福州某软土地区深基坑开挖对周围建筑物影响的三维有限元分析

运用ABAQUS软件和二次开发的非线性弹性邓肯-张模型按照三维实体单元、壳单元、梁单元考虑接触相互作用的耦合有限元法,建立福州一典型软土基坑工程整体三维有限元分析模型,采用室内K0固结试样的邓肯-张参数,按总应力分析法对基坑开挖施工过程进行了数值模拟,研究结果表明:基坑的空间效应明显,较之规范建议"m"法,与现场实测值吻合良好。在此基础上,将基坑开挖施工可能影响到的周边建(构)筑物体现于模型中,则可较好地揭示基坑开挖可能对其造成的影响,为保护周边建(构)筑物的支护方案设计提供理论依据。     

基于非线性泊松比修正的邓肯-张E-v模型及应用研究

针对邓肯-张E-ν模型在低应力状态下粗颗粒土体变特性描述不足的问题,分析高速铁路B组粗颗粒土填料大型三轴试验得到轴向应变与横向应变的变化特征,提出基于二次函数的非线性泊松比公式。将非线性泊松比代替邓肯-张E-ν模型切线泊松比,建立基于非线性泊松比修正的邓肯-张E-ν模型。采用中点增量法和Abaqus二次开发平台,编写修正邓肯-张模型的用户子程序(UMAT)。通过粗粒土三轴试验的数值模拟,对修正邓肯-张模型程序的可行性进行应用研究。研究结果表明:基于非线性泊松比修正的邓肯-张模型的轴向应变-体积应变计算结果与实验实测结果一致,可真实反映粗粒土填料的轴向应变-体积应变趋势。     

模拟基坑开挖的软土卸荷变形特性试验研究

基坑开挖是典型的卸荷工程,基坑开挖卸荷引起的工程问题与一般土工加载问题所表现的特性明显不同。对武汉地区软土模拟实际基坑卸荷路径,开展不同的固结压力与卸荷比的K0固结剪切试验,探讨卸荷条件下软土的变形规律,讨论卸荷应力—应变关系的归一化问题。结果表明:武汉软土的卸荷应力—应变关系成双曲线关系,具有较高的非线性与归一化特性,其变形特性与卸荷应力路径以及卸荷比有密切关系。土的初始卸荷模量随卸荷比增大而增大,这也使得应用邓肯张模型去描述土的卸荷特性成为可能,该研究对于改进工程设计计算具有重要意义。     

地铁车站考虑变形缝因素的数值模拟研究

采用FLAC3D三维有限差分程序,对地下结构变形缝模拟方法进行研究与比较。数值模拟采用地层-结构模型,土体采用摩尔-库仑模型;应用link单元模拟变形缝,对link单元的本构关系及参数选用给出明确定义。结果表明,考虑变形缝后,结构变形会更加灵活、充分,变形值较未考虑变形缝的略大。     

数值计算方法在软土地基处理中的应用

为了验证塑料排水板(PVD)处理软黏土的固结效果,采用ABAQUS数值软件建立二维轴对称模型,并预附加应力50 k Pa加速软土固结,分别对三种不同间距(1.0 m、1.5 m和2.0 m),两种不同软黏土厚度(12 m、20 m)的排水过程进行模拟。在不同PVD芯棒间距下,完全固结12 m和20 m软黏土层需要3~66个月;随着PVD芯棒间距的减小,地基固结沉降速率显著增加;距离PVD芯棒越近,超孔隙水压力耗散越快。     

试验分析掺砂量对水泥砂浆桩Duncan-Chang模型参数影响

通过三轴固结排水试验,研究掺砂量对水泥砂浆桩邓肯-张模型参数的影响。研究结果表明:水泥砂浆桩应力应变曲线呈双曲线型,计算获得邓肯-张模型8大参数初始弹性模量和初始泊松比。淤泥质土中水泥掺入比为17.1%时,掺砂量从30%增加到50%,水泥砂浆桩内摩擦角从34.6°增加到36.1°,而黏聚力则从46.8 k Pa降低到28.8 k Pa,初始弹性模量在10.0~65.0 MPa之间,初始泊松比在0.2~0.35之间。掺入水泥使淤泥质土由塑性破坏转为脆性破坏,随着掺砂量的增大,试样的脆性进一步增强。     

