CFAST焊点模型在车身CAE分析中的应用

利用CFAST模拟焊点建立某A级轿车白车身模型,并进行弯扭刚度和模态分析。通过有限元分析结果与试验结果对比研究,结果表明CFAST单元模拟焊点在向车身弯扭刚度分析中与试验误差在5％以内;在模态分析中,1阶弯曲和扭转模态与试验结果误差也在5％以内。     

洪湾水道主航道桥荷载试验有限元分析

以广东珠海洪湾水道主航道桥为工程背景,通过Midas/Civil软件对桥梁进行建模,以此为基础,对桥梁进行内力计算和自振特性分析。结果表明：最大主梁应力在跨中附近,距3^#桥塔约218m,最大值为58.6MPa;主梁最大竖向位移发生在跨中截面,为0.429m;两个桥塔的最大弯矩均发生在桥塔根部,4^#桥塔最大弯矩为136 795 kN·m, 3^#桥塔最大弯矩为135 659 kN·m; 4^#和3^#桥塔的最大顺桥向偏移分别为0.159m和0.148m。桥梁第1阶振型为主梁纵飘+主梁一阶反对称竖弯,前9阶振型以主梁纵飘、竖弯和橫弯为主,未出现主梁扭转和桥塔弯曲模态。     

铝合金车身平台的基础性能关联性研究

本文中根据模态理论推导出铝合金车身平台的静态刚度、轻量化系数和各阶模态参量之间的定量关系,为前期策划阶段的铝合金车身平台的轻量化设计和性能目标设定提供指导。然后基于有限元模型,提取前50阶模态参数并计算得到铝合金车身平台弯、扭刚度和轻量化系数的近似解,与有限元分析的解的误差仅为4.32%,1.85%和1.78%。由此得出,铝合金车身平台的静态柔度可用各阶模态柔度贡献量之和来逼近。同时发现对弯曲(扭转)刚度贡献量最大的模态阶次即为对应的1阶弯曲(扭转)模态,这一结论可作为弯、扭模态识别的重要途径。最后依据有限元分析和模态理论得到的弯、扭刚度和轻量化系数与试验值进行对比,可明显看出模态理论算法的误差比有限元分析小,弯、扭刚度和轻量化系数的模态理论算法的误差分别为1.85%,1.82%和1.89%。     

飑线风作用下大跨度斜拉桥模态特性实测研究

为表征雷暴风对大跨度斜拉桥的作用，以苏通大桥监测数据为基础，开展了飑线风作用下大跨度斜拉桥模态特性实测研究。首先，基于短时平稳假设，分析了飑线风的实测风场特性，探究了桥梁抖振响应与风速的相关性，并刻画了其在风速突增与下降过程中的差异；然后，计算了不同时段内主梁实测竖向、侧向和扭转加速度的功率谱密度，并分析了飑线风对主梁振动频谱的影响；最后，采用随机减量法，开展了飑线风作用全过程大跨度斜拉桥的模态参数识别，获得了桥梁的模态频率与阻尼比，从而研究了飑线风对大跨度斜拉桥模态参数的影响。研究结果表明：主梁抖振响应均方根与风速呈非线性正相关，飑线风前端与后端风场对桥梁抖振响应的影响总体类似；在飑线风作用时段内，大跨度斜拉桥各阶模态对应的振动能量相较其他时段更为显著；多阶竖弯、侧弯和扭转模态的频率随风速的增加而增加；阻尼比受风速影响较大，各阶模态的影响规律不尽相同；主梁1阶竖弯和1阶侧弯模态的阻尼比随风速的增加而增加，而1阶扭转模态的阻尼比随着风速的增加而减小。     

整体式桥台曲线箱梁桥的动力特性研究

针对整体式桥台曲线箱梁桥的结构特点,运用结构分析软件ANSYS的APDL语言实现多模态反应谱法的自动迭代,以简化该类桥梁的动力特性分析。对该类桥梁的计算模型及影响其动力特性的主要参数进行了分析,通过动态时程分析法比较了迭代多模态反应谱法的可行性和准确性。结果表明:该类桥梁不存在纯粹某一方向的振型;1阶横弯、1阶纵弯和3阶竖弯分别对横、纵和竖向的振型贡献最大;1阶横弯和1阶纵弯频率受台后土及桩侧土密实度的影响最大,其次是地震激励频率和桥宽;3阶竖弯频率基本不受各种参数的影响;迭代多模态反应谱法可以作为该类桥梁抗震计算的一种估算手段。     

