关键词： 桥梁工程   耐候钢高强螺栓连接件   拉伸试验   抗滑移性能   有限元模拟  

摘要： 为研究耐候高强螺栓连接锈蚀后的抗滑移性能并建立其有限元模拟方法，首先针对Q345qDNH钢材开展锈后拉伸性能试验，并校准其拉伸本构关系。其次，设计Q345qDNH钢材四栓高强螺栓连接件，开展拉伸性能测试，分析及滑移荷载、局部滑移行为特征及抗滑移系数。最后，基于所校准的材料本构关系，建立了连接件拉伸性能的有限元模拟方法，并验证其适用性。研究发现：锈蚀程度较低时，Q345qDNH钢材抗变形能力变化较小，抗变形能力随失重率增大而减小；稳定锈层形成时Q345qDNH钢材的上屈服强度、平均抗拉强度较初始状态分别下降4.6%、4.5%，材料未锈蚀时，断后伸长率及最大力塑性延伸率分别为44.1%、14.4%，形成稳定锈层时，两个指标分别下降35.1%、15.1%；Q345qDNH钢材四栓连接件的局部滑移行为具有随机性，通常在第1排、第3排螺栓处产生相对滑移，连接件无锈蚀时，滑移位置多伴随两个摩擦面同时滑移，连接件锈蚀后，滑移位置可能为两个摩擦面同时滑移或一个摩擦面滑移；Q345qDNH钢材高强螺栓连接件在无锈蚀状态的抗滑移系数约为0.5503，暴露部位稳定锈层形成时约为0.5291，但数值水平有进一步的增长空间，采用现行规范建议值进行相关设计计算时，能够保证足够的安全冗余；所建立的有限元模拟方法得到的滑移荷载与实测值的误差为11.32%，能够支撑后续大批量的数值模拟工作。

关键词： 金属密封圈   有限元   边界元   接触计算   泄漏通道  

摘要： 金属密封圈在各种机械产品中广泛应用，其主要依靠粗糙表面弹塑性接触变形实现密封。针对传统的粗糙表面微观接触有限元仿真方法计算效率低、弹塑性接触变形收敛困难的问题，提出有限元-边界元耦合的金属密封圈弹塑性微观接触计算方法：建立金属密封结构宏观有限元模型，精确求解密封面接触应力分布；建立密封面微观形貌，在弹塑性接触等效的基础上，以宏观接触应力分布作为边界条件，提出残余形变量和残余应力场叠加的弹塑性接触计算边界元方法，求解粗糙表面弹塑性变形的接触状态。同时，对密封面微观接触等效建模方法进行验证，并与粗糙表面微观接触的有限元仿真方法进行对比，证明所提有限元-边界元耦合仿真方法与有限元方法计算精度相当，但是计算效率提高了近8倍。采用四联通网格模型求解密封面泄漏通道，作为密封性能评价指标，系统研究材料参数、接触应力、表面粗糙度、粗糙表面参数等因素对金属圈密封性能的影响规律。搭建密封试验台对金属圈的泄漏率进行测量，获得了金属圈实际泄漏率随法向载荷的变化规律，仿真结果与试验规律趋势一致。

关键词： 波形板异形柱   梁柱节点   可恢复功能   抗震性能   有限元分析  

摘要： 为发展波形板钢异形柱的配套梁柱节点，并满足结构震后功能修复和抗倒塌性能的需求，提出一种可恢复功能屈曲约束型波形板异形柱-梁连接节点。通过有限元软件ABAQUS对3组节点算例进行拟静力分析，研究关键构造参数对节点抗震性能的影响，并提出节点承载力简化计算公式。结果表明，新型节点属于半刚性连接节点，具有良好的耗能能力和延性，可以有效实现塑性铰外移，并能实现震后功能恢复。减少翼缘螺栓数量，节点的屈服荷载和极限荷载分别下降34.3%和39.3%，耗能机制以翼缘盖板摩擦滑移耗能为主，累积耗能减少38.2%。螺栓孔洞形式主要影响节点的极限荷载和耗能能力，建议悬臂梁翼缘采用长圆孔螺栓形式，有利于提升节点的耗能能力。建议翼缘盖板厚度取梁高的1/20～1/16，狗骨削弱率取0.6～0.8，此时节点可具备足够承载能力且耗能性能良好。提出的节点屈服荷载计算公式精度较高，可为节点设计提供参考。

