矩形截面单箱双室箱梁的畸变效应分析

为准确研究单箱双室箱梁在偏心竖向荷载作用下的畸变效应，引入双室箱梁反对称和正对称畸变的概念，补充矩形截面单箱双室箱梁畸变研究的假定. 采用不同定义的畸变角分别描述箱梁的反、正对称畸变，用板元分析法和能量变分法分析单箱双室箱梁的畸变；采用2个参数分别描述顶板、底板和腹板上的畸变正应力分布，以适应双室箱梁正对称畸变；考虑正对称畸变对双室箱梁畸变效应的影响，比较对应单室和双室箱梁的畸变效应，研究中腹板厚度改变时双室箱梁畸变角沿梁长的变化. 研究结果表明:考虑了正对称畸变影响的单箱双室箱梁畸变正应力的解析解和有限元数值解更吻合，误差不超过8.71%；正对称畸变正应力较小，最大只占反对称畸变正应力的28.08%；箱梁中腹板能有效减弱偏心竖向荷载作用引起的箱梁畸变，可使角点处的畸变正应力降低到对应单室箱梁的49.09%；采用2个参数描述箱梁正对称畸变时各板件上畸变正应力的分布比传统方法的更合理；改变中腹板厚度可使单箱双室箱梁畸变发生明显的变化，厚度增大时畸变逐渐减小.      

流固耦合作用对螺旋桨强度影响的数值计算

为研究流固耦合作用对船舶螺旋桨强度的影响,并分析采用不同流固耦合方法所得计算结果的差异,结合实际工程,使用CFX对某船螺旋桨在特定工况进行CFD计算,并在ANSYS WORKBENCH中分别运用单向流固耦合和双向流固耦合方法对螺旋桨静应力及总变形量进行计算分析和比较,给出螺旋桨表面压力分布图,以及等效应力和总变形量随螺旋桨桨叶半径变化的关系曲线,并将二者计算结果进行对比.结果表明,采用不同流固耦合方法所得应力应变分布基本一致,最大等效应力出现在桨叶随边靠近桨毂处,叶梢位置变形最大.两种方法中采用双向流固耦合方法所得等效应力和总变形量峰值较大,且随着进速系数的增大,二者计算结果差距逐渐明显.     

考虑畸变的起重机薄壁箱梁的自由振动分析

为了提高薄壁箱梁固有频率的计算精确度,基于广义坐标原理,对薄壁箱梁的动力特性进行了分析. 首先,通过虚功原理且考虑畸变形变的影响,获取了5种高度耦合模态（延伸、弯曲、扭转、翘曲和畸变）的自由振动微分方程组;其次,考虑转动惯性运动项的影响,建立了简支边界条件下的运动学模型,获得了薄壁箱形梁自由振动固有频率的四阶代数方程,进而求得固有频率的精确解;最后,通过算例将考虑畸变的固有频率精确解与Proki? 理论以及有限元分析方法的结果进行比较,验证了该方法的有效性和准确性. 结果表明:考虑畸变效应能够更准确地反映高阶状态下薄壁箱形梁的自由振动固有频率;对自由振动的4阶固有频率进行比较,当箱形梁长度为3 m时,本文理论的相对误差相较于Proki? 理论的0.42%下降至0.38%;当箱梁长度分别为4 m和5 m时,相对误差进一步下降至0.30% 和0.40%.      

基于Reissner原理的波形钢腹板箱梁约束扭转分析

为更加合理地分析波形钢腹板箱梁约束扭转效应,考虑波形钢腹板的褶皱效应推演了翘曲正应力和剪应力计算式,应用Reissner原理建立了波形钢腹板箱梁约束扭转控制微分方程,给出了不同于乌曼斯基第二理论的翘曲系数公式. 通过简支梁数值算例验证了所推导公式的正确性,并分析了腹板厚度和悬臂板宽度变化对箱梁横截面应力的影响. 研究结果表明:相对于乌曼斯基第二理论,基于Reissner原理计算的应力与有限元解吻合更好;按乌曼斯基第二理论与按Reissner原理计算的翘曲系数的比值可达到4.70;波形钢腹板主要承担剪应力,几乎不承担翘曲正应力,而顶底板既承担翘曲正应力也承担剪应力,应对顶底板予以重视,防止斜裂缝的产生;腹板厚度增大能减小翘曲正应力;随着悬臂板宽度的增大,当悬臂板宽度比大于0.10时,翘曲正应力减小,而当悬臂板宽度比大于0.30时,总剪应力几乎无变化.      

