高桩码头横梁极限承载力有限元分析

结合某实际工程,利用通用有限元分析软件ANSYS对某高桩码头的预应力横梁进行了极限承载力分析.采用分离式建模方法建立钢筋混凝土有限元模型.利用Solid65单元模拟混凝土、Link8单元模拟钢筋,根据Houde的粘结滑移理论,应用非线性弹簧单元(Combine39)组成界面单元模拟钢筋与混凝土之间的非线性粘结滑移关系.通过逐步加栽的方式,计算确定了横梁的开裂荷载和极限承载力.     

采用ANSYS 5.7的海底管线起吊过程非线性有限元静力分析

海底管线安装过程中经常采用对接起吊法,在这一过程中管线应力状态较复杂,管线的变形属于大位移几何非线性变形,同时还要考虑管线的双层结构.本文采用有限元分析软件ANSYS5.7模拟管线的起吊过程,采用ANSYS5.7提供的点点接触单元(Contact 52),浸没管单元(Pipe59),直管单元(Pipe16)对管线起吊过程进行接触非线性和几何非线性有限元分析,得到了较为满意和直观的结果.计算结果可以给出指定起吊高度情况下的管线内管、外管的应力分布以及管线和海底泥面接触点的位置,进而可以校核起吊过程中管线内、外管的强度和稳定性是否满足要求.为海底管线起吊对接计算提供了一种新的思路和方法.     

桩水平承载力实用非线性计算方法研究——NL法

本文以大量的桩基水平静载荷试验实测资料为基础,提出了一种水平土抗力与深度、位移的函数关系以及水平地基反力系数与土质指标的函数关系,并且利用相似原理,将非线性有限元的数值计算转化为简单的查表计算,建立了桩在水平荷载作用与的一种新的非线性计算方法－ＮＬ法,通过３９根桩的实例计算,表明ＮＬ法具有较可靠的精度和较强的实用性。     

船舶裂纹轴非线性振动特性仿真研究

为研究船舶裂纹推进轴的非线性振动特性,本文基于三维有限元单元法建立含有裂纹的船舶推进轴系有限元模型,并研究其模态特性及其单位阶跃非线性振动特性。计算结果表明,由于裂纹的存在,推进轴一阶模态频率将有所下降,并且振型发生较大的变化。在同样脉冲作用下,位移响应峰值将更大,裂纹轴振动频率将有所下降。     

水平承载大直径管桩工作性状的有限元研究

为了进一步了解大直径管桩在水平力作用下的工作性状,文中基于有限元方法对水平承载桩的受力变形进行了模拟分析,考虑到土体的非线性因素以及桩-土界面的接触特性,引入了界面接触单元,利用惩罚函数的算法对其工作性状进行了综合分析,并分析了在分级加载作用下的桩身内力的分布模式和变化规律。     

水下结构数值计算中面体单元连接技术及力学试验研究

结合有限元分析软件ANSYS对大潜深、大开口观察窗壳体结构模型的静态力学性能进行了数值分析及试验研究。计算模型考虑了材料非线性、几何非线性的影响。球壳采用面单元建模,观察窗窗座采用体单元建模,减少了计算规模,节省了计算时间。针对这2种不同自由度单元的连接,采用了不同的面体单元耦合技术,讨论了它们对静态力学性能结果的影响,在此基础上进行了试验研究。试验表明,本文所建立的有限元模型和计算策略准确可靠,可供设计时使用。同时也表明了在数值计算中采用MPC接触方法的面体单元耦合技术精度更高。     

平台支撑的潜艇平面舱壁的极限强度分析

借助国际通用的大型非线性有限元分析软件,对潜艇内部以加强平台取代水平横桁的平面舱壁结构的极限强度进行了非线性的有限元分析.阐述了单元及网格尺度的选择和求解控制策略;求得了结构的应力、应变分布规律;以及探讨了结构极限承载能力、破坏模式、塑性破坏机理.模型试验结果表明,试验值与有限元分析计算值吻合良好.     