结构体系对多塔斜拉桥抗震性能的影响分析

以嘉绍大桥6塔斜拉桥为研究对象,详细分析了刚性铰以及塔梁纵向约束形式对6塔斜拉桥动力特性和地震反应的影响特点.分析结果表明:(1)刚性铰的设置对多塔斜拉桥主梁的1阶对称侧弯振型频率和1阶对称扭转振型形状影响较大,但对于多塔斜拉桥地震反应影响很小;(2)塔梁纵向约束形式主要改变多塔斜拉桥主梁的竖弯和侧弯刚度,随着纵向约束增强,主梁竖弯和侧弯振动频率增加,并且部分振型形状发生明显改变;(3)全漂浮体系的位移反应过大,而全固结体系的内力反应过大;(4)部分约束体系的位移反应很小,边塔和中塔的内力反应亦较小,而次边塔的内力反应则过大.因此,刚性铰的设置对多塔斜拉桥抗震性能影响很小,而塔梁纵向约束形式则对其抗震性能产生重要影响.     

设缝墩多塔斜拉桥动力特性分析

设缝墩多塔斜拉桥是一种新的结构体系。建立设缝墩和整体墩斜拉桥有限元模型,分析比较两个模型自振频率与振型。结果表明,两个模型的一阶振型相同,均为主梁反对称竖弯+塔墩反向纵弯+纵飘;设缝墩斜拉桥相比整体墩斜拉桥模型,其基频降低16%,说明设缝墩多塔斜拉桥纵向柔度明显增大,适应纵向变形,有利于结构抗震和温度作用。     

基于isight响应面模型的白车身轻量化研究

在保持车身结构性能不变的情况下,对白车身进行灵敏度分析,根据灵敏度分析结果,选取58个零件厚度作为设计变量,在isight中采用优化拉丁超立方方法对样本采样,对白车身弯扭刚度及1阶扭转模态进行分析,采用1阶响应面方法建立白车身弯扭刚度、1阶扭转模态及质量近似模型,近似模型拟合优度值R2均大于0.9,具有高可信度,最后通过近似模型优化方法 SQP(Sequential Quadratic Programming,序列二次规划法)完成白车身减重。优化后的弯扭刚度及1阶扭转模态都达到设计要求,在材料不变的情况下,质量减轻约23.6kg;基于isight多学科优化方法结合相应有限元分析软件在车身减重方面具有很好效果。     

大跨度自锚式斜拉-悬吊协作体系桥模型试验研究

某跨海大桥主通航孔为主跨800m的自锚式混合梁斜拉一悬吊协作体系桥，通过模型试验对该新桥型的静力性能和动力特性进行了详细的研究，与基于有限元理论的计算结果进行了对比，试验结果与理论结果相吻合；分析了辅助墩、混合梁对该体系的动力影响：边跨增设辅助墩后，协作体系的各阶频率都有所增大，能改善协作体的1阶竖弯和1阶侧弯频率。能抑制桥梁在风载作用下的侧向位移；采用混合梁结构形式，使主梁自振频率均增加，提高了全桥的竖弯和横弯刚度，为自锚式斜拉一悬吊协作体系桥的设计和力学性能研究提供参考依据。     

对桥梁抗风规范斜拉桥基频近似公式的改进

其于理论推导与国内外大跨度斜拉桥实桥分析统计资料,拟合出了形式更加简单、而且具有较高精度的斜拉桥基频(一阶竖弯和扭转)估算公式。与现行规范公式比较,推荐一阶竖弯频率估算公式不仅估算精度高,而且在表达形式上与扭频估算公式相统一,更能体现出结构竖弯频率与扭转基频这二者之间的内在联系,是对桥梁抗风规范基频近似公式的一次极好的改进。与国内外诸多大桥有限元动力分析对比结果表明,推荐公式对400m以上跨径的双塔斜拉桥动力分析具有较强的实用性和准确性,能更好地指导工程实践。     