计算模型对简支箱梁和T梁剪力滞结果影响

以剪力滞效应为研究对象,分别采用MIDAS和ANSYS两种软件配合不同的荷载形式、单元类型和网格密度对一个简支箱梁模型和一个实际简支T梁结构进行计算对比,分析了模型参数和荷载类型对所得结果的影响,为剪力滞效应的有限元分析提供了参数。研究表明:对于同一计算工况,ANSYS比MIDAS所得应力幅值略大,实体单元比板单元所得应力幅值略大,高密度网格比低密度网格所得应力幅值略大,但偏差大都在±5%以内;当腹板与顶板无承托时,对于任意荷载作用,两种软件的1倍网格板单元即可准确得到顶板的剪力滞效应;当腹板与顶板有承托时,在点荷载和线荷载作用下,可采用板单元进行顶板的剪力滞效应分析,但对面和体荷载,则需要采用实体单元进行分析,并且均可采用1倍网格密度。     

波形钢腹板组合曲线箱梁横隔板间距研究

波形钢腹板组合曲线箱梁腹板具有手风琴效应,纵向弹性模量很小,相比混凝土腹板箱梁,容易发生畸变变形,因此需要设置一定数量的横隔板减小截面畸变的影响。文章采用有限元Ansys模拟分析曲线箱梁高宽比、曲率半径对横隔板间距的影响,按截面翘曲正应力与弯曲正应力之比≤10%的原则,拟合出横隔板合理间距计算公式,对实际工程应用具有一定的参考价值。     

闭口肋加劲板屈曲临界应力计算方法

采用能量法,推导了单向均匀受压四边简支闭口肋加劲板屈曲临界应力计算方法,考虑加劲肋扭转刚度的影响,按照截面实际形心位置计算了加劲肋和母板的抗弯刚度。以苏通大桥钢箱梁中采用的梯形闭口肋加劲板为例,采用Timoshenko方法、小西一郎方法、板壳有限元法及提出的能量法进行了屈曲临界应力比较。分析结果表明：加劲板长宽比口小于1时,Timoshenko方法和小西一郎方法计算的临界应力与钢材屈服强度比值A大于能量法计算值;口在1～6之间时,Timoshenko方法和小西一郎方法计算的A值小于能量法计算值;口在3～6之间时,能量法计算值与有限元分析结果最接近,偏差在9％～25％之间。可见,采用能量法进行正交异性钢箱梁顶、底板弹性稳定分析可行。     

考虑截面剪切变形时曲线箱梁的弯扭分析

为了分析剪切效应对曲线箱梁的影响,基于薄壁箱梁弯曲理论,用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形,运用能量变分法导出考虑剪切效应及约束扭转时曲线箱梁弯扭挠曲控制微分方程组.通过分析边界条件,采用伽辽金数值法求解上述微分方程,从而得出曲线箱梁的弯扭挠曲应力表达式.数值算例结果表明,按本文公式计算出的曲线箱梁弯扭挠曲应力与实测值吻合良好,验证了本文方法的正确性;腹板的剪切变形对箱梁剪切翘曲应力影响较小,可忽略.通过分析曲线箱梁在竖向均布荷载下的整体正应力可知,剪切翘曲应力占比为15%~20%,而扭转翘曲应力相对较小,占比约为6%.     

