关键词： 钢桁架   有限元分析   变形机理   抗冲击性能   破坏模式  

摘要： 圆钢管桁架在土木工程和海洋工程领域应用较多,除了承受竖向荷载外,还易遭受冲击偶然荷载作用。以偏心质量下抵抗冲击荷载的钢桁架为研究对象,利用LS-DYNA软件建立了节点冲击有限元模型。从破坏特征、冲击响应和耗能能力等方面研究了其抗冲击能力,对冲击次数、冲击速度和钢材屈服强度进行了参数分析,最后基于有限元模拟结果,提出了主管凹陷变形与转角之间的表达式。结果表明:经历多次摆锤冲击后,主管发生严重的凹陷变形,刚度显著降低;冲击速度达到3.0 m·s^(-1)时,冲击力峰值提高了84.8%,冲击区域支管节点发生挤压弯曲破坏,主管凹陷变形是主要的耗能机制。有限元模拟结果可为提高实际钢桁架的抗冲击性能提供参考。

关键词： 多物理场   流固耦合   物质点法   有限元法   增材制造  

摘要： 金属增材制造过程涉及复杂的热-流-固强耦合问题,对数值模拟算法的精度和效率提出了巨大的挑战。针对该问题,本文提出了多物理场物质点有限元法。该方法采用结构化背景网格、有限单元和物质点离散求解各物理场,通过分区求解和界面耦合的方式实现热-流-固耦合求解。对于潜在熔化区域和未发生熔化的区域,分别采用物质点和有限元离散,结合了两者在求解材料特大变形和小变形问题上的各自优势,能够在保证计算精度的前提下有效提升计算效率。数值算例表明了本文算法的热-流-固多场耦合计算精度、相比于已有算法的高效性以及物质点和有限元离散区域界面处温度和应力的连续性。本文工作为金属增材制造过程多物理场耦合问题提供了一种高效的数值模拟方法。

关键词： 切削参数   316L不锈钢   切削力   有限元分析  

摘要： 基于AdvantEdge软件建立了316L不锈钢车削加工的二维切削仿真模型,采用正交试验法和单因素试验法研究了切削参数对主切削力、进给力的影响规律,运用SPSS统计分析软件对切削力仿真值进行非线性回归分析,建立了切削力预测模型。结果表明,切削深度和进给量对主切削力和进给力的影响均高度显著,是主要影响因素;切削速度对主切削力和进给力影响均不显著,是次要影响因素;主切削力和进给力随切削深度增加近似呈线性增加,随进给量增加呈非线性增加;在试验范围内,切削力最小的最优试验方案为v_(c)=230 m/min,f=0.1 mm/r,a_(p)=0.5 mm,主切削力预测模型拟合度为97.5%,进给力预测模型拟合度为96.2%,切削力预测值与仿真值吻合较好。

关键词： 变电站   接地网   接地电阻   不均匀沉降   有限元分析   应力水平  

摘要： 变电站地基土体不均匀沉降活动较为常见,但造成接地网破坏失效却容易忽视。本研究以某220 kV变电站地基土体不均匀沉降对接地网的破坏为案例,选择有限元分析软件ANSYS软件建立了接地网和周围土体的非线性接触有限元模型,通过仿真分析,得到该变电站接地网竖向应力水平,并讨论分析了接地材料厚度、宽度、接地网埋深、不均匀沉降差量、埋土弹性模量对接地网竖向应力的影响,分析结果表明:接地网接地扁钢的厚度、减少埋深以及选择硬质土壤回填有利于降低不均沉降时接地网的最大范式等效应力。同时对该变电站土体不均匀沉降时接地网的电阻值、土壤电阻率、最大不均匀沉降量和应力进行检测和监测,发现变电站地基土体不均匀沉降活动会导致接地网裂解从而导致其接地电阻值升高研究结果为变电站土体不均匀沉降时接地网的稳定性分析和地灾的预防处理提供一定的参考。