关键词： 覆膜支架   结构设计   有限元分析   力学性能  

摘要： 为了深入探究覆膜支架的金属支架结构设计如何影响其径向支撑性、弯曲柔顺性以及植入血管后的各项生物力学表现，选择了3种不同结构（Z型、M型、U型）的覆膜支架，并通过有限元方法建立了相应的模型，随后，分别模拟了这些支架的径向支撑、弯曲和植入血管的过程，并从中提取了覆膜支架的应力、径向支撑力、弯矩以及血管应力作为关键评估参数。研究结果表明，金属支架的结构设计对其力学性能影响显著。具体而言，在径向支撑性测试中，当施加相同的径向位移载荷时，M型结构覆膜支架展现出比Z型和U型更高的径向支撑力。此外，通过增大M型结构覆膜支架的支架丝半径并减小支架高度，可进一步优化其径向支撑性能。在弯曲柔顺性方面，M型结构覆膜支架在弯曲时所产生的弯矩最小，表明其柔顺性最佳。随着M型结构覆膜支架高度增加，其柔顺性减弱，而支架丝半径的变化对柔顺性的影响相对较小。至于植入血管的压握过程中，Z型和U型结构覆膜支架产生的最大等效应力相近，且均远低于M型结构，然而，在植入血管的过程，Z型结构覆膜支架对血管产生的最大等效应力为3者中最小。重要的是，3种结构覆膜支架对血管产生的最大等效应力均未超过血管的屈服强度，确保了血管的安全性。

关键词： 高速铁路   路基不均匀沉降   路基沉降治理   模型试验   有限元分析  

摘要： 高速铁路路桥过渡段无砟轨道对路基结构变形的控制要求非常严格，为满足毫米级的线路平顺性要求并解决路基不均匀沉降问题。针对高铁路桥过渡段路基沉降特性，研究提出一种可调高轨道结构，即在轨道下预埋智能顶升设备，当路基发生沉降后通过对轨道精准顶升使其恢复至设计高程。首先使用智能顶升设备对一段足尺无砟轨道模型进行顶升试验，探究在不同沉降类型下顶升对轨道受力状态和整体工作性能的影响；接着采用ABAQUS有限元软件建立列车—轨道—可调高轨道结构有限元模型，探究沉降在治理前后对高速列车行车的影响。研究结果表明：顶升模型实验发现，轨道未出现离缝且同一位置处轨道板和底座板应变值的一致性表明顶升过程中轨道整体性能稳定，验证了顶升设备的安全性；在不同沉降工况下，轨道板应变峰值集中在轨道中心线，并随沉降幅值增加而增大；仿真分析表明，路基不均匀沉降严重影响列车行驶的安全性和平稳性，造成多项动力学性能指标超限；通过可调高轨道结构对路基沉降治理后，有效改善了沉降带来的负面影响，恢复列车动力学性能至接近无沉降状态，验证了可调高轨道结构解决高铁过渡段路基不均匀沉降问题的有效性。研究成果为高铁过渡段路基不均匀沉降整治提供了有效的解决方案，以期将过渡段路基从严格的工后沉降5mm控制指标调整回归至平稳性的基本要求。

