有限元分析中的曲梁单元切线刚度矩阵

利用变分原理，推导了两节点二维曲梁单元几何非线性单元切线刚度矩阵，为了便于进行结构分析，给出了非节点荷载和坐标变换的处理方法，算例表明本文对解决结构大变形，小应变问题提供了可靠实用的计算方法。     

斜交梁斜约束正交梁单元法

视斜梁结构为集中在梁中轴线上并具有斜交支承约束的弹性杆性，将空间梁单元的位移模式引入斜交梁单元中，考虑斜交梁的边界约束条件和特点，构造了一种12个自由度的斜约束正交梁单元，采用势能驻值原理和坐标变换构造了其相应的有限元列式，并证明了一般空间梁单元仅是空间斜约束正交梁单元的一个特例，最后简要介绍了（40＋70＋40)m预应力混凝土三跨变高度斜交箱形连续梁及其1：8模型梁的数值分析结果，模型试验与理论分析结果吻合，验证了本方法的可靠性。     

钢筋混凝土梁单元截面刚度求解方法

在考虑材料非线性的有限元分析中,根据荷载进行相应的钢筋混凝土梁单元截面刚度的求解.通过对Cranston方法求解截面刚度的原理和步骤的分析,指出由于混凝土和钢筋的应力-应变关系曲线均为分段曲线,应用Cranston方法进行单元截面参考轴应变和曲率迭代计算时可能会出现不收敛的情况,依据函数的单调性和连续函数的介值定理,提出在该情况下可采用加速搜索区间法和二分法相结合进行钢筋混凝土梁单元刚度求解.基于该方法编写考虑材料非线性的平面杆系有限元程序,并用算例进行验证,表明其具有良好的收敛效果.     

空间曲梁单元应变——位移关系

基于「１」所建立的空间弹性曲杆在三维变形中的曲率－－位移方程，运用卡尔丹角方法进行坐标转换，并依据有限变形理论，推导出空间曲梁单元在三维变形中的应变－－位移关系的显示表达式，这一结果考虑了剪切变形的影响，它为空间曲梁 形非线性有限元分析作了必要的准备。     

预应力混凝土曲线梁桥支座病害成因分析

近年来采用空间杆系模拟曲线梁结构受力时假定梁单元形心与剪切中心重合,无法计算约束扭转效应及翘曲和畸变,结构计算结果与实际受力存在偏差,因此,应采用实体有限元进一步模拟结构真实受力。本文在对预应力混凝土曲线连续箱梁常见支座病害分析的基础上,采用实体有限元建立结构计算模型对主梁施工阶段支座反力的变化进行分析,并与杆系计算结果比较。研究结果表明:曲线梁桥扭转效应和平面内变位是其支座病害出现的直接原因,宜在设计中通过合理设置主梁支座及限位来消除其对结构的不利影响;相对来说,采用实体有限元比采用杆系有限元计算曲线梁结构受力更趋合理。     

变曲率曲梁的单元等效节点荷载分析

研究目的:变曲率曲线梁在工程中得到广泛的应用,对其进行数值分析时,需建立变曲率曲线梁的单元刚度矩阵和节点荷载矩阵。因跨间集中荷载和均布荷载无法直接参与计算,需将其转换为等效节点荷载。本文主要研究目的是获得变曲率曲线梁跨中集中荷载的等效荷载矩阵。在极坐标系下,依据虚功原理,推导出一端固定的悬臂梁在跨间荷载作用下的悬臂端位移,再依据位移等效和内力等效得到曲梁单元一端的等效节点力,进而根据静力平衡条件得到单元另一端的等效节点力与等效节点荷载矩阵。研究结论:以两端固定的曲线梁在跨间集中荷载作用下为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,算例中竖向位移和扭转角误差较小,两者相差都在5%以内,得到如下结论:(1)等效节点荷载矩阵是正确的,验证了对变曲率曲线梁计算的有效性;(2)等效节点荷载矩阵的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用;(3)推导的变曲率曲梁等效节点荷载矩阵可用于含等曲率梁的杆系结构的有限元分析。     

有限元三维实体单元与壳单元的组合建模问题研究

板单元与实体单元之间的连接由于本身自由度的不同使转动自由度不连续，这个问题是有限元计算中比较难以解决的问题，本文采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡，复合单元可以看成是板单元与实体单元的组合，其刚度矩阵可以看成是板单元刚度矩阵与实体单元刚度矩阵的叠加，即复合单元具有三个方向的位移自由度和三个方向的转动自由度，通过对全实体有限元模型和具有复合单元的有限元模型的计算证明，采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡，其计算结果与全实体有限元模型的计算结果偏差较小，结果真实可靠。     

D38型钳夹车大底架结构优化选型分析

针对Ｄ３８型钳夹车大底架的单梁和双向曲梁２种结构方案，建立了有限元分析模型，从强度，刚度，自重等方面进行了综合分析。分析结果表明：单向直梁方案是一种优化方案，有助于大车结构的轻量化。     

