关键词： 极地船舶   船舶碰撞   新型舷侧结构   耐撞性能   有限元分析  

摘要： 极地船舶在行驶过程中发生碰撞会导致船体结构造成损伤，严重威胁船舶的生命力，因此提高船舶的抗碰撞能力对极地勘探及运输发展具有重大意义。针对传统加筋结构难以进一步提升其吸能效率，提出一种新型帽形结构。基于船舶碰撞理论和有限元数值方法，分析了舷侧的能量吸收-撞击深度曲线和破损情况，总结了不同结构的耐撞性能。结果表明，当撞击船的量级比被撞船大时，被撞船的破坏模式以压溃为主。在不增加结构重量的前提下，将常规舷侧结构改良为新型舷侧结构后，舷侧结构的防撞性能会大幅提高。极地船舶舷侧上有封闭区域可以提升舷侧的防撞性能。结果可为极地船舶结构设计提供一定的参考。

关键词： 降雨   边坡稳定性   有限元   Geostudio  

摘要： 影响边坡稳定性的因素有地质条件、地下水位、降雨、坡度、土的力学参数等,其中降雨是边坡失稳的主要诱发因素之一。本文采用Geostudio数值模拟中SLOPE/W模块与SEEP/W模块对边坡进行稳定性模拟计算,采用的方法为极限平衡法。研究内容为在计算出天然边坡无降雨条件下的安全系数之后在进行降雨工况模拟,在持续10天降雨303mm/d的情况下对不同坡度的边坡进行模拟,根据模拟结果显示,边坡的安全系数先急剧下降接着趋于稳定,且边坡的安全系数受坡角的影响,表现为随着坡角度数的增加,边坡的安全系数会逐渐减小;降雨过程中边坡孔隙水压力的大小与降雨时间呈正相关,由于基质吸力的影响,坡表在初始状态下存在负压,降雨一天后,坡面下部及坡脚处的孔隙水压力由负转正,且随着降雨历时的增加,坡体内部的孔隙水压力逐渐增大。

关键词： 预应力钢带   自攻螺钉   胶合木   试验研究   有限元分析  

摘要： 针对胶合木拼接节点易发生上搭接半梁木材受弯劈裂破坏的问题，提出一种新型预应力钢带-自攻螺钉胶合木拼接节点，并进行了轴压荷载下的抗弯试验研究，得到试件裂缝发展情况及破坏形态，并基于弯矩-转角曲线分析了该新型节点的力学性能。试验结果表明：节点破坏模式主要为水平斜向自攻螺钉的拔出破坏，肩角处裂缝得到了明显限制，该新型节点的承载力是完整胶合木梁的72.5%,相比于无水平斜向自攻螺钉的胶合木拼接节点梁，其抗弯承载力提高11.3%。针对自攻螺钉实体模型运算复杂、效率较低的问题，提出一种实体模型和简化模型的组合建模方法，基于试验结果验证了模型有效性，并提出一种完全简化建模方法，进一步提高了计算效率。

关键词： 桩板式挡土墙   土压力   河道整治工程   有限元  

摘要： 桩板式挡土墙因结构简单、安全可靠、施工便捷、工程造价较低，适用于临河建筑多、沿河市政管线密集、施工与用地矛盾突出的河道整治工程。很多河道整治工程中将桩板式挡土墙布置在软黏土地基中，桩土间力学特性复杂。目前通常采用以库伦主动土压力理论为基础的计算方法，得到的土压力与实际存在一定的误差。文章采用三维有限元方法，模拟土体的非线性、土体与结构之间的接触与摩擦、以及复杂加载的过程，研究桩板式挡土墙后的土压力分布。结果表明，桩板式挡土墙的土压力分布与朗肯土压力分布接近，回填土按一次性加载与分级加载计算的拉裂缝深度及总土压力基本相同，但分级加载计算的土压力呈非线性分布。成果可为桩板式挡土墙的设计提供技术支撑。

关键词： 索-梁-膜结构   张拉式天线   非线性动力学   有限元分析   结构参数优化  

摘要： 索-梁-膜组合的张拉式复合结构，具有收纳比高、质量轻、刚柔耦合等特点，是空间可展天线发展方向之一。为研究索-梁-膜天线复杂柔性结构的非线性动力学特性，考虑预应力因素的影响，对一种新型的索-梁-膜张拉式天线进行非线性动力学特性分析和结构参数优化。基于非线性动力学理论，采用温度-结构预应力导入方法，建立了预应力作用下的天线展开机构非线性动力学模型。在此基础上，分析不同的预应力、材料参数和结构几何参数对天线展开机构动力学特性的影响规律。结果表明，天线固有频率随着预应力、拉索直径、梁截面面积的增大而增大，随着薄膜厚度的增大而减小，并给出了材料参数的优选值。根据敏感度分析结果，基于多目标遗传算法(MOGA)，进行了天线结构参数优化分析。该结果为该构型天线样机研制提供理论和工程应用基础。