船闸闸首非线性有限元计算分析

在船闸下闸首工程的结构计算分析中,考虑地基土体材料的非线性特性,采用非线性有限单元法,对嘉陵江新政船闸下闸首进行了计算分析研究。运用ANSYS10.0通用计算软件,建立了三维非线性弹塑性有限元模型,采用D-P准则对闸首的回填土和地基土体进行计算,经对嘉陵江新政船闸闸首在不同工况下的应力和应变分布特征进行分析比较,验证了模型的正确性和实用性。     

基于NL法的水平受荷桩非线性有限元分析

NL法是在总结国内外多种计算方法的基础上，依据大量桩基水平静载荷实测资料提出的一种新的桩基水平承载力非线性计算方法，并被港工桩基规范列为主要计算方法。但由于非线性计算的复杂性，因而限制了该方法的推广应用。通过将NL法与有限元法相结合，探讨了水平承载桩非线性受力特性分析的简捷、精确方法。该方法引入非线性弹簧模拟桩间土对桩单元的水平抗力，建立了基于NL法的桩土相互作用的接触非线性有限元模型。实例分析表明：计算结果与实测结果及规范中结果具有良好的一致性，可用来分析相似原理不能计算的问题，便于工程设计应用。     

加筋板的双重非线性分析

本文综合工程实际的需要,对船体加筋板结构进行了双重非线性有限元分析。采用Prandtl-Reuss流动理论,具体导出了加筋板在双重非线性状态下理想弹-塑性和强化材料的单元刚度矩阵;用增量切线刚度法-迭代法相结合的混合解法来提高求解精度;对单剛、等效节点力的计算,均采用Gauss积分法和进行分层精度判别来节约机时和内存。     

基于ABAQUS二次开发的索单元

基于大型通用有限元分析软件ABAQUS计算平台,利用该软件提供的用户单元子程序UEL接口,以悬链线单元为基础,推导了迭代分析公式,向ABAQUS中添入悬链线单元的刚度矩阵及等效荷载列阵,扩充ABAQUS单元库,使悬链线索单元用于ABAQUS有限元分析,并采用Fortran语言开发了接口程序,研究结果表明,所研制的接口程序开发思路正确,计算精度满足要求。     

有限元程序生成系统及其在工程中的应用

本文介绍了一个全新的有限元软件--有限元程序生成系统(FEPG)的设计方法和程序结构.有限元程序生成系统可以根据通用的数学原理和有限元素法规则,采用部件化和人工智能的方法,像推导数学公式那样利用计算机自动生成有限元程序.有限元程序生成系统突破了现有的有限元软件仅仅适用于某一特定领域研究的限制,适应于所有需用有限元方法求解的微分方程.目前,有限元程序生成系统已经应用于超导、电磁场、石油勘探、结构工程、交通、水利、船舶力学、液固耦合及流体力学等方面的研究.     

压力集中型预应力锚索剪应力有限元分析

在详细分析压力集中型预应力锚索结构特征基础上,利用有限元软件进行模拟和分析该种锚索受力特征。在分析中采用整体式初应变方法来考虑混凝土和钢筋(即将混凝土和力筋划分为不同的单元来考虑),而预应力的施加是通过给锚索单元一个初始的应变。通过分析得到锚固段剪应力的分布特征,它主要与锚索弹性模量、灌浆体弹性模量、灌浆体半径、锚索半径、灌浆体泊松比这几个参量有关。最后,为了便于工程直接应用,综合以上几方面的影响因素给出压力集中型预应力锚索计算锚固段剪应力的理论公式。     

斜拉桥索塔与索梁锚固区局部应力分析

混凝土斜拉桥索塔、主梁常采用预应力混凝土结构,在强大的索力和预应力共同作用下,索塔、索梁锚固区受力十分复杂。针对索塔、索梁锚固区的受力状况进行研究,对优化锚固区细部构造及预应力钢束的布置均有重要意义。以一座独塔混凝土斜拉桥为例,运用有限元方法对索塔、索梁锚固区进行了空间应力分析,总结了锚固区的受力特点。     