关键词： 导纳测量   频率耦合   逆变器   宽频带信号测量  

摘要： 实现并网逆变器的导纳测量对于新能源并网稳定性分析起着关键作用。本文提出一种高精度并网逆变器频率耦合导纳的测量方法。该方法先将基于扰动注入的导纳测量过程看作是确定性分量的测量过程；通过将扰动注入后的信号看作是宽频带信号，提出了基于多项式拟合的宽频带信号确定性分量测量方法；最后，搭建了基于确定性分量的逆变器频率耦合导纳测量框架。仿真及实验结果表明，相比于现有方法，所提方法能实现宽频带信号的精确测量，在多种电网频率场景下可以准确测量出频率耦合导纳特性，对于确定性分量的测量有着很好的适用性。

关键词： 拱桥   开裂模式   悬链线理论   开裂荷载   有限元分析  

摘要： 为探究拱结构裂缝产生时机及开裂截面受力状态,基于悬链线拱桥的分析方法及理论,结合拱桥的两种开裂模式,根据临界开裂荷载状态对拱桥的开裂进行了理论研究,推导了悬链线无铰拱桥开裂荷载的解析公式。最后基于ABAQUS有限元软件,建立6 m无铰拱缩尺有限元模型,对文中解析公式进行了验证。结果表明:该开裂荷载解析公式与模型计算值较为吻合,最大误差为6.66%,证明了文中表达式的准确性与实用性,满足工程的需求。该研究可为拱桥及类似拱结构受力计算及状态评估提供借鉴参考。

关键词： 电磁学  

ISBN: (纸本)9787111764977

摘要： 本书共11章，第1章对Ansys电磁场有限元分析进行了简要叙述，并介绍了后续章节常用的电磁宏和远场单元内容；第2～4章介绍了二维静态磁场、谐波磁场、瞬态磁场分析；第5～8章分别使用标量法、棱边单元法对三维静态磁场、谐波磁场、瞬态磁场分析进行了介绍；第9章介绍了稳态电流传导分析；第10章对静电场h方法分析进行了介绍；第11章介绍了电路分析的内容。

关键词： 道路与铁道工程   钢轨脱碳层   有限元   材料非均匀特性   轮轨接触  

摘要： 钢轨脱碳层表面到基体的材料力学性能表现出较强的非均匀特性，这些性能的变化对轮轨滚动接触有较大影响。本文采用ANSYS/LS-DYNA建立了可以考虑钢轨脱碳层特性的三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型，分析了脱碳层对轮轨接触行为的影响规律。通过纳米压痕试验获取脱碳层非均匀材料弹性模量和硬度，从钢轨基体到脱碳层表层，弹性模量和硬度逐渐减小，与钢轨基体相比，脱碳层表层弹性模量和硬度分别降低了10%和34%。计算并对比了脱碳钢轨和未脱碳钢轨的轮轨接触状态，发现钢轨脱碳层对轮轨接触斑大小、黏滑区分布和法向接触应力的影响可以忽略，但对等效应力和应变、摩擦功有较大影响；考虑脱碳层影响后，最大等效应力降低20%，最大等效应变增加115%；虽然脱碳深度只有0.55 mm，但对V-M等效应力的影响深度达3.56 mm。

关键词： 波纹管   轴向刚度   结构参数   摄动法   有限元分析  

摘要： 金属波纹管是管道系统的重要部件，其轴向刚度将直接影响到管道系统的补偿能力、振动吸收能力以及系统弹性，结构参数对波纹管的轴向刚度有重要影响。本文以U型波纹管为研究对象，建立基于弹性单元体的解析模型，考虑波纹管的几何非线性，采用摄动法对波纹管轴向刚度进行计算研究，推导了包含波纹管波形结构参数的轴向刚度表达式，讨论了波纹管壁厚、波高、波距与轴向刚度的关系，利用有限元程序计算波纹管的轴向刚度，验证了环壳解析模型的准确性。研究结果表明，在其它结构参数不变的前提下，波纹管的轴向刚度随着壁厚的变大而单调增大、随着波高的增加而单调减小，而随着波距的变大，波纹管轴向刚度先是逐渐减小再缓慢增大，其中壁厚对波纹管轴向刚度的影响最为显著，波距的影响最微弱。研究结果可为管道系统中金属波纹管的正向设计提供有益理论指导。