关键词： 超高性能混凝土(UHPC)   空心方桩   抗弯性能   有限元分析  

摘要： 采用超高性能混凝土(UHPC)制备了空心方桩试件,研究了不同钢纤维掺量(1.5%、2.0%、2.5%)及空腔灌注C30普通混凝土对试件抗弯性能的影响,并基于2.0%钢纤维掺量,建立了有限元模型,在此基础上开发了APPM参数化插件,通过改变试件的长径比、壁厚比得到了大量样本数据,预测了不同长径比及壁厚比对试件抗弯承载力的影响。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,试件的抗弯性能提高,空腔灌注C30普通混凝土对试件的极限抗弯承载力具有提高作用;随着长径比与壁厚比的增加,试件的抗弯承载力呈下降趋势;有限元模拟结果与试验结果一致性较好;训练的机器学习模型可有效预测试件的抗弯极限承载力;长径比对试件的抗弯承载力影响,最大占比达到了81.7%。

关键词： 吊舱推进器   延迟分离涡模拟   非定常流场   水动力噪声  

摘要： 为研究吊舱推进器非定常流场和诱发的声场结构,采用DDES耦合FW-H方法,对其开展了高精度非定常数值计算.结果表明:由于吊柱诱发的强烈动静干涉作用,使螺旋桨至吊柱区域内的压力脉动幅值上升;吊舱推进器的涡量分布较为复杂,由于吊舱体的扰流作用,除螺旋桨本身产生的主、副涡外,还出现干涉尾涡结构,且主涡区向上偏移.通过计算盘面上各个声接收点处的谐波频率标准差发现,声场在浆盘面上无明显声指向性.通过设置空间曲面内的声接收点阵列,获得了吊舱推进器的声场空间分布特性.发现轴频和叶频始终是其主要频率;在螺旋桨桨盘面附近的声压脉动无明显指向性,但在空间曲面上,轴频和叶频的分布特征明显,存在有明显形状的高低值区;在吊舱推进器后方,声压逐渐衰减,但叶频处能量衰减趋势小于轴频处.

关键词： 硬磁软材料   光滑应变技术   磁致变形   有限元   磁活性聚合物  

摘要： 光滑有限元基于光滑应变技术,在进行数值积分时避免使用等参变换,在模拟软材料大变形问题具有一定的优势。建立了基于光滑应变技术的硬磁软材料大变形模拟的数值格式,给出了数值格式中所需要的应力张量和本构张量。采用该数值格式研究了不同长高比下的硬磁软材料梁在外部磁场激励下的弯曲特性,得到的磁载荷-位移曲线和试验结果进行了对比;模拟了含有不同残余磁场方向分布的硬磁软材料结构在外磁场作用下的形态演化过程,计算的最终变形形态与试验结果进行比较。计算结果表明:采用该数值格式得到的结果与试验结果吻合较好;在不受约束的前提下,硬磁软材料内部残余磁场方向突变处变形较大。研究结果可为由硬磁软材料组成的软体机器人和智能柔性结构的力学分析与变形调控设计提供参考。

关键词： 玻璃钢管道   地质沉降   复合材料   有限元  

摘要： 【目的】相比于常规金属管道,玻璃钢管道具有强度高、质量轻等优点,目前已逐渐在油气田站场集输领域投入应用。作为埋地管道面临的常见地质灾害,地质沉降对埋地玻璃钢管道的安全运行具有较大威胁,分析地质沉降作用下玻璃钢管道力学性能变化规律及其影响因素,有助于对保障其安全服役提供理论指导。【方法】采用有限元软件ABAQUS,考虑玻璃钢管道管材的多层非线性各向异性,建立埋地玻璃钢管道模型。基于Hashin失效准则研究不同缠绕角度、沉降量、土壤环境下玻璃钢管道基材与纤维压缩、拉伸初始化准则最大值的分布规律。【结果】在地质沉降作用下,基材的压缩、拉伸初始化准则最大值相应大于纤维的压缩、拉伸初始化准则最大值,基材破坏模式对管道整体性能的影响更大;不同铺层缠绕角度工况下,隔层角度为土30°时管道失效系数最低,更有利于管道安全服役;管道各项失效系数的峰值均位于沉降过渡区中部位置附近及过渡区与沉降区交界处;土壤环境的改变对管道中间层失效系数影响最大。【结论】利用ABAQUS复合铺层模块能够较好地模拟玻璃钢复合管材的特性,相关结果可为玻璃钢管道铺层缠绕选型与地质沉降工况管道安全情况分析提供理论依据。