现浇桥面板的Ⅰ形组合板-梁桥荷载横向分布试验分析

根据现浇桥面板的Ⅰ形组合板-梁桥的结构特点,通过试验与理论计算对比,研究该种组合板梁桥荷载横向分布计算方法。运用桥梁博士软件建立结构分析模型,根据理论分析与实测各种荷载工况下各片梁的挠度及应力,判断Ⅰ形组合板-梁桥的实际承载力;将ANSYS有限元法、桥梁博士刚接板梁法及试验测试结果对比研究,验证理论分析方法的可靠性,确定该类组合梁桥的荷载横向分布系数计算方法。     

考虑剪力滞效应影响的箱形梁弯曲剪应力分析

为了研究剪力滞效应对箱形梁弯曲剪应力的影响,运用微元体平衡微分方程和位移协调条件建立了考虑剪力滞效应影响的箱梁弯曲剪应力计算方法,结合初等梁理论和剪力滞翘曲解析理论导出了简支箱梁集中荷载作用下的弯曲剪应力解析解.分析表明,翘曲剪应力沿横截面流向与初等梁流向相反,翘曲剪应力对初等梁剪应力具有一定的削弱作用;翘曲剪应力在初等梁剪应力中所占比重较小,l/4截面处翘曲剪应力在初等梁中所占比重最大为2.62%,其影响可忽略不计.     

螺旋桨轴和衬套过盈联接应力数值分析研究

应用弹性力学理论和ANSYS有限元法求解螺旋桨轴和衬套过盈联接的接触应力,分别得到轴和衬套的应力分布状况.研究表明：衬套的综合应力远大于螺旋桨轴的综合应力;轴和衬套的综合应力随着衬套外径的增加而增大;有限元法考虑了轴和衬套两端的边缘效应,其求解的应力值略大于弹性力学理论方法计算结果,更接近实际情况.     

基于ANSYS的CA砂浆伤损对轨道板受力影响分析

为分析CA砂浆在不同伤损情况下对轨道板受力影响,用ANSYS模拟CA砂浆常见的剥离、板角掉块的伤损模型,在列车轴载和温度荷载作用下对轨道板进行受力分析.结果表明:CA砂浆与轨道板剥离增加了轨道板在温度荷载下的翘曲变形和板底拉应力;板角碎裂、掉块导致轨道板受力不均匀,造成了局部的应力集中,随着掉块面积的增大,应力集中加剧,降低了轨道板的服役寿命.     

新型波形钢腹板组合箱梁桥横隔板间距研究

为有效控制新型波形钢腹板钢底板混凝土顶板组合箱梁畸变和翘曲效应,利用有限元模型分析横隔板形式和数量对偏心荷载作用下新型组合梁截面畸变性能的影响,并基于参数研究腹板厚高比和截面厚宽比与横隔板间距的关系。结果表明:横隔板可有效增强新型波形钢腹板组合箱梁抗畸变性能,但对控制截面扭转变形作用较差;腹板厚高比和截面厚宽比对组合梁截面畸变效应影响较大,综合考虑腹板厚高比和截面厚宽比的影响,拟合出新型波形钢腹板组合箱梁桥横隔板合理间距经验公式,所提出的经验公式计算结果与有限元结果吻合较好,可为该类组合桥梁横隔板设计提供理论支撑。     

连续箱梁动力特性的理论分析研究

以能量原理为基础,在综合考虑了剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量等因素影响的情况下,根据弯曲变形时竖向和轴向的位移关系,从理论上推导出了等截面薄壁连续箱形梁的弯曲振动方程和自然边界条件,并应用分离变量法求出了箱形连续梁固有频率方程的一般形式．作为算例,应用所推导出的动力特征方程并结合MATLAB软件对一连续的两跨、三跨及四跨薄壁箱形梁的多阶固有频率进行了计算,通过与一般梁理论和有限单元法计算结果的比较分析,证明了本文方法的有效性和正确性．     

薄壁箱梁的剪切附加挠度分析

从薄壁箱梁弯曲剪力流出发,分析箱梁的应力应变关系,并与初等梁理论相结合,导出适合薄壁箱梁的合理剪切参数,从而简化箱梁腹板剪切附加挠度的计算.采用对剪切附加曲率的积分及能量变分法,导出腹板剪切附加挠度和考虑全截面剪切变形的箱梁挠度计算公式.通过剪切附加挠度与弯曲挠度的对比,分析影响翼板和腹板剪切变形的主要因素.建立了ANSYS空间模型算例,结果表明,按本文的计算式所得挠度与ANSYS结果吻合良好;当宽跨比、高跨比较大时,均布荷载作用下的简支箱梁跨中因剪切变形产生的附加挠度将达弯曲挠度的22%以上,应予以重视.     