预应力混凝土先简支后连续梁桥加固效果分析

在分析一座预应力混凝土先简支后连续工字梁病害情况和加固措施的基础上,通过设置相应的荷载试验工况,对其采用改善主梁抗弯性能和结构横向受力整体性的加固措施进行了研究,获取结构在试验荷载下的应变和变形参数,并将其与理论计算值进行比较,对其加固效果进行了评价。结果表明：采用增设横隔板和梁底粘贴预应力纤维薄板加固措施对改善桥梁结构的受力性能是有效的。     

现浇空心板梁桥梁底纵向开裂分析与加固

现浇钢筋混凝土空心板梁桥在我国的桥梁建设中应用广泛,但是当宽跨比较大时容易出现梁底纵向开裂的问题。该文以空心板梁桥实际工程为研究背景,采用有限元软件Midas FEA,利用三维有限元方法对桥梁横向进行受力分析,得出结果为:宽跨比较大的空心板梁桥,其横向受力特征明显,在荷载作用下,板梁承受较大的横向弯矩。并根据裂缝的位置与成因提出了相应的加固措施与防治建议。     

全体外预应力节段预制拼装连续梁桥承载能力足尺模型试验

芜湖长江公路二桥引桥首次采用了全体外预应力节段预制拼装连续梁桥,这一新型结构可采用工厂化预制,机械化安装,适应工业化建造,可显著提高建造效率,有效控制工程质量。为了对这种结构的受力性能进行全面研究,开展了全体外预应力节段拼装连续梁桥足尺模型试验。试验以背景工程5×40 m结构为原型,采用"1跨+1/3跨"的试验梁设计方案模拟连续梁特性。开展了施工全过程的同步测试,对梁体变形、结构应力和体外束应力变化进行了测试分析,并针对节段拼装连续梁的跨中断面开展了极限承载性能测试,分析了试验梁在极限破坏过程中变形、裂缝发展、体外束应力增量、主梁应力应变等结构响应。结果表明：采用"1跨+1/3跨"的设计方案能较好地反映连续梁的结构性能;施工过程中节段梁处于较好的弹性状态,跨内断面的纵向应力分布与体内束箱梁有很大区别,跨中断面纵向应力分布更为均匀;极限加载过程中,裂缝首先在弯矩最大断面附近接缝处出现,并形成一条主裂缝,沿着接缝逐渐向顶板发展,截面的受压区高度不断减小,结构的变形、顶板混凝土的压应力和体外束的应力也随之增大,最终因顶板混凝土压溃而丧失承载能力,试验梁实测承载能力为其设计承载能力的1.21倍;在极限加载过程中,体外预应力的最大增量为298 MPa。该新型结构的承载能力破坏过程为一个缓慢的延性变化过程,具有较好的安全储备,符合桥梁结构设计的要求。     

双层钢桁梁斜拉桥振型模态及地震响应特征研究

为研究典型双层钢桁梁斜拉桥的振型模态及地震动响应特征,建立了三维精细化有限元模型,并选取1条人工波和4条天然波分别作为输入地震荷载以模拟双层钢桁梁的地震响应过程。结果表明,桥梁整体为长周期结构体系,一阶自振周期为8.11s,基本振型特征为主梁横弯、主梁纵飘和横飘、反对称横弯。不同地震波作用下桥梁主要结构的位移峰值、内力峰值等分布规律基本一致;然而,由于人工波、El Centro波等含有更加丰富的长周期成分,对应工况下的结构动力响应相对偏大。此外,竖向正弯、竖向反弯及水平横弯等3种变形模式下,结构最大拉应力主要分布在腹杆与纵梁连接垫板、腹杆及焊接板等区域。不同地震波作用下的斜拉索轴力响应趋势均呈宽U形分布。     

高墩大跨度连续刚构桥空间动力特性分析

连续刚构桥动力特性是桥梁结构动力分析的前提和基础。以一高墩大跨度连续刚构桥为研究对象,运用有限元软件ANSYS建立其有限元模型,分析其结构参数对动力特性的影响。分析表明：1）主梁刚度增大,各阶振型频率也随之增大,且侧弯和竖弯振型的频率变化较为明显,对纵飘振型影响较小;2）桥墩刚度的变化对侧弯和纵飘频率影响较大,而对竖弯频率影响相对较小;3）纵向约束弹簧刚度对竖向和横向各阶频率无任何影响,但是可以显著增加纵向频率。     