基于CATIA V6的船舶结构有限元网格方法

CATIA作为一款通用的工业设计软件,在许多制造行业得到了广泛的应用。随着V6版本较之V5版本进一步的提升了结构模型转换FEM平面单元的能力,CATIA目前已能够实现船体结构模型直接生成有限元网格。通过深入应用CATIA V6,依靠软件强大的三维建模功能,能够极大的减少船体结构划分有限元网格工作的工时。同时利用关联设计复用以往模型,进一步提高FEM模型的生成效率。甚至能够为实现船舶结构设计CAD/CAE一体化的目标提供了具有可行性的研究路径。因而本文通过分析CATIA软件生成有限元网格机制,结合船舶结构有限元分析对生成网格的要求特点,确定了具有实践性的结构建模与网格划分方法。最后通过实践案例予以验证,结合网格质量检查与优劣势分析,基于CATIA平台为船舶结构快速生成有限元网格提供了一种较为高效的方法。     

求解外域辐射和散射声场的分形有限元方法

应用二级分形有限元方法计算了外域声场.用一人工边界把外域声场分为两部分,人工边界以内使用常规有限元方法,人工边界以外的无限大区域使用分形有限元方法.使用分形有限元方法,一方面形成几何自相似网格使得相邻层之间的单元刚度矩阵和质量矩阵具有非常简单的关系,另一方面引用自动满足无限远辐射条件的全域插值函数把节点自由度变换为一组广义坐标,因而计算量可以大大减少.数值计算结果表明:该方法对于计算无限大外域声场是有效的.     

船舶初步结构设计模型向有限元模型的转换技术

针对目前船体结构规范计算、有限元分析和生产建模过程中存在的重复建模的问题,研究了船舶初步结构设计模型向有限元模型转换中的几项关键技术,提出了模型转换的方法,开发了模型转换软件,并在16 500t液化气船上进行了局部应用,收到了一定的效果,值得进一步推广应用。     

纤维系缆动刚度特性研究

随着海洋油气开发向深海转移,新型绷紧式系泊系统凭借其在深水应用中表现出的诸多优越性而倍受关注。文中对聚酯纤维系缆的应力应变关系进行了考查,基于弹性模量的经验公式,推导出无量纲的动刚度计算公式,采用误差控制的迭代求值方式求解单根系缆动刚度。该理论计算方法较之于有限元数值计算方法更简洁快速。选取了一座工作水深为1500 m的新型单柱式（Spar）平台,计算系泊系统单根系缆的动刚度和张力,并与有限元计算结果进行对比,二者非常吻合。     

集装箱船舱口角隅应力集中系数的有限元分析的精度

集装箱船舱口角隅的应力集中是船舶结构强度的一个重要问题。随着有限元技术的发展，目前舱口角隅的应力集中系数大都可以通过有限元计算直接获得。由于有限元分析过程中存在着大量不确定性，通过控制其有限元分析各个步骤的质量来保证有限元分析的精度，已经成为一个重要的研究方向。本文利用现有有限元分析软件（ABAQUS），通过对不同模型简化方法的讨论，给出了正确计算舱口角隅结构应力集中系数的模型简化方法，并在此基础上讨论了网格尺度对应力集中系数的影响。     

MATLAB有限元方法在船舶推进轴系校中计算中的应用

船舶推进轴系安装是船舶建造中重要的一个环节，船舶轴系合理校中计算对保证轴系长期可靠运转极为重要。本文介绍了船舶轴系校中计算中常用的有限元法。依据该方法用MATLAB有限元的方法编制轴系校中计算程序，通过该程序可以计算出船舶在下水、满载或半载情况下，由于船体变形而导致轴系参数的变化。