铝蜂窝芯共面弹性模量的ABAQUS有限元分析

针对动车组铝蜂窝地板芯子结构的周期性特点,建立了求解共面弹性模量的胞元模型,利用有限元分析软件ABAQUS得到了共面弹性模量的数值结果。通过与试验及解析结果的对比,表明该模型的计算精度较好。     

减轻乘员二次碰撞损伤的列车铝蜂窝吸能桌耐撞性研究

为提高我国列车的被动安全性,设计一种蜂窝蒙皮夹层结构吸能桌,能够有效降低列车碰撞时乘客与列车固定桌的碰撞损伤。采用全尺寸法建立蜂窝结构全尺寸有限元模型,用准静态试验和动态冲击试验验证蜂窝全尺寸模型有效性,然后使用Hypermesh建立蜂窝夹层结构吸能桌的数值仿真模型,先后验证了吸能桌的承载强度和被动安全防护性能。垂纵向承载强度校核结果表明,吸能桌在垂纵向均布载荷作用下产生很小的永久塑性变形,承载强度满足GM/RT 2100 issue 5等标准要求;标准50th混Ⅲ男性假人与现有餐桌和吸能桌的滑台碰撞仿真结果表明,吸能桌相比现有桌能够明显改善乘员的运动姿态,有效地降低乘员的碰撞损伤。然后,探究了蜂窝夹层结构的蜂窝胞元厚度t1和蒙皮厚度t2对假人撞击力F和胸部压缩量THCC的影响情况,结果表明当胞元壁厚和蒙皮厚度变化时,吸能桌对假人防护效果先是变好,然后变差,胞元壁厚的影响程度较蒙皮厚度大。最后对不同厚度参数组合下假人损伤进行综合评价,结果显示t1和t2分别为0.10 mm和0.22 mm时损伤综合评价最优。     

基于有限元极限上限法的含软弱夹层边坡稳定性分析

由于软弱夹层的存在通常会使得边坡更易发生失稳破坏,通过引入考虑强度折减法的有限元极限分析上限法,构建含软弱夹层边坡稳定性分析的非线性规划模型,并采用可行弧内点算法与网格自适应方法进行优化求解,获得不同软弱夹层的厚度、倾角、深度以及软弱夹层与周围土体的相对强度影响下的边坡安全系数及破坏模式。研究结果表明:软弱夹层的厚度、倾角、深度以及相对强度对边坡安全系数及滑裂面位置的影响显著;但当软弱夹层的深度和相对强度增大到一定值时,边坡稳定性不再受其影响。本文结果与已有文献的结果吻合较好。     

蜂窝轴向压缩实验与仿真分析方法研究

基于蜂窝结构轴向压缩实验,在显式动力学有限元分析仿真平台,研究单元网格大小以及蜂窝封板连接的不同模拟方法对蜂窝结构轴向吸能特性的影响。研究结果表明:单元网格尺度由2 mm减小到0.5 mm时,蜂窝结构的变形模式与实验结果逐渐吻合,蜂窝结构的平台力、平台强度以及吸能量逐渐收敛,与实验结果相比最大误差分别从30%左右降至1%左右。封板连接方式对蜂窝吸能的平台力、平台力以及吸能量影响较小,对蜂窝结构的变形模式影响更加明显,结点耦合与接触固连方式下蜂窝变形模式相似,胶接方式更符合实际情况。     

车体一阶垂向弯曲频率解析分析

基于Timoshenko梁的振动理论,结合车体结构自身的特点,建立了车体结构一阶垂向弯曲频率的解析计算方法。通过引入截面有效剪切系数的概念,结合截面剪切形状系数,一起考虑车体闭合截面的剪切对固有频率的影响,引入车体垂向形心变异系数对一阶垂向弯曲频率解析式进行修正。利用有限元法和车体模态试验对该解析方法进行了验证。结果显示,车体一阶垂向弯曲频率解析值与有限元结果的误差为2.8%,与试验结果的误差为1.7%,车体垂向形心变异系数对一阶垂向弯曲频率影响最大。     

大直径双护盾TBM隧道管片厚度设计研究

以我国一高原地区大直径公路隧道为依托,运用ANSYS有限元软件计算分析合理的衬砌管片厚度。结果表明:弯曲刚度有效率、弯矩提高率的不同组合对管片结构轴力、剪力影响不大,弯矩随弯曲刚度有效率的降低而增加;不同计算模型对管片结构轴力的影响较小,修正惯用法计算模型所得的弯矩、剪力最大,实体单元-弹簧模型所得的弯矩、剪力最小;管片厚度的改变对于管片结构轴力影响较小,随着管片厚度的增加管片结构所受弯矩增大。综合有限元分析结果、类似工程经验以及本工程所处的特殊地质条件,确定管片结构厚度为0.35 m。     