单箱三室波形钢腹板悬臂梁抗扭性能分析

以某单箱三室波形钢腹板组合箱梁连续梁桥为例,采用空间实体仿真分析软件建立有限元模型,研究不同荷载工况下单箱三室波形钢腹板组合梁桥最大悬臂阶段各截面的扭转与畸变特性。研究结果表明:截面顶底板翘曲应力与弯曲应力的比值由锚固端向悬臂端逐渐增大,且同一截面底板翘曲应力稍大于顶板,边腹板附加剪应力明显大于中腹板。根据研究结果,提出以最大悬臂节段底板及边腹板为控制部位进行设计计算。     

连续配筋混凝土复合式沥青路面温度应力分析

针对连续配筋混凝土复合式沥青路面结构是以连续配筋混凝土(CRC)板作为结构承重层,沥青面层(AC)作为表面功能层的结构特点,建立多板系统有限元计算模型(空间等参元8节点六面体单元);采用有限元方法分析CRC+AC复合式路面结构的温度应力状况以及温度梯度、AC层厚度、CRC层厚度和AC层的导热系数等因素的影响;结果表明,在裂缝间距L<3.0 m内,CRC板的横向温度翘曲应力大于纵向温度翘曲应力,温度翘曲应力最不利位置仍为横向裂缝边缘中部位置.     

重大件码头钢桁架平台车有限元分析

针对向家坝重大件码头拟采用的三种不同卸船方式拟定平台车三个荷载工况,分别建立其有限元模型.应力和变形数值计算的结果显示工况三为最不利荷载工况.通过是否设置加劲板的应力、变形对比分析,表明加劲板对于提高结构整体刚度、减小受力和控制变形起到极为有效的作用.提出加劲板间隔布置的优化方案,建立优化模型并进行计算分析,其应力和变形均在规范允许值范围内,满足安全性和经济性的要求,验证了优化方案的可行性.     

板式轨道结构计算模型的对比分析研究

为研究板式无砟轨道结构不同计算模型的差异,本文以文献算例为参考,根据弹性地基梁模型和实体模型的计算理论,采用大型有限元软件ANSYS,分别建立了相应的有限元模型,分析了钢轨和轨道板的位移、弯矩和应力分布;从模型的简化程度、计算理论和边界条件等方面,对两种模型的差异进行了对比分析。结果表明:两种模型对钢轨的计算结果基本相同,对轨道板的计算结果相差较大;弹性地基梁模型理论清晰,计算简单,可用于工程的设计和施工,但有一定局限性,而实体模型更能反映结构的实际情况,更适用于结构的研究和设计,其计算结果表明,轨道板应力和位移的横向分布是不均匀的,建议对弹性地基梁模型进行改进和修正。     

基于新型广义位移的箱形梁剪力滞分析

与已有文献中采用的广义位移不同,选取剪力滞引起的附加挠度作为广义位移,在构造广义翘曲位移函数的基础上,提出了一种分析箱梁剪力滞的解析法.基于能量变分法建立控制微分方程,并导出了简支箱梁的附加挠度和广义力矩计算公式.通过对一个混凝土简支箱梁算例的计算表明,按本文方法计算的跨中截面应力与有限元法的结果很接近,从而验证了方法的正确性.研究结果表明,剪力滞引起的混凝土简支箱梁跨中截面的附加挠度很小,工程实践中可以忽略不计,但是,跨中截面的剪力滞翘曲应力达到初等梁应力的11.4%,工程实践中不能忽略.