关键词： 拓扑优化   改进BESO法   有限元分析   最小应变能  

摘要： 拓扑优化与传统尺寸优化和形状优化相比,提供了更广泛的设计灵活性,其应用越来越广泛。伴随着结构拓扑优化的发展,其优化方法也在不断进步,因此,其方法的研究凸显出重要的理论及工程应用价值。由于双向渐进结构优化方法(bi-directional evolutionary structural optimization,BESO)有很强的通用性,理论和程序实现简单,优化效率高,能够得到一系列黑/白分布的拓扑构型,正日益广泛地应用于工程实际当中。但双向渐进结构优化方法和其改进的方法在对于解决应力约束下的拓扑优化问题上一直都存在着不可忽视的问题。针对连续体结构,采用ABAQUS软件和改进双向渐进结构优化方法相结合来实现结构的拓扑优化,从而能够解决应力约束拓扑优化问题,进而证明其优越性以及应用在工程实例的可行性,详细描述BESO方法及其在工程领域中的应用,分析双向渐进结构优化方法成功的根本原因,以及相较于其他拓扑优化方法的优点,然后基于约束条件优化问题,提出约束条件与拓扑变量的关系。以结构应变能最小化为目标,利用拉格朗日方法推导出以应力约束作为约束条件,对C形夹、工字钢梁结构进行拓扑优化,验证了改进双向渐进结构优化法的有效性,提高了材料利用率,从而验证了改进双向渐进结构优化法在实际工程中的可行性。

关键词： 倒圆台形柱帽   钢木组合   倒扇环形   环向支撑   有限元  

摘要： 介绍了一种倒圆台形柱帽钢木组合模板一次成型施工技术,摒弃了木模板逐段拼接的繁琐操作过程,创新性地以双层环形木模板做竖向环撑,以斜向木枋和薄钢皮形成封闭倒扇环形钢木组合构造代替传统木模板,确保了柱帽成型后的混凝土曲面观感顺滑。同时,借助有限元软件Midas Gen优化支模体系构造,并利用REVIT三维建模软件对模板拼装过程进行动态模拟。与传统工艺相比,该技术使用构造简单、施工成本低,缩短了工期,在工程质量、安全上表现优异,对类似倒圆台形柱帽施工具有较好的推广应用价值。

关键词： 连续刚构桥   水化热   有限元分析   分层浇筑  

摘要： 连续刚构桥0#块有较大体积,在浇筑混凝土时难以控制水化热。为避免产生温度裂缝,保证0#块施工质量,借助数值模拟技术探讨了不同温控下0#块的效果,并对各参数加以优化。结果表明,优化冷凝管管径及水流水温可有效控制水化热温度;从顶板开始分层浇筑可有效减小高温区域占比;使用较大等效放热系数的模板可有效提升内部混凝土放热效率。

关键词： Midas GTS NX有限元   正洞交叉   应力分布   顶板变形  

摘要： 随着煤炭开采的技术趋于成熟,人们对开采过程中的安全问题也愈发重视。由于矿井中巷道功能类型的不同,施工过程中会出现巷道交叉的情况,唐口煤矿7307工作面施工道与7307轨道顺槽、皮带顺槽均属于交叉巷道。根据现场施工地质条件,利用Midas GTS NX有限元软件建立斜井与正洞夹角角度分别为30°,60°,90°三种工况下的有限元模型,对斜井与正洞夹角在交叉段应力场及位移场中起到的作用进行了分析,发现斜井与正洞相交角度的不同,对交叉段岩体结构的力学行为产生的影响也将不同。

关键词： 风力发电机   叶片   疲劳寿命   模态   位移   应力   应变  

摘要： 叶片是风力发电机组有效捕获风能的关键部件,其结构设计直接影响风能的转换效率,是风能利用的重要一环。运用三维建模软件建立了叶片三维有限元模型,对模型进行静态结构分析以及模态分析,进而得到叶片应力应变和振型图。仿真结果表明,叶片最大位移发生在叶尖处,同时应力主要集中于叶根与叶尖部,在工作时要尽量避开大频率,避免共振,同时运用有限元分析软件可以得到叶片参数对叶片性能的影响,从而可以对叶片结构提出相应的设计改进意见。

关键词： 普通折角管件   加强折角管件   应力值   优化  

摘要： 折角管件因其结构特点,折角处易应力集中发生破坏而导致管道破裂,所以研究折角管件的加强有十分重要的意义。本文采用通过实验和有限元分析相结合的方法,对比分析了一种由1个支撑板、4个斜半瓦构成的加强折角管件的应力分布规律,验证了加强折角管件的加强作用,并对加强折角管件的影响因素进行了研究。结果显示相比于普通折角管件,加强折角管件折角处的最大应力值下降了10.27%;加强折角管件折角处最大应力值随着斜半瓦长度的增加而降低,随着支撑板厚度的增加先减小后增加,随着支撑板长度的增加而降低。