关键词： 细观模型   有限元   混凝土   骨料   塑性损伤模型  

摘要： 依托有限元仿真用混凝土塑性损伤原理模拟混凝土二维三相模型,以python语言为基础,根据蒙特卡洛和瓦拉文-富勒级配确定骨料的比例和投放位置,分析了不同骨料类型及不同骨料投放比例对混凝土整体性能的影响。结果表明:骨料的类型、分布位置、比例都对混凝土性能损伤的发展路径有很大的影响,同时影响着应力-应变曲线极值应力。骨料所占比例过大会出现由于初始损伤过多产生大范围损伤,比例过小则会因刚度不足而难以有效发挥骨架作用;骨料边界较为突出的情况下容易出现应力集中现象,损伤过早出现,降低整体的稳定性。进而针对这一结果给出了合理可行的实操建议。

关键词： 高速列车   制动系统   表面微织构   粘滑振动   接触行为  

摘要： 高速列车在制动过程中出现的低频粘滑振动现象给制动系统的安全性和稳定性构成了极大的挑战,因此,降低或抑制制动过程中的粘滑振动对于提高列车安全运营具有重要意义。为此,通过在摩擦块表面设计了一系列不同数量的平行微织构,并结合有限元仿真和试验分析,研究了其对粘滑振动的抑制效果。结果表明,表面微织构能改善盘/块界面接触状态,增加实际接触面积,使接触应力分布均匀,降低磨损并提高界面贴合稳定性。在所设计的微织构参数范围内,粘滑振动强度随表面微织构数量的增加而降低,其振动形式由不规则粘滑振动逐渐转为近简谐振动。因此,改善摩擦界面接触状态是降低粘滑振动强度的主要因素,良好的界面贴合度和轻微的磨损有助于实现粘滑振动的有效抑制。研究成果可为抑制高速列车制动系统粘滑振动的摩擦界面调控方案提供一定的理论依据和应用指导。

关键词： 地铁   盾构   小角度   群桩   有限元分析   现场监测  

摘要： 结合盾构掘进施工引起的地层变形机理,针对砂层内地铁盾构隧道小角度、近距离侧穿高铁桥梁群桩过程中的变形机理进行研究。分析盾构到达桩前、盾构到达桩时、盾构通过桩时、盾尾脱出时、盾构通过桩后,地铁盾构隧道对高铁桥梁的影响机理,并据此提出隔离桩措施、地层加固措施、隔离桩+地层加固3种高铁桥梁的保护方案。采用三维数值模拟计算的方法对不采取保护方案及采取上述3种保护方案条件下,分别对盾构隧道侧穿高铁桥梁群桩的全过程进行模拟分析。研究结果表明:盾构隧道侧穿高铁桥梁,在区间不采取保护措施、单独采取地层加固或隔离桩措施的情况下,高铁桥的变形均超过控制标准;采用隔离桩+地层加固措施后,高铁桥的变形均小于控制标准;经过方案比选,最终采用隔离桩+地层加固的设计方案实施。现场实施时,进行全过程监测,监测结果与数值计算基本一致,验证了高铁桥梁保护方案的合理性。

关键词： 大纵坡   荷载试验   有限元分析   应力   位移  

摘要： 架桥机是预制梁在架设时使用最多的机械,但近年来用架桥机在使用前未进行承载力荷载试验引起的工程事故频发,因此本文以新岭头大桥为背景,基于有限元分析计算和荷载试验对架桥机的性能进行分析。结果表明:通过架桥机承载力荷载试验实测值与有限元分析的理论值比较可知,架桥机的刚度和强度均满足使用要求,该架桥机可适用于大纵坡预制T梁架设。

关键词： 高强度螺栓   端板攻丝   有限元分析   拉剪复合受力   设计方法  

摘要： 针对端板攻丝高强度螺栓连接复合受力及变形特点,以其端板攻丝和螺栓牙体咬合受力机理为研究对象,分别进行单个螺栓不同拉剪比下连接件单调加载试验及有限元参数分析,研究了攻丝端板厚度、螺栓规格和摩擦面与拉力方向夹角等参数对连接件承载力的影响。试验结果表明:单向受拉时,承载力和变形与传统螺栓连接的基本一致;单向受剪时,M20螺栓攻丝板厚为16 mm时,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形且攻丝连接件早期滑移量较小;拉剪复合受力时,随着摩擦面与拉力方向的角度从30°增大到60°,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。结合有限元参数分析得到,端板攻丝高强螺栓连接从剪切破坏转变为受拉破坏时,摩擦面与拉力方向的临界角度在45°~52.5°之间。根据试验结果与有限元参数分析分别得到端板攻丝高强度螺栓拉剪复合受力摩擦型连接和承压型连接的承载力设计曲线,结果表明:摩擦型连接可仍按现行规范方法进行承载力计算;对于承压型连接,分别引入端板攻丝高强度螺栓连接单向受拉和单向受剪承载力修正系数,给出了承载力计算式,可为工程设计提供参考。