关键词： 有限元仿真   空心电抗器   遮雨帽   温度场  

摘要： 为解决空心电抗器因局部温度过高而易引发过热、起火烧毁等故障的问题，提出一种基于有限元仿真的电抗器遮雨帽结构参数优化方法。首先，利用COMSOL有限元软件，根据某空心电抗器样机的参数，建立了空心电抗器流场-温度场三维仿真模型，获得电抗器温度场和流场的仿真结果。通过分析电抗器加装遮雨帽和隔音罩前后温度和空气流速分布变化，给出了这种情况下电抗器温升增加明显的原因。通过分析单层遮雨帽与双层遮雨帽结构下电抗器的温度场仿真结果，确定双层遮雨帽结构更有利于电抗器散热。通过采用正交试验设计的方法，使用有限元仿真模型，获得了不同结构参数的双层遮雨帽下电抗器温度场仿真结果。实验获得了最佳的双层遮雨帽结构参数，结果表明，在最佳的结构参数下，电抗器最高温度下降了9℃,优化方法对电抗器遮雨帽的结构参数优化具有重要的参考意义。

关键词： 架空层   支撑胎架   有限元分析  

摘要： 现代建筑钢结构应用广泛、施工过程需要适配性较高的临时支撑措施以满足设计条件。基于某项目大跨度架空层钢结构施工实际应用情况，研究针对性地设计了一组支撑胎架系统，该方案综合考虑了结构稳定性、承载力及施工便利性，通过有限元分析验证了设计的可行性。研究结果表明，所提出的胎架系统设计方案能够有效提高施工效率，降低施工成本，同时确保了施工过程中的结构安全。

关键词： 股骨颈基底部骨折   有限元分析   股骨近端防旋髓内钉   股骨颈动力交叉钉系统   生物力学  

摘要： 背景:股骨颈基底部骨折生物力学稳定性差,治疗方案与传统股骨颈骨折有所差别,目前临床上治疗青年股骨颈基底部骨折的手术方案仍未达成统一。目的:通过有限元分析比较股骨近端防旋髓内钉与股骨颈动力交叉钉治疗股骨颈基底部骨折的生物力学特征。方法:首先使用Mimics Medical 21.0软件提取健康青年女性志愿者右侧股骨CT数据建立初步模型;然后将该模型导入Geomagic Wrap 2021软件进一步光滑处理;利用SOLIDWORKS 2021软件建立股骨颈基底部骨折模型、股骨近端防旋髓内钉模型、股骨颈动力交叉钉模型并进行装配;最后将装配后的模型导入Workbench 2021 R1软件进行生物力学分析。结果与结论:(1)应力分布:股骨近端防旋髓内钉组股骨模型应力分布主要在骨折线附近及股骨内侧,应力峰值为151.90 MPa;股骨颈动力交叉钉组股骨模型应力分布主要在骨折线附近,应力峰值为290.74 MPa;股骨近端防旋髓内钉内固定应力主要分布在螺旋刀片及主钉近端,应力峰值为102.95 MPa;股骨颈动力交叉钉内固定应力分布主要由支撑棒向两边延伸,应力峰值为184.69 MPa;(2)总位移:股骨近端防旋髓内钉组股骨模型最大位移为4.032 3 mm,股骨颈动力交叉钉组股骨模型最大位移为4.648 9 mm,最大位移均位于股骨头;股骨近端防旋髓内钉组内固定与股骨颈动力交叉钉组内固定位移峰值分别为2.709 4 mm与3.130 3 mm,两组内固定位移均主要集中在内固定近端,逐渐向远端递减;(3)提示在股骨颈基底部骨折的模型中,无论是股骨模型还是内固定模型,股骨近端防旋髓内钉相较于股骨颈动力交叉钉应力分布更分散、应力峰值更低、股骨头位移更小,生物力学稳定性更优。

关键词： 圆钢管约束型钢混凝土   高强钢   轴压性能   有限元分析  

摘要： 将高强钢应用于圆钢管约束型钢混凝土柱中，不仅可以避免局部屈曲问题，还能有效提高构件的力学性能，充分发挥组合结构的优势。采用ABAQUS软件建立了轴压荷载作用下圆钢管约束型钢混凝土短柱的有限元分析模型，分析了钢骨形状、钢骨强度、钢管强度、混凝土强度及含钢率等参数对配置高强钢的圆钢管约束型钢混凝土柱轴压性能的影响规律。在此基础上，对圆钢管约束型钢混凝土柱各部件的荷载贡献值与峰值状态下截面应力进行了深入分析。研究结果表明：圆钢管约束型钢混凝土柱的轴压承载力随着钢管、钢骨及混凝土强度的增加而提高；钢管通过与混凝土之间的摩擦提供轴向承载力，但其值与钢管强度和混凝土强度无关；此外，钢管还通过对混凝土的约束效应间接影响构件的轴向承载力，钢骨形状通过改变混凝土约束面积影响构件的轴压性能，钢骨强度的提高会增加钢骨的荷载贡献值，进而影响构件的承载力；在相同含钢率的情况下，钢管强度的提高对构件轴向承载力的提升作用大于钢骨强度的提高。

关键词： 双曲砖拱屋盖   砌体结构   加固措施   有限元模拟  

摘要： 通过对中国现存双曲砖拱厂房的介绍，说明了双曲砖拱的特点以及受力方式，梳理了既有双曲砖拱存在的部分问题。以某既有双曲砖拱厂房为例，结合该厂房的检测鉴定报告以及相应结论，提出了具体的加固措施。通过数值模拟，证明了此既有双曲砖拱厂房已不能继续受力，同时分析了静载工况下加固后双曲砖拱厂房各结构构件的受力规律。研究表明，增设圈梁、扶壁柱、钢拱支撑和更换钢拉杆能够提高结构整体的稳定性，使各结构构件应力分布更为均匀。