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。

关键词： 融雪车设计   关键部件   有限元分析   结构简化   强度刚度  

摘要： 为应对冬季积雪清理设备不足、融雪剂污染及高运行成本的问题，基于现有热融化技术，设计了双燃烧器移动式融雪车。该设备利用燃烧器加热融雪箱底部的水，将积雪投入融雪箱后与之接触逐步融化，融化后的雪水通过溢流口和排水管进入城市地下水系统。该设计采用边梁式三段车架与桁架结构融雪箱。使用SolidWorks对融雪车各部件进行建模，并通过ANSYS对车架和融雪箱进行强度和刚度分析。在有限元分析中，将部分模型简化为Beam和Shell单元，减少单元数量约84%，以降低计算成本。利用车架在满载弯曲、制动和转向工况下不同动载荷系数，使用质量点和加速度模拟惯性力，对其强度与刚度进行分析；对融雪箱则采用静水压力与远程力模拟内部雪水和燃烧器的作用力。仿真结果表明，车架所受最大应力为109.21MPa，低于屈服强度339.45MPa；融雪箱的最大应力为178.64MPa，且整体应力分布均匀，在安全范围内。有限元分析结果验证了融雪车结构的可行性，同时为在计算能力有限的条件下分析大规模模型提供了一种新思路与方法。

关键词： 混合配筋自复位节段拼装桥梁   有限元分析   抗震性能  

摘要： 为了进一步了解该施工技术在现代桥梁建设中的应用效果,本文以某桥梁工程为例,通过有限元分析的方式,模拟分析了混合配筋自复位节段拼装桥梁抗震性能.首先,简单介绍了某路桥工程的基本情况,然后以此为基础,通过桥梁结构模型的构建,进而模拟分析了竖向轴压比、钢管壁厚、初始预应力、核心混凝土强度、耗能钢筋配筋率等不同工况条件下桥梁的抗震性能,以期为混合配筋自复位节段拼装桥梁建设提供参考.

关键词： 网格变形   反距离加权函数   子网格   径向基函数   贪心算法   修匀法  

摘要： 为了提高网格变形的效率， 提出一种基于逐点修匀的反距离加权函数(IDW)插值网格变形方法(简称Ball-IDW方法). 根据网格拓扑关系， 以每个内部节点为中心构造子网格系统， 将整体网格分解为多个局部子网格; 通过在中心节点到子网格的边界上添加辅助插值节点， 增强IDW方法的保形能力; 遍历所有内部节点， 利用逐点修匀的方式进行迭代， 直到满足收敛条件; 当网格变形幅度过大时， 通过递归二分法修正中心节点的位移防止单元交叉， 提高方法的鲁棒性. Ball-IDW方法的计算过程是显式的， 不需要求解任何线性方程， 因此具有较高的计算效率. 通用实例结果表明， 与径向基函数方法和IDW方法相比， Ball-IDW方法在质量更高的前提下， 计算效率分别提高20%～85%和10%～80%， 解决三维问题时的变形能力提高2倍.

关键词： 桥梁   支架施工模拟   等效补偿节点力法   单向支承   有限元   脱空   接触  

摘要： 本研究旨在简化桥梁支架施工过程模拟中节点单向支承接触计算问题。鉴于当前没有专门针对桥梁支架单向支承模拟的精确算法,且常用的接触力算法,如节点约束法和罚函数法等,存在计算量大或精度及收敛性不足的问题,创新提出等效补偿节点力法,通过提前施加或撤除约束,并同时施加等效的补偿节点力,以有效抵消因提前改变约束所产生的影响,从而得到理论精确解。通过自研软件实现了该算法,并与商业有限元软件进行对比以验证其可靠性及效率优势。依托此方法开发的有限元计算软件已在柳州跨座式单轨、杭衢铁路、宁宣铁路等多个项目成功应用。结果表明:(1)该方法能更真实地模拟结构受力状态,不仅有效规避了搜索临界接触状态的复杂性,而且解决了接触力求解不精确的问题;(2)与成熟商业软件对比,该方法结果可靠、计算效率高;(3)该方法对计算效率的提升,随模型复杂度的增加而增加。

