曲线梁桥有限元法与解析法计算结果对比分析

为研究曲线梁桥在有限元法与解析法下的计算结果特性,采用midas Civil 2020建立有限元模型进行数值计算,文中根据不同方法建立3个有限元模型,分别为单梁法模型,基于顶、底板划分的梁格法模型和基于腹板划分的梁格法模型,解析法是根据纯扭转理论进行计算。对比3个有限元模型与解析法在自重及集中力作用下的内力和反力计算结果。研究表明,根据不同方法建立的有限元模型与解析法在自重和集中力作用下的弯矩、剪力及竖向支反力计算结果是一致的,在扭矩的计算结果上有所差异,梁格法计算出的扭矩比单梁法和解析法偏大;且梁格法有限元模型可以反映曲线桥在F_X和F_Y方向的支座反力结果,而单梁法有限元模型不能;有限元法与解析法在支承处的内力计算结果有差异。     

确定小净距隧道合理净距的数值模拟研究

小净距隧道合理净距的选择对其稳定性及工程造价具有重要的影响。影响小净距隧道合理净距的因素很多，有围岩级别、断面型式、施工方法等。解析法虽然可以得到规则情况下围岩应力、位移的精确解，但是对复杂情况下却很困难。而数值方法可以计算各种复杂情况下围岩的应力、变形、塑性区分布等情况，从而可以根据结果合理确定其合理净距。采用传统有限元法和强度折减弹塑性有限元方法，针对某工程实例，计算了不同净距情况下隧道的应力、位移、塑性区分布及安全系数，并把强度折减法计算的安全系数发生突变时的净距作为合理净距，和传统有限元计算分析的结果相吻合。     

基于本构模型钢筋混凝土简支梁有限元分析

针对有限元法在结构工程中的应用,采用美国E.Hognestad模型,利用ANSYS建立应力-应变关系,通过计算实例,对钢筋混凝土简支梁在荷载作用下,应力应变对混凝土的损伤进行数值分析。     

斜拉桥拉索锚固区受力性能研究

文章采用有限元法和光弹性模型实验,对比分析了三县洲闽江大桥斜拉索主梁锚固区和塔柱锚固区的空间应力状态,分析比较了模型实验结果和数值计算结果的异同,总结了锚固区受力性能并给出了配筋建议。     

悬索桥主缆线性解析计算与有限元法计算对比分析

由缆索无应力长度不变的解析计算来建立缆索状态方程,对悬索桥主缆状态进行线形分析。以实际设计为例对主缆线性解析计算结果与有限元法计算结果进行对比分析,对解析计算的正确性和适用性进行验证,可供桥梁工程技术人员设计参考。     

设置级配碎石功能层的沥青路面有限元模拟

级配碎石功能层指在半刚性基层与沥青面层之间铺筑10~15 cm厚的级配碎石,形成的倒装结构。级配碎石具有典型的非线性力学特性。利用有限元法,建立级配碎石功能层的沥青路面三维有限元模型,通过数值计算,得到沥青面层层底最大拉应力、沥青面层内剪应力以及半刚性基层底部最大拉应力。计算结果表明:级配碎石功能层厚度设计为10~15 cm,回弹模量设置超过300 MPa比较合理。     

汽车起重机支腿反力计算方法探讨

在汽车起重机结构设计中,支腿反力的计算是其中的一项重要工作,常用的方法是解析法和有限元法。从解析法入手,先介绍解析法计算公式的推导过程,并最终给出完整的计算公式,随后针对某个车型的具体尺寸及载荷数据分别计算不同工况下的支腿反力,最后使用ANSYS Workbench软件以梁单元构建简易模型再次计算对应工况下的支腿反力。分析说明计算结果的差异,从而得到两种计算方法的应用方式。     

变高度箱梁桥剪力滞效应的三结合分析法

应用初等梁弯曲理论公式与平面杆系有限元法以及有限条法程序相结合的方法,建立了分析变高度箱梁桥剪力滞效应的计算模型。从两个算例(连续梁桥和悬臂梁桥)的计算结果发现,应用本文模型算得的箱梁翼缘正应力沿横桥向的分布,与应用空间有限元法和有限条法算得的分布,吻合甚好。因此,本文方法具有实用价值,可供设计者选用。     

m法和有限元法对桥梁桩基的计算探讨

通过简述桩基m法的计算过程,分别使用m法和有限元法计算了单桩算例和群桩算例,得到了两种算例下桩基位移、桩身弯矩、桩身剪力和桩周土应力的计算结果,发现m法和有限元法在计算的桩身各反应结果差距均较小,且除桩周土应力外,其他反应结果趋势基本一致。另外,还分析了两种方法在桩基入土深度z≥4.0/α时桩基位移和桩周土应力结果差异的原因。     

