关键词： 桥梁与隧道工程   隧道式锚碇   夹持效应   有限元分析   承载能力   Mohr-Coulomb准则  

摘要： 为了衡量隧道锚夹持效应发挥作用的大小,本文通过分析隧道锚的承载特性,提出用隧道锚的夹持效应系数和峰值承载力作为夹持效应指标,并利用Mohr-Coulomb准则对二者的表达式进行了推导;对普立特大桥隧道锚进行了有限元分析,通过对其应力、塑性区等指标的分析来计算其夹持效应指标来对其适用性和准确性进行验证;对不同位移状态下的夹持效应系数进行分析,并结合位移、荷载、承载力和夹持效应系数对隧道锚的设计提出建议。研究结果表明:公式计算结果、有限元分析结果及现有研究结果间的误差小于10%,所得公式具有良好的适用性和准确性;在荷载不变的情况下,隧道锚的夹持效应系数随着承载力的减小而呈增大趋势,说明适当降低隧道锚的承载力有助于夹持效应发挥作用,隧道锚也更满足其保护环境、资源节约的特点。研究结果可为隧道锚的设计提供依据。

关键词： GIL   有限元分析   时域   频域   感应电压  

摘要： GIL在运行过程中,不可避免的存在感应电压,为研究GIL外壳感应电压,本文以国内某工程GIL为案例,展示了GIL壳体以及抱箍的感应电压计算方法研究及三维有限元仿真分析,推导了相关有限元分析计算的公式,进行了三维有限元仿真计算。针对正常工况以及短路工况下的壳体及抱箍的感应电压,分别在频域以及时域进行了仿真分析。并通过实地测量GIL外壳感应电压,与理论计算值进行比对,验证了频域/时域分析有限元计算方法的准确性。

关键词： 生物力学   股骨远端截骨术   膝外翻   有限元分析   膝关节  

摘要： 目的研究膝外翻股骨远端截骨术(DFO)中股骨远端不同截骨角的生物力学特征。方法采集1例典型的有症状股骨髁上畸形的膝外翻女性志愿者MRI及CT影像数据,构建膝外翻的骨-关节三维有限元模型,并建立7个不同截骨角度的矫形术后模型。对膝外翻模型的股骨远端机械轴外侧角(mLDFA)、胫骨近端内侧角(MPTA)、胫骨-股骨机械轴夹角、力线通过距离进行测量。观察分析膝关节伸直位状态下内外侧间室关节接触力再分布、关节软骨与半月板应力。结果力线通过距离受矫形角度影响明显,在矫形6°~7°时跨过50%界线。胫骨-股骨机械轴夹角受矫形角度影响,其在矫形5°~6°逐渐转为负值。MPTA不受矫形角度影响。mLDFA受到矫形角度影响,矫形角度每增加1°,mLDFA也随之增加1°。冠状面截骨角度为7°时,胫骨-股骨机械轴通过膝关节间隙冠状面的48.6%处,膝关节内外侧间室关节接触力分布为外侧40%、内侧60%,内外侧间室关节软骨应力分布最均匀,膝关节股骨侧软骨外侧间室应力峰值5.2 MPa、内侧5.5 MPa,胫骨侧外侧间室应力峰值6.0 MPa、内侧6.2 MPa。结论DFO治疗膝外翻时截骨角度对内外侧间室关节接触力再分布、软骨应力具有显著影响。矫形后胫骨-股骨机械轴经过胫骨平台中点略内侧,呈轻度内翻时,关节软骨应力分布更为均衡,内外侧间室关节接触力分布接近人体正常膝关节状态。

关键词： 有限元分析   十字形焊接接头   超声冲击处理   缺口应力集中系数  

摘要： 基于ABAQUS有限元分析,将钢十字形焊接接头形状参数和超声冲击参数与缺口应力集中系数建立直接联系,分析不同参数组合下超声冲击处理效果以及冲击后缺口应力集中系数的变化,拟合得到焊接接头超声冲击处理后缺口半径ρ、凹槽深度h、缺口应力集中系数K_(t)的计算公式。结果表明,该公式拟合程度较好,可用于预测超声冲击处理后十字形钢焊接接头的缺口应力集中系数。

