学方法,强化实践教学,旨在提升“结构力学”课程的教学效果,激发学生的学习兴趣,培养满足社会需求的复合型、应用型人才。实际教学案例验证了改革措施的有效性,为“结构力学”教学改革提供了新的实践路径。

关键词： 碾压混凝土拱坝   三维有限元   位移场   应力场  

摘要： 碾压混凝土拱坝以其经济性和良好的结构性能在水利工程中广泛应用,但其复杂的施工过程和材料特性使得其应力分布和变形预测成为难题。文章建立了山口岩碾压混凝土拱坝三维有限元分析模型,该模型充分考虑了材料的非线性、施工分层及温度变化对坝体性能的影响,实现了对坝体内部应力、应变及温度场的准确模拟。研究结果表明:坝体结构在不同运行工况下位移幅度较小,坝体结构最大主拉应力和最大主压应力均未超过混凝土材料强度允许值,符合规范要求,通过三维有限元分析,有效揭示碾压混凝土拱坝复杂力学行为,为坝体结构优化、施工质量控制和安全评价提供科学依据。

关键词： 生物力学   有限元   青少年特发性脊柱侧凸   骨质疏松  

摘要： 研究目标:本研究旨在揭示骨质疏松(Osteoporosis,OP)性青少年特发性脊柱侧凸(Adolescent Idiopathic Scoliosis,AIS)患者的腰骶部在重力载荷作用下的生物力学特性。研究方法:以正常青少年及AIS患者脊柱CT图像为基础,构建L3-S1节段的椎体三维模型。通过调整模型的杨氏模量,模拟正常骨质与骨质疏松。运用有限元分析技术,对比这四种模型:正常模型、OP模型、AIS模型以及OP性AIS模型,从而评估各模型内部应力分布及位移情况。结果:在重力作用下:1)患OP的腰骶部椎体位移会减小,但应力会增大;2)AIS患者腰骶部位移及应力均大于正常青少年;3)AIS患者腰骶部应力集中在脊柱侧凸的凹侧。结论:与正常青少年相比,患有OP的AIS患者的腰骶部椎体更加不稳定。OP会显著提高AIS腰骶部的应力水平,加剧椎体的不均匀应力分布,使得在高负荷条件下,OP的椎体更易发生骨折风险。

关键词： Ni-Ti合金   胆管支架   有限元分析   径向支撑力   柔顺性  

摘要： 利用Abaqus有限元分析软件对不同结构的Ni-Ti合金胆管支架进行了模拟计算。设计了3种不同类型的“正弦波”支撑环结构,分析了不同支撑环结构对支架径向支撑力的影响;优化了连接结构,提出了一种“斜杆”型连接结构,探寻了连接筋的不同结构与柔顺性的关系和影响机制。根据有限元计算结果,将径向支撑力较优的支架结构进行激光切割并进行实验测试。结果表明:不等高“正弦波”结构表现出较好的径向支撑力,为5.88 N;“斜杆”型连接结构表现出最佳的柔顺性能,应力集中明显改善,最大应力由传统“直杆”型连接筋支架的863.87 MPa降为589.93 MPa。平板压缩实验结果显示具有不等高“正弦波”支撑环结构的支架径向支撑力为5.78 N,与仿真结果近似相等,表明了仿真结果的可靠性。

关键词： 椎弓根螺钉   骨质疏松   有限元分析   生物力学  

摘要： 目的:针对骨质疏松症患者在腰椎融合内固定术后出现邻近关节退变、损伤神经血管等并发症的情况,为此本文设计了一款三段式螺钉并通过仿真软件对手术模型进行分析。方法:基于人体腰椎CT数据建立L3~L5腰椎有限元模型,在腰椎模型上分别建立同尺寸的传统椎弓螺钉内固定M1模型和新型螺钉内固定M2模型,模拟人体在屈伸、侧弯和旋转六种生理活动运动状态。分析在不同骨质下三段式螺钉的最大von Mises应力及应力分布情况、不同工况下腰椎模型活动度。结果:在两种骨质情况下,M2模型在前屈、左右侧弯、左右轴向旋转工况下活动度更大,与健康未植入模型更接近;此外,在骨质疏松情况下,M2模型螺钉在前伸、后屈、左右旋转工况下应力峰值较M1模型降低16.56%、4.67%、23.08%、22.44%。结论:在两种骨量下,采用三段式螺钉可以有限避免术后关节活动度过分受限引起的术后并发症;在骨质疏松条件下,使用三段式螺钉固定可以降低椎弓根螺钉的应力峰值,发生断裂的风险更低。