平面应变断裂韧度K_(IC)试验力估算方法

通过阐述平面应变断裂韧度的试验原理,采用3点弯曲试样和紧凑拉伸试样,以25 t疲劳试验机为例对不同试样尺寸下对应的试验力进行估算,得出试验尺寸与试验力的关系,并分析在25 t疲劳试验机上进行试验的可行性。同时对比了同样厚度的3点弯曲试样和紧凑拉伸试样试验力的大小,为选择试样种类提供了依据。     

蜂窝芯体高速冲击性能研究

对蜂窝芯体承受局部高速冲击时的动态响应和变形模式进行研究,主要关注弹体高速冲击蜂窝芯体并最终停留在蜂窝芯体内部的情况.进行时速为394,507,627 km/h的高速冲击试验,建立该冲击过程的有限元模型,有限元仿真结果与实验结果的侵入深度数据和变形模式吻合良好,验证有限元模型的准确性.通过对比2种结果,发现在200～7...     

考虑门式悬挂的刚性接触网-受电弓系统动态性能分析

建立了包含锚段关节的门式悬挂结构刚性接触网有限元模型,并将受电弓等效为集中质量块模型;利用罚函数实现弓网接触,通过Newmark数值积分来求解弓网耦合系统动力学方程组.依据铁路标准验证了有限元模型的有效性.通过有限元模型仿真,研究了受电弓结构参数,以及刚性接触网跨距、悬挂结构刚度、静态抬升力与锚段关节对弓网动态性能的影响.仿真结果表明,刚性接触网跨距、悬挂结构刚度及锚段关节对弓网受流质量影响显著.     

桥下开挖地铁对地道桥结构的影响

借助大型有限元分析软件 ,探讨大跨度斜交地道桥底板下开挖地铁对地道桥结构的影响。通过对开挖地铁前、后地道桥的受力和变形分析 ,得出不影响地道桥安全受力状态的最小开挖深度。     

一种双级式列车吸能防爬装置耐撞性分析

文章首先利用Hyper mesh软件建立了列车双级式吸能防爬装置的有限元模型,并基于该有限元模型对蜂窝结构强度对双级式吸能防爬装置耐撞性的影响进行了研究分析。结果表明,该吸能结构可以形成有序的变形模式。初始峰值力和平均撞击力随着蜂窝A强度或蜂窝B强度的增加而增加。该结构能量吸收量主要受蜂窝A强度影响,而蜂窝B强度则对初始峰值力有较大影响。     

基于冲击回波法识别无砟轨道混凝土结构中的蜂窝伤损深度研究

为了研究高速铁路无砟轨道混凝土结构相继出现不同程度的伤损问题,借助于有限元软件ANSYS LSDYNA 3D数值模拟冲击回波,研究应力波在轨道板中的传播速度和传播规律,采用冲击回波法识别轨道板中蜂窝伤损的深度。研究结果表明:应力波在蜂窝伤损和砂浆界面发生反射,在频谱图中形成不同峰值,通过频谱伤损定位原理可以确定出轨道板中蜂窝伤损的具体深度。     

新型混合连接件双钢板混凝土夹层梁抗弯性能数值模拟

对一种具有新型混合连接件的双钢板混凝土夹层梁(SCS夹层梁)的四点弯曲试验进行了数值模拟。考虑了材料和几何的非线性行为,采用实体单元对结构中的剪力钉、高强螺栓、钢面板、混凝土芯等元件建模,同时考虑剪力钉连接件、高强螺栓以及钢面板和混凝土芯之间的复杂相互作用,建立了双钢板混凝土夹层梁的三维有限元模型,并将有限元计算结果与试验梁的跨中荷载-位移曲线、破坏模式、跨中荷载-应变曲线进行对比,对三维有限元模型的准确性进行了验证。进一步探究了夹层梁的混凝土芯强度、钢面板材料特性对梁抗折性能的影响。结果表明,提升混凝土强度对梁的弹性刚度和承载能力的影响不明显;钢面板特性对梁的弹性刚度影响不大,但可显著提高梁的承载能力。     

强风地区接触网动力稳定性分析

以兰新线强风地区某段接触网为研究对象,根据接触网的结构特点,利用通用有限元分析软件ANSYS建立单个锚段的支持结构与线耦合的有限元模型。采用Davenport功率谱模拟了适用于接触网结构特点的风速时程,应用非线性有限元法获得接触网在不同平均风速下脉动风荷载作用的风振响应时程;根据特征响应点的风振响应时程,运用Budiansky-Roth准则和动态增量法分析比较接触网结构特性对接触网动力稳定性的影响。分析结果表明:由于兰新线百里风区的最大风速达到了74m.s-1,因此选用跨距小于50m、承力索张力大于15kN的接触网结构较为适宜;通过适当增加承力索张力、减小接触网跨距和降低接触导线高度等措施可有效改善接触网结构的抗风稳定性,而增加吊线数对提高接触网动力稳定性的效果较小。     