考虑中间主应力、剪胀和受扰影响的砂土新邓肯—张模型

原始邓肯—张模型基于Mohr-Coulomb强度准则和双曲线体变公式,不能考虑土体的中间主应力效应、剪胀性和受扰敏感性,影响了其适用范围和预测精度.现有对邓肯—张模型的改进仅针对某一方面,赵春风的修正邓肯—张模型考虑了中间主应力效应和剪胀性,但没有考虑砂土的受扰敏感性;徐日庆的砂土修正邓肯—张模型考虑了受扰敏感性,但没有考虑中间主应力效应和剪胀性.本文结合赵春风模型和徐日庆模型的优点,建立了考虑中间主应力、剪胀性和受扰敏感性等共同影响的砂土新邓肯—张模型,并探讨了该新模型的适用性,对实际岩土工程设计具有参考价值.     

斜交框架桥的有限元分析

研究目的：探寻一种简便可行、能够用来指导框架桥设计的计算方法。 研究方法：运用MIDAS有限元分析软件，分别建立厚板单元的三维空间模型和平面刚架的二维平面模型对某斜交框架桥进行分析，并采用对比法对2种模型结果进行对比。 研究结果：给出了用MIDAS分析斜交框架桥的详细分析过程，得出斜交框架桥三维空间模型和二维平面模型分析的结果，并得出2种模型计算结果的差别。 研究结论：斜交角度较小的框架桥，需采用三维空间模型计算分析来指导桥梁设计。运用MIDAS有限元分析软件建立三维空间模型计算斜交框架桥，方法简便，结果能反映斜交框架桥的空间受力特性，可用来指导桥梁设计。     

盾构施工对土体应力扰动过程的三维数值分析

基于比奥固结理论,应用ABAQUS软件,建立了包括盾构管片、注浆层、注浆压力、开挖面推力等参数的盾构施工三维有限元计算模型,并对模型进行了验证.采用分步开挖的方法模拟盾构施工对周围土体的应力扰动过程,计算并分析了主应力大小、方向以及孔隙水压力等参数,分析结果表明:盾构施工对周围不同区域土体有加载或卸载作用,从而产生正的或负的超孔压;在土层渗透系数较小时,盾构施工之后土体中仍存在较大的超孔压,造成土体长期固结变形,使管片荷载随时间增大;采用三维流固耦合有限元计算方法可合理模拟含水地层的盾构施工过程.     

倒梯形桁架桥断面气动参数研究

采用计算流体力学(CFD)和风洞试验相结合的方法,对某倒梯形桁架主梁断面二维等效模型和气动导纳函数进行研究。首先依据外轮廓和实面积比不变的原则,建立斜腹杆位置不同的二维模型,识别其静力三分力系数并与风洞试验结果对比,得到二维等效模型。随后基于二维SST k-ω湍流模型和2D LES模拟,对二维等效模型分别进行气动导纳数值识别,识别结果与风洞试验对比研究。结果表明:无论是基于RANS的SST湍流模型还是2D LES模拟,二维等效模型气动导纳识别结果均与Sears函数较为接近,而SST k-ω模型气动仿真结果与风洞试验吻合良好;采用文章所用模型简化和数值识别方法,可对桁梁的气动参数进行有效识别。     

利用零件有限元应力计算对接触网设计指导作用的探讨

对接触网零部件先进行计算机三维建模 ,并在此基础上对零部件的应力进行有限元分析 ,可以直观、量化清晰地看到接触网零件在外力分布作用下的应力分布。该项工作可以对今后接触网新零件的设计和接触网系统的设计提供有力的理论依据 ,因此工作的实际意义十分明显     

大斜交角度铁路框架桥结构受力分析

基于平面杆系分析方法和空间有限元分析方法,以单孔框架桥为案例,采用梁单元和板单元分别建立正交、斜交15°、斜交25°、斜交35°、斜交45°、斜交60°的模型,分析计算结果,得出框架桥内力随斜交角度变化的规律,以及空间有限元分析和平面有限元分析下,斜交框架的内力结果的不同之处。并对关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。     

大跨度连续刚构拱桥关键部位应力分析与试验

建立了连续刚架拱桥边跨钢拱肋与预应力混凝土系梁连接部位三维有限元空间模型,模拟了该部位在各种荷载工况下的受力情况。计算模型考虑了普通钢筋与预应力钢筋的不同力学性能,分别用配筋率和带初应变的杆单元模拟,并依据圣维南原理设置了荷载加载段以消除边界效应。根据计算结果,分析了边拱与刚性系梁连接区域的变形情况和应力状态,并设计了相似比为1∶3.2的模型进行加载试验,测试了关键部位的应变和变形,与有限元计算结果进行了对比分析,检验了设计的安全性与合理性。分析和试验表明,过渡段的支座上方与拱肋上下弦管交汇处为主要的应力集中部位,应在设计中予以注意。     