马鞍山长江公路大桥三塔悬索桥钢箱梁设计特色

马鞍山长江公路大桥左汊主桥为三塔两跨悬索桥,其主梁采用钢箱梁结构.根据结构受力合理、施工方便、节省材料等原则设计了钢箱梁.横隔板采用空腹桁架式结构,既满足结构受力要求,又可减轻结构重量、便于施工;在中塔位置采用下横梁与钢箱梁不等高的固结设计,使下横梁内力及钢箱梁应力满足设计要求;塔梁固结设计增大了钢箱梁的竖向刚度,减小了中塔顶主缆的不平衡水平力;在标准节段与塔梁固结段设置变高段使塔梁固结位置应力传递匀顺;将锚拉板与钢箱梁内纵腹板连为一体并伸出钢箱梁顶板,桥面荷载直接通过纵向腹板及横隔板耳板传给吊索,避免了设置复杂的吊索锚固加劲构造及吊索锚固耳板与桥面板间直接承受拉力的焊缝.     

空间缆索自锚式悬索桥动力特性及刚度影响规律

空间缆索自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上,同时由于主缆的空间特性,与地锚式悬索桥及传统平面索相比,其动力性能存在很大的差异.针对青岛海湾大桥大沽河航道桥建立非线性空间有限元模型,对其动力特性及结构刚度影响规律进行了分析.结果表明,该桥振型基本合理,具有密布的频谱;作为自锚式悬索桥其整体刚度较低,固有周期较长;单柱式桥塔的横向刚度较弱,横向振动出现较早;另外,由于缆索横向间距较小,刚度较小,前10阶振型中有5阶索振.各振型受结构刚度的影响不同,主缆刚度主要影响悬索桥的1阶竖弯及扭转,加劲梁竖向刚度对加劲梁1阶竖弯及加劲梁扭转振型影响较大,横向刚度主要影响悬索桥的加劲梁横向振型,扭转刚度主要影响悬索桥的1阶扭转振型;主塔纵向刚度主要影响悬索桥的纵飘振型;横向刚度主要影响索塔的1阶横向振型.     

钢纤维混凝土与钢结合梁桥面板等效板单元模型及其应用

基于拉压等效与弯曲等效方法，提出了钢纤维混凝土与钢结合梁桥面板换算为单一材料等效板单元的计算模式，导出了等效板单元的厚度和弹性模量的计算式。可方便地采用一般的有限元程序对结合梁桥进行空间分析。对一座实际的钢纤维混凝土与钢结合梁桥进行了空间应力分析及静载试验。     

简支变连续小箱梁负弯矩区施工优化研究

在传统的简支变连续小箱梁施工过程中,小箱梁负弯矩区过多的张拉槽口及扁锚锚具限制了箱梁预制与钢束张拉的效能。为简化箱梁顶板浇筑施工流程及降低后续顶板负弯矩张拉作业强度,本研究以上海S7公路(月罗公路-宝钱公路)新建工程为依托,创新性地提出大槽口与新型圆锚锚具工艺,并对其展开标准化试验研究,试验表明张在拉过程中钢锚垫板纵向位移变化较小且张拉前后混凝土外观良好,充分论证了该优化方案具有较好的实践应用性。该优化方案能进一步提高工程建设的质量与效率,同时也为桥梁预制拼装技术的发展提供一定的实际工程经验。     

加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响研究

为研究加劲索布置和刚度对三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,以蒙华铁路洞庭湖大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立模型,分析设置主塔交叉索,塔、梁加劲索和塔顶水平加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,并对加劲索不同布置形式下其刚度变化对动力特性的影响进行参数化研究。结果表明:加劲索对侧弯频率几乎没有影响;设置主塔交叉索对扭转频率有一定的提升,而设置塔、梁加劲索和设置塔顶水平加劲索对此几乎没有影响;加劲索能够大幅提高三塔斜拉桥的竖弯频率,且在相同刚度条件下,设置主塔交叉索对三塔斜拉桥竖弯和纵飘频率的提升最大,设置塔顶水平加劲索次之,设置塔、梁加劲索最小。