方形截面深水桥墩的地震响应分析方法研究

为验证地震响应分析方法对方形截面深水桥墩的适用性,以边长为2m、高度为60m的正方形截面桥墩为例,分别采用解析法、数值法、结合法分析其在不同水深情况下的墩顶位移和墩底应力,并在此基础上对比方形截面和圆形截面桥墩地震响应的特点。结果表明:采用解析法按刚体运动计算方形截面桥墩的地震响应时,一定程度上夸大了动水压力的影响;采用数值法按弹性振动计算方形截面桥墩的地震响应时,水深增加的作用效果恰好与按刚体运动计算时相反,减小了桥墩的地震响应;采用结合法同时考虑地震作用下桥墩的刚体位移和弹性振动时,计算方形截面桥墩的地震响应更合理;方形截面桥墩与圆形截面桥墩的地震响应随水深的变化趋势类似。     

正交异性钢桥面肋-板焊接残余应力的数值模拟

由于正交异性钢桥面U肋与顶板焊后残余应力分布复杂,采用解析方法无法求解,为此,采用有限元热-力耦合分析技术对其温度场和应力场进行数值模拟。利用ANSYS有限元软件建立顶板厚16mm、U肋厚8mm的正交异性桥面板双层焊缝模型。引入高温条件下Q345q钢的力学性能参数,考虑焊接电流、电压、焊接速度,对焊接过程进行数值模拟。通过控制热源移动加载,计算出合理的焊接温度场;利用热-力耦合分析技术,调用温度场计算结果,分析得到焊接残余应力场分布。计算结果表明:有限元数值模拟技术可以用于焊接结构残余应力分析;焊缝处不均匀加热与放热导致焊缝中部垂直焊缝方向及沿板厚方向存在较大残余应力,设计时应充分考虑残余应力对结构力学行为的影响。     

基于无应力状态法的双塔斜拉桥合理施工状态研究

作为一种高次超静定结构体系,斜拉桥在合理成桥状态确定以后需要根据既定的施工工序确定分阶段合理施工状态。斜拉桥合理施工状态计算方法的正确选择对于保证合理施工状态与合理成桥状态的吻合具有非常重要的意义。本文通过建立MIDAS/Civil有限元模型,并基于无应力状态法基本原理确定了斜拉桥合理施工状态。研究表明:无应力状态法在斜拉桥合理施工状态计算中的可行性和合理性,同时可为其他类型桥梁合理施工状态的确定提供参考。     

基于磁场重构法的轴向磁通轮毂电机建模研究

轴向磁通轮毂电机具有功率密度大、效率高、轴向长度短等优点,但其特殊的三维结构使采用解析法或有限元法进行电磁设计时很难兼顾快速性与准确性。为减少计算量的同时提高计算结果的准确性,本文中以一台带非晶合金定子齿的无磁轭轴向磁通轮毂电机的详细设计为例,综合三维磁场重构法和麦克斯韦应力张量法,给出了轴向磁通轮毂电机气隙磁密的计算模型,推导了单侧转子轴向电磁力和电磁转矩的计算式,分析了定子磁链以及反电动势波形。通过三维瞬态有限元分析对三维磁场重构法的计算值进行了验证,结果表明,三维磁场重构法在减少计算时间的同时,具有较好的精度。     

边坡抗滑稳定性计算方法适用性分析与探讨

由于边坡在临近失稳状态时,内部较复杂,以致以某种本构关系、用有限元法等数值计算方法计算其应力一应变特性,难以切合实际。因此,对于边坡稳定性分析,特别是临近失稳状态时的稳定性分析,可以采用容许应力法（例如条分法）进行计算。文章结合实例作一探讨。     

预应力混凝土箱梁桥横向受力分析方法的研究比较

以洋安大桥主桥5跨预应力混凝土变截面连续箱梁桥为背景,对其横向应力分别采用传统的平面框架法和空间有限元法进行分析比较,结果表明大部分关键截面平面框架法得到的横向应力远大于空间有限元法,在实际设计计算中须谨慎使用平面框架法。     

差速器锥齿轮的接触分析

建立精确的差速器齿轮模型,根据齿轮啮合原理和赫兹公式,计算出单对轮齿啮合时可能出现最大应力的位置。运用有限元法,计算齿面的接触应力,通过与传统计算结果比较,表明了有限元法在差速器齿轮设计中适用性。     

桩基非对称局部冲刷条件下土体应力变化解析解

传统桩基局部冲刷坑模型主要采用对称形态的坑体来分析,然而实际问题中局部冲刷坑体常为非对称,这使得桩基处于更不利的状态。评价桩基承载力的关键之一是合理计算冲刷坑造成的土体应力状态变化。而对于桩周形成非对称冲刷坑时土体应力变化,目前仍然没有较为完善和严格的理论分析方法。针对该问题,根据已有试验得到的非对称局部冲刷坑形态,提出非对称冲刷坑内土体应力计算的平面应变简化模型;并基于弗拉曼解在半无限空间中的应用,将冲刷坑以上土体看做荷载并引起土体内应力重分布,得到非对称冲刷坑下土体应力分布计算的平面应变解析解。通过有限元中的"生死单元法"模拟非对称局部冲刷坑的形成过程,并将有限元得到的冲刷坑内土体应力结果与解析解计算结果进行对比,验证解析解的正确性。随后基于该方法考虑桩尺寸的影响,得到非对称局部冲刷坑形成后桩周土体的垂直及水平有效应力计算方法,并与有限元计算结果进行了对比。结果表明：在考虑桩尺寸时,解析解计算