关键词： 共享铁塔   挂载连接件   挂载数量   拟静力试验   有限元分析   理论模型  

摘要： 为研究挂载数量对挂载连接件承载能力和刚度的影响,设计了单挂载与双挂载两种挂载连接件。通过单调拟静力试验研究挂载连接件的承载能力、刚度及其破坏模式,采用有限元软件分析了螺栓直径、钢管宽度、双板件厚度、抗滑移系数和螺栓预紧力对单/双挂载连接件承载力和刚度的影响。结果表明:单/双挂载连接件的破坏模式均为钢管底部加劲肋处断裂,双挂载连接件的极限承载力和初始刚度相比于单挂载连接件分别增加了108.48%和104.27%,可通过加强钢管的上下端部提高连接件的承载力;当抗滑移系数小于等于0.1时,单挂载连接件出现滑移破坏,当抗滑移系数小于等于0.15时,双挂载连接件出现滑移破坏,在其他参数下连接件均未出现滑移破坏;相比于螺栓预紧力和抗滑移系数,螺栓直径、钢管宽度和双板件厚度对连接件的承载力和刚度影响更大;推导出的连接件极限承载力和极限位移计算公式可为同类工程设计提供参考。

关键词： 复合材料水下平台   强度   仿真计算   缠绕角   挠度  

摘要： 设计了一种复合材料水下平台,简要概述了其结构要点,基于Patran软件建立了水下平台有限元模型,进行了两种工况下平台强度仿真计算,并探讨了壁厚和缠绕角对平台强度和挠度的影响。分析结果表明:缠绕角相同时,随着浮筒壁厚减小平台挠度增大;壁厚相同时,随着缠绕角变小平台挠度减小。最终确定水下平台在浮筒壁厚10 mm、缠绕角±30°时挠度为0.151 m,最大应力为60.2 MPa。该方案在满足使用要求的同时减轻了水下平台质量,也为水下平台复合材料工艺设计及制造奠定了一定基础。

关键词： 甲烷水合物   黏土矿物   双电层   电学特性   分子动力学   有限元数值模拟  

摘要： 含天然气水合物泥质沉积物的电学特性是反演水合物饱和度、渗透率等储层参数的重要物理性质。甲烷水合物形成对黏土矿物颗粒表面电学性质的影响机制尚不明晰,制约了对骨架颗粒表面电导及沉积物电性参数的准确建模和计算。提出分子动力学(MD)与有限元(FE)数值模拟相结合的新方法,基于Gouy-Chapman-Stern(GCS)理论建立无/含水合物-蒙脱石-Na Cl溶液体系的MD和FE数值模型,探讨甲烷水合物形成对蒙脱石表面双电层性质和表面区域电势分布的影响规律及机理。研究结果表明:(1)利用MD模型可获得含水合物条件下蒙脱石表面双电层中Stern层和扩散层的厚度以及溶液中离子的扩散系数,为FE模型提供双电层结构参数与离子运动参数,基于FE模型可分析蒙脱石表面区域电势分布特性;(2)蒙脱石表面形成稳定致密的钠离子层与界面水层,甲烷分子无法在蒙脱石表面生成水合物,因此水合物不影响Stern层而仅侵占部分扩散层区域;水合物形成过程中“排盐效应”使溶液的盐离子浓度增大,对扩散层中Na+产生排斥作用,使扩散层中的部分Na+进入Stern层,导致扩散层变薄;水合物的生长降低了溶液中离子的扩散系数;(3)水合物对扩散层的侵占使得扩散层部分区域的相对介电常数发生变化,引起该区域中电势的非均匀分布;水合物的存在不影响Stern层内的电势分布,但被水合物侵占的扩散层部分相对介电常数变小,引起扩散层内平均电势的升高;随着水合物与黏土颗粒表面距离的增加,平均电势逐渐降低。研究结果可为认识含水合物泥质沉积物中骨架颗粒的电学特性、量化颗粒表面电性参数提供理论和模型基础。

关键词： 模具挂架组件   有限元分析:屈服强度  

摘要： 模具挂架组件是吹瓶机最重要的组成部分之一,模具吹瓶时,气压对模架产生作用力,该分析采用SolidWorks软件建立三维模型,并将各个零部件组成装配图,利用SolidWorks Similation进行有限元分析,将分析得到的最大应力数据和材料屈服强度进行对照,查看是否符合设计强度要求。

关键词： MEMS   环形谐振陀螺   双U型梁   热弹性阻尼   有限元分析  

摘要： 对于MEMS环形谐振陀螺而言,品质因数是一个关键的技术指标,在真空条件下热弹性阻尼是影响品质因数的主要因素。因此,针对带有拓扑梳齿的双U型环形陀螺,首先分析了其结构形式和工作原理。其次研究了热弹性阻尼机理,对双U型环形陀螺热弹性阻尼进行了理论研究。同时借助有限元方法对热弹性阻尼进行了仿真分析,探索了结构参数对环形陀螺品质因数的影响。对不同结构参数的陀螺进行实验测试。仿真分析与实验测试结果表明,增加单环内径,减小单环环宽,减小中央圆盘的半径和减小支撑梁梁宽方式都可以降低陀螺热弹性阻尼,从而提高陀螺的品质因数。合理调整陀螺结构参数可以使陀螺品质因数在一定参数条件下达到十万量级。所提分析方法对降低热弹性阻尼,提高陀螺品质因数具有指导意义。