跨座式单轨固定铸钢支座接触应力研究

为了研究跨座式单轨固定铸钢支座铰轴与摆孔之间的接触应力,应用Hertz接触理论,分析影响铸钢支座接触应力的主要因素。采用有限元数值模拟的方法,借助ABAQUS有限元分析软件,建立固定支座的三维有限元模型,通过计算得到固定支座的接触应力。对支座进行静力荷载试验,对比试验结果与有限元计算结果,验证有限元分析结果的可靠性。最后借助有限元分析手段,计算铰轴直径变化对接触应力的影响。结果表明,固定支座在设计静力荷载作用下的接触应力满足要求,并且铰轴材料具有较大的强度富余;铰轴直径的尺寸会影响支座接触应力的大小,且存在最优铰轴直径使支座接触应力最小,可以为铸钢支座结构的设计与优化提供指导。     

双线铁路箱梁施工阶段跨中截面应力的有限元分析

在双线高速铁路建设中，广泛采用整体箱型梁结构形式。本文采用弹性力学有限元方法。建立了8节点六面体等参数单元的三维应力分析有限元模型。结合双线铁路预应力混凝土简支箱梁的施工，利用SAP90通用结构有限元分析程序，建立了整体箱梁三维实体单元模型，通过梁单元施加预应力荷载效应。箱梁采用后张法施工工艺，分别以预应力初张拉阶段、预应力终张拉完成、二期恒载作用为分析荷载工况，计算了箱梁跨中截面应力，给出在施工过程中箱梁跨中截面的应力随预应力张拉的变化及分布情况。通过有限元分析结果与铁路桥涵设计规范的比较得出，该箱梁结构设计合理，施工方案可行。本文所采用的分析方法和结论对于双线铁路箱粱的设计与施工有一定的借鉴意义。     

三维高次等参元退化单元在有限元中的应用

介绍了高次等参元退化单元常见型式及其在有限元分析中的应用，具体讨论了节点退化和形状退化情况下单元节点插值形函数的构造和修改，研究了混合单元的有限元求解流程，并编写了相关的求解程序，通过具体算例比较了混合单元与全六面体等参元网格的计算情况，结果表明三维高次等参单元及其退化单元的混合应用不仅可以适应较为复杂的空间实体计算网格，而且还能满足精度上的要求，具有重要的工程意义。     

某V型发动机曲轴结构强度有限元分析及方案比较

利用有限元分析法对某V型发动机曲轴的两种结构方案进行数值模拟,获得曲轴结构的应力大小以及分布情况,考察其结构方案的强度,为发动机的曲轴结构设计提供参考依据.     

无缝线路稳定性分析有限元模型

利用有限元法建立包含钢轨、扣件、轨枕和道床阻力为一体的轨道框架模型。研究在温度力作用下无缝线路的臌曲失稳问题。推导相应的数值计算公式并编制了计算程序。轨道框架模型由4种单元组成：用考虑钢轨非线性变形的平面梁单元代表钢轨；无几何尺寸的两结点弹簧单元模拟钢轨扣件；弹性基础上的普通平面梁单元表示轨枕；弹簧单元模拟道床的横向、纵向阻力，并考虑了道床阻力的非线性特性。运用该模型，分析道床横向阻力、轨枕失效、曲线半径和线路初始弯曲对无缝线路稳定性的影响，得到不同工况下钢轨横向位移-温度曲线、钢轨内应力分布及钢轨和轨枕的横向变形分布曲线。     

JC型弹性旁承体安装时侧翼橡胶层应力分析

对目前货车转向架装用的JC型双作用弹性旁承体进行了非线性有限元计算,分析了旁承体两侧翼橡胶层在安装及工作时的应力,给出了JC型双作用弹性旁承体在安装时的相关建议。     

新材料在防风吹雪走廊防护工程中的应用

从玻璃纤维复合材料的性能分析,建立有限元模型,把一个连续体变成离散体,通过有限个元素来模拟这连续体的受力、变形等情况。预测该区域的应力,更好地确定危险区域的应力分布和应力状态,预测结构的承载能力,进行结构的强度刚度计算,并使之与网架、桩板墙工程变形协调。