关键词： 锻压机   机械臂   冲孔   轻量化   最大变形   等效应力  

摘要： 以一款80 MN的锻造液压机为研究对象,针对其工作时毛坯件的冲孔工序,设计了一种大型环锻件冲孔专用机械臂,以替代人工操作。为了保证机械臂的设计满足强度和刚度要求,对机械臂进行了静力学分析,以验证设计方案的合理性。分析结果表明:机械臂的强度满足材料要求,但仍有较大的优化潜力,因此,利用响应面法对机械臂进行轻量化设计。根据静力学分析结果筛选出4个尺寸参数作为优化变量,以最大变形及等效应力为约束条件、总重量最小为目标,建立数学模型。通过优化筛选出候选点,对其尺寸进行圆整后重新分析,对比后显示质量减轻了421 kg,减重比例达15.22%,优化效果显著。

关键词： 结构模型   悬索桥   人行天桥   舒适度   有限元  

摘要： 文中阐述了人行悬索桥舒适度评估的重要性和必要性,以某人行天桥工程为例,建立了人行悬索桥的有限元空间模型,在行人荷载激励作用下进行自振特性和加速度分析,旨在对基于有限元模型的人行悬索桥舒适度进行研究,为同类型人行悬索桥舒适度评价提供参考。

关键词： 超弹性   有限元建模   本构模型   非线性弹性   力学性能  

摘要： 超弹性材料因其优异的力学性能,在工程科学、医疗、人体工程学和制造等领域具有非常广泛的应用。该文将研究不同受载情况对变形血管力学性能的影响,预估动脉损伤的风险程度。结果表明,2阶多项式(Polynomial)模型可精确描述血管组织的力学行为,随着外载荷的增大,动脉组织发生的形变和承受的应力均显著增加,动脉损伤的风险越大。研究成果为超弹性材料的工程制造、医学辅助治疗提供全新思路和方法,具有重要的意义。

关键词： 地铁车站   换乘节点   破除施工   有限元分析   沉降变形   内力分析  

摘要： 随着轨道交通的发展,线网密度将会越来越大,导致换乘车站越来越多。新建换乘车站与既有车站衔接成为一个重要的设计内容,施工破除既有运营车站墙体成为一个重要关键的技术,一方面要保证既有线路运营安全,另一方面要保证既有地铁结构的受力在正常范围之内。以新建某地换乘车站为例,运用ANSYS有限元分析软件模拟凿除换乘节点侧墙的施工,求得既有结构的变形和内力变化,从设计和施工方面提出相应的技术措施。

关键词： 本征正交分解   神经网络   有限元分析   舞动特征   塔线体系  

摘要： 针对塔线体系下覆冰八分裂导线的舞动特性,通常采用有限元法(FEM)获取舞动响应,但是FEM往往会花费大量时间,获取舞动响应的时间成本巨大,有限模型搭建难度大、类型繁多,同时也必须考虑动力学求解中计算不收敛等棘手问题。因此,获得不同参数、工况下的舞动响应比较困难。该文提出了一种混合代理模型,该模型能基于本征正交分解(POD)和人工神经网络(ANNS)实现舞动响应的快速预测。将FEM得到的舞动响应组合成快照矩阵,然后基于POD方法得到快照矩阵的POD模态基系数和POD模态;使用3种代理模型(BPNN、RBFNN、CNN)预测POD模态基系数,线性组合预测的POD模态基系数和POD模态,实现舞动响应的快速预测;还对比了3种混合模型下(POD-BPNN、POD-RBFNN、POD-CNN)的预测误差,预测时间。结果表明:3种混合模型均能快速、准确地得到目标响应,并且POD-RBFNN混合模型的误差更小;快照数量达到60个,基本可表征出全部样本的特征。

关键词： 双曲拱坝   封拱温度   有限元分析   等效应力法  

摘要： 拱坝内部应力对安全性影响较大,坝体内部过大的温度应力易引起较大的安全隐患。本文以陕西省东庄水利枢纽工程混凝土双曲拱坝为研究对象,考虑不同工况下的坝体温度应力变化,使用有限元等效应力法分析封拱温度对坝体最大主应力和位移的影响,通过拱冠梁截面应力对比有限元法和有限元等效应力法的差别,进而得到最佳的双曲拱坝封拱温度场,确定合理的封拱方案,可为碾压混凝土高拱坝封拱温度场的设计提供参考。