单箱双室变厚翼板CSW简支箱梁剪滞剪切效应

以单箱双室翼板变厚度的波形钢腹板箱梁为研究对象,按照波形钢腹板箱梁的独有结构特点,通过变分法的最小势能原理,建立单箱双室翼板变厚度的波形钢腹板箱梁在考虑剪滞效应和剪切变形双重效应下的控制微分方程并进行推导求解.选用满足轴向剪滞翘曲应力自平衡的二次抛物线定义翼板纵向位移差函数,在满跨均布荷载和集中荷载分别作用下,计算得到单箱双室翼板变厚度的波形钢腹板箱梁的截面应力理论值,并与三维有限元值进行对比分析.研究结果表明:按照本文方法计算得到的结果与有限元分析值吻合良好,验证了本文计算方法的正确性;利用本文按变翼缘厚度计算与按等厚度简化计算的结果相比,最大误差可减少33％,说明按照翼板变厚度进行剪滞效应分析可以得到更为准确的结果.     

曲线坦拱桥的模型试验研究

研究目的:常规拱桥的矢跨比均在1/5左右,大连市泉水4号桥则为1/12,并设有半径为500 m的平曲线,这种曲线坦拱桥较为少见。为确保该桥的结构设计安全,并论证工程中经常采用的平面有限元模型在该桥的适用性,本文设计制作了有机玻璃模型,对其空间力学特性进行了测试分析,同时建立空间有限元模型进行对比研究。研究结论:通过实测数据与理论分析结果的对比分析,得出对曲线拱桥要注意弯扭耦合效应的影响,在慎重考虑一些关键参数选取的条件下,可以采用平面有限元模型对大曲率半径的坦拱桥进行结构分析。     

高速铁路柔性路基下CFG桩弯曲破坏研究

水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基因其成本低、桩体刚度大、沉降小,广泛应用在对工后沉降要求较高的高速铁路路基加固工程中,但是关于柔性路基下复合地基稳定性和破坏模式的研究尚不成熟。结合工程实例,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了铁路柔性路基下CFG桩地基稳定性和破坏模式。研究表明:与复合地基剪切破坏准则和BS 8006-1:2000规范获得的稳定系数相比,基于弯曲破坏强度理论计算得出的CFG桩复合地基稳定系数最小;基于CFG桩弯曲破坏模式得出的最危险圆弧滑动面与不加CFG桩时不重叠;对于柔性路基下CFG桩加固的复合地基,当下伏地层土质较差时,可在路基外设置1～2排桩;CFG桩顶加筋垫层可以提高桩体承受侧向荷载的能力,从而提高桩网结构复合地基的稳定系数,降低弯曲破坏发生的概率。     

接触网参数对接触网风致响应的影响及风洞试验验证

大风作用会使接触网发生更大更复杂的振动与风偏,为给大风区接触网的防风设计提供科学依据,采用有限元计算与风洞试验相结合的方法进行研究。利用ANSYS软件建立包括支撑结构和悬挂部分的有限元耦合模型;采用谐波合成法(WAWS)模拟针对接触网结构特点的脉动风场;通过计算不同接触网参数组合方案在风荷载下的风致响应位移,定量分析得出悬挂类型、张力组合、跨距对接触网风致响应的影响。接触网气动弹性风洞试验结果表明,接触网参数对风致响应的影响的研究结果正确。研究成果应用于兰新铁路第二双线大风区接触网系统方案设计和技术参数选择,并作为主要理论支撑之一,形成了首个国内外铁路电化行业的风区接触网装备技术条件。     

基坑与暗挖地铁车站同期施工相互影响三维数值模拟分析

北京地铁某暗挖车站与同期施工建筑基坑最小平面距离为7.2m,基坑平面尺寸为263m×150 m,基坑开挖面积大、深度大、不规整,且位于市核心区,风险源多.为研究同期施工的相互影响问题,采用有限元分析软件对基坑与地铁车站施工全过程进行三维精细化模拟,通过对比不同施工阶段暗挖地铁车站结构的变形和内力、基坑周边地表沉降、围护...     

隧道施工方法数值模拟分析

利用平面数值有限元模拟方法,分析隧道不同的开挖施工方法对围岩和隧道结构的影响,分别从衬砌结构内力大小和隧洞洞周变形等方面进行比较,通过对比分析,比较不同施工方法的差异,得出一些有益的结论。