关键词： 不同修复材料   锲状缺损   应力分布  

摘要： 探讨下颌第一前磨牙不同角度楔状缺损的患者,在临床的治疗当中,采用不同嵌体材料修复的临床优势所在。方法 通过CBCT扫描取得下颌第一前磨牙原始数据,借助Mimics 17.0、Geomagic Studio 13.0等软件建立不同角度楔状缺损模型及三维有限元模型,分别为30°、45°、60°组,并分别进行Vita Enamic(VE)嵌体(A)、Lava Ultimate(LU)嵌体(B)修复,以未进行修复的楔状缺损模型作为对照组(C),再利用Abaqus 6.14有限元软件进行应力分析。结果 研究发现,相同嵌体材料修复不同角度楔状缺损模型剩余牙体组织的Von Mises应力峰值降低幅度有一定不同,但在统计学上无明显差异。从相同角度楔状缺损模型剩余牙体组织的Von Mises应力峰值来看,LU嵌体修复Von Mises应力峰值更低。从相同角度楔状缺损模型嵌体修复体Von Mises应力峰值来看,LU嵌体修复的应力峰值也较低。结论 采用VE嵌体、LU嵌体材料进行修复,能显著改善缺损处应力集中情况,均具有较高的应用价值,且LU嵌体材料能够更好的对患牙的应力进行分布。

关键词： 高层建筑   塔式起重机   有限元分析   应力   变形   施工技术  

摘要： 动臂塔式起重机在超高层建筑施工中起着举足轻重的作用,如何在施工过程中确保其安全,成为沿海地区超高层建筑施工的难点。以沿海地区某超高层建筑施工为背景,建立动臂塔式起重机有限元模型,模拟分析在不同风荷载作用下塔式起重机应力、变形等;分析塔式起重机支座反力对主体结构的影响。分析结构表明,在较高风荷载作用下,起重臂和标准节应力及位移虽然均在安全范围内,但仍需采取技术措施确保其安全;在最大风荷载作用下,支座反力对主体结构的影响较小,满足设计要求。

关键词： 桥梁工程   下穿   有限元分析   位移  

摘要： 新建公路桥下穿既有铁路桥,会对铁路桥墩及基础产生附加影响。文章以国道307新建公路桥梁下穿石太铁路桥梁为例,分析计算公路桥梁施工过程对铁路桥梁的影响。利用Midas GTS有限元分析软件建立计算模型,通过三种荷载组合方式,对比分析了铁路桥梁桥墩竖向位移、纵向位移、横向位移的变化,求得公路桥梁施工过程中铁路桥梁桥墩产生的最大位移值及其发生阶段。

关键词： 轻量化   预制混凝土   有限元分析   钢筋  

摘要： 针对传统钢筋桁架混凝土叠合板自重大、运输成本高等问题,提出了一种轻量化的预制混凝土叠合楼板设计方法,该设计采用钢筋桁架与细石混凝土的免拆底模组合技术。通过运用有限元模拟方法对该叠合楼板的力学性质进行了深入分析。研究成果表明,在施工过程中,该叠合楼板主要保持弹性状态,并满足平截面假设。通过有限元分析得出在混凝土遭受较大拉伸损伤的区域,钢筋网与钢筋能够保持弹性,并与混凝土实现有效的协同作用。

关键词： 单搭接   复合材料沉头接头   螺栓预紧力   承载试验   2D DIC   有限元分析  

摘要： 根据ASTM 5961试验标准设计了复合材料单搭沉头螺栓接头试件,通过试验和仿真分析了螺栓预紧力水平对其静拉伸性能影响规律。试件为准各向同性铺层的碳纤维环氧树脂层合板,试验过程中利用非接触全场应变测量系统2D数字图像相关技术(DIC)对沉头板表面应变场数据进行了采集。基于ABAQUS/Standard隐式分析模块建立了复合材料单搭沉头螺栓接头的静拉伸三维有限元模型,分析了螺栓预紧力和摩擦系数对沉头孔周挤压应力的影响规律。结果表明:当接头承受拉伸载荷时,沉头孔周区域受螺栓挤压损伤最为严重;增加螺栓预紧力可提高螺栓孔2%变形的承载强度,但对接头极限承载强度的提升效果较小。有限元应力分析表明,增加螺栓预紧力或增大层合板之间的摩擦系数均有利于减轻孔周应力集中程度,提高复合材料单搭沉头螺栓接头的承载性能。

关键词： 风扇叶片   复合材料   损伤修复   有限元分析   知识库  

摘要： 随着航空技术的快速发展,复合材料的应用范围也随之快速扩大,复合材料部件的维修任务量呈逐年上升的趋势。目前,维修手册是飞机维修工作的主要依据,其中的零件图大多是二维的,这样的图样并不能直观提供零部件内部的完整信息。文中以航空发动机复合材料风扇叶片为研究对象,针对不同位置和尺寸的损伤模式设计针对性的维修方案,并建立相应的数字化模型,采用有限元分析方法对不同损伤和维修方案的效果进行评估,进而构建一个针对复合材料风扇叶片的维修方案知识库。