关键词： 旋挖成孔灌注桩   沉降特性   有限元数值模拟  

摘要： 通过有限元数值模拟分析了旋挖成孔灌注桩的沉降特性,介绍旋挖成孔灌注桩在地基处理中的应用和重要性,通过对旋挖成孔灌注桩的工作原理和施工过程进行分析,确定影响其沉降特性的关键因素.利用有限元方法建立旋挖成孔灌注桩的数值模型,并进行参数敏感性分析.详细讨论桩径、桩长、土壤类型和荷载等因素对旋挖成孔灌注桩沉降特性的影响.通过实例分析和图表展示,揭示不同因素对旋挖成孔灌注桩沉降特性的影响程度和变化规律,总结研究成果并提出进一步研究的方向.

关键词： 智慧电网   无线电能传输系统   匝间短路   有限元分析  

摘要： 针对实际应用中，无线电能传输系统线圈绝缘损坏，造成匝间短路，进而对系统性能造成影响的问题，利用Comsol Multiphysics有限元法建立平面螺旋型无线电能传输系统，参数化短路点，分析发射线圈发生不同匝数短路、不同位置短路时，发射线圈和接收线圈间耦合系数和空间磁场分布的变化。结果表明：随着短路匝数比的增加，线圈的自感、线圈之间的互感会逐步降低，但是发射线圈与接收线圈之间的耦合强度却呈现出增加的趋势，这将导致串-串拓扑结构的无线电能传输系统的输出功率迅速下降；当发射线圈的短路位置从内圈向外圈移动时，耦合强度会先降低后增加，因此串-串拓扑结构的无线电能传输系统的输出功率会先增加后减小。

关键词： 综合管廊   深基坑   土钉支护   Midas GTS  

摘要： 以泗水县某跨河综合管廊明挖深基坑工程为背景,利用Midas GTS建立深基坑开挖施工和土钉支护的有限元模型,对受力、变形特性等进行计算分析,并与现场变形监测结果进行对比.结果表明,采用土钉对该综合管廊深基坑进行支护可完全满足施工要求,同时有限计算方法能有效地应用于相关深基坑的支护设计中.

关键词： 混凝土   有限元   相场理论   断裂特性   Concrete   Finite Element   Phase Field Theory   Fracture Characteristics  

摘要： 混凝土是以砂浆与骨料为主要成分的一种非均质、准脆性复合材料，断裂失效是工程中的常见问题，相场法是近年来兴起的一种新型断裂模拟方法，实现了裂纹的萌生、扩展、分叉、融合，在模拟复杂裂纹形态上展现出巨大优势。本文基于相场理论方法通过ABAQUS软件对混凝土梁断裂性能进行模拟研究，首先，验证相场法的相场特征宽度l0和网格尺寸h的敏感性；其次，验证了混凝土梁断裂裂纹形态、内部力–裂缝张口位移响应曲线(P-CMOD)与文献模拟结果的稳健性；最后，模拟分析五种不同厚度的混凝土梁的断裂性能。结果表明相场法适用于混凝土梁厚度的断裂研究。

关键词： 中国聚变工程实验堆(CFETR)   热-机械耦合   有限元分析  

摘要： 水冷固态陶瓷增殖剂包层实验模块为中国聚变工程实验堆（CFETR）候选包层模块，为了考察其能否满足用于演示和验证包层相关技术的设计要求，采用CATIA三维建模软件对结构进行了各部件合理建模及简化，并利用ANSYS有限元分析方法对简化后的模型在40 MW聚变功率下进行了热-机械耦合分析。分析结果显示，包层各部分材料的最高温度均未超过温度极限，温度场前提下各部件结构的应力只有部分满足SDC设计标准，对未满足标准的结构进行合理优化，优化后仿真结果显示均满足设计要求。有限元计算结果为结构进一步优化提供参考及数据支撑。