基于实体单元的牵引梁计算分析

采用ANSYS软件对270km/h旅客动车组的牵引梁强度进行计算分析，找到牵引梁强度不足的症结，对用实体单元精确模拟牵引梁结构受力状况做了一些探索。     

隧道初衬计算单元类型的技术对比分析

隧道结构是包括围岩和支护的一个高度非线性系统,无论是荷载结构模型还是地层结构模型,多数都是建立在经验和类比基础上。初衬作为隧道工程中最为关键的一个环节,在目前的有限元计算中,对于初衬单元的建模有的是实体单元,有的是壳单元,两者相互比较的很少。本文就初衬单元的技术问题进行分析研究,得出非独立实体单元、独立实体单元和独立壳单元的区别以及它们各自的特点,推荐采用独立实体单元衬砌模型分析计算。     

超级电容圆形单体有限元分析

文章基于ABAQUS分析软件,建立了某圆形超级电容单体壳体的有限元模型,分析其在不同压力作用下圆形电容器单体不同部位,特别是焊缝和防爆槽处的应力分布和变形情况,以找出防爆槽的开启压力及压槽处的最大承载压力,为改进设计提供依据;同时,还分析不同防爆槽厚度的屈服点和塑性变形点。仿真研究结果表明：现设计方案的防爆槽在2.0 MPa压力作用下,满足设计要求。     

基于精细修改法的有限元模型修正

提出了一种基于精细修改法的有限元模型修正方法,该方法具有在修正后系统矩阵仍维持主对角阵的优点,是元素型修正法的一种,但与早期的元素型修正法——限定带宽法相比,克服了多次迭代且修正结果仍不够精确的缺点。与传统的有限元模型修正Berman法相比,减少了运算量并提高了精度,而且还可在修正过程中考虑结构质量矩阵和刚度矩阵中元素之间的约束关系。仿真计算结果表明该方法对有限元模型的修正有效。     

反求工程在变形吸能单元国产化中的应用研究

阐述了反求工程的概念,介绍反求工程在HXD1型机车变形吸能单元国产化中的成功应用,提出了在我国机车车辆跨越式发展中应用反求工程的建议。     

弧齿准双曲面齿轮啮合接触冲击有限元仿真分析

针对有限元方法分析螺旋锥齿轮工作中的啮合接触冲击行为,以一对弧齿准双曲面齿轮为例,通过VB控制CATIA的二次开发实现弧齿准双曲面齿轮的虚拟加工,用NURBS曲面函数重构齿面获得可供有限元分析的弧齿准双曲面齿轮的几何模型;通过ABAQUS分析这对齿轮的啮合接触冲击行为.结果表明:在齿面接触区上的任一点的接触压强呈周期变...     

无缝道岔交叉渡线有限元分析

基于有限单元法的无缝道岔设计计算理论，分析在不同轨温变化情况下无缝道岔交叉渡线中钢轨和传力部件的受力与变形。探讨设置不同辙跟类型及数量、设置不同扣件阻力和道床阻力对钢轨和传力部件受力与变形的影响。     

基于有限元的空气弹簧刚度分析

空气弹簧是现代轨道交通车辆的主要减振元件,能有效改善轨道车辆的动力学性能,提高乘坐的舒适性和车辆的运行稳定性。文章利用非线性有限元软件ABAQUS对空气弹簧的垂向刚度与横向刚度进行模拟分析,通过考虑空气弹簧的非线性性质、结构参数等影响空气弹簧刚度的因数,对基于各影响因数下空气弹簧刚度特性进行比较分析。     

土石碎屑体稳定性离散元数值分析

利用颗粒流离散元方法,对土石碎屑体在外界营力作用过程中的稳定性进行数值计算,重点分析了碎屑体在前期施工开挖无支护及后期支挡防护两种情况下的长期破坏模式,并对比了天然与暴雨作用下的差异。分析表明,颗粒流离散元方法能够全面模拟碎屑体的失稳、破坏及塌滑移动过程,且能够准确量化部分计算参数,为碎屑体的稳定性评价提供一种新的方法。     

路基下空洞的有限元动力模拟与分析

根据有限元动力分析原理,采用Fortran90编程对路基下空洞模型在动荷载作用下进行了数值模拟,对模型中空洞大小、位置、埋深的不同及作用力位置的偏移等因素对PFWD时程曲线的影响进行了分析,得出了不同工况下的影响情况,为判断和反演空洞的大小、位置、埋深等提供了技术依据。     

机车车体结构模态的有限元分析

建立了一种新型交流传动内燃机车车体详细的有限元模型,描述了该车体的振动模态,并分析了影响该车体结构的主要影响因素,为机车车体结构轻量化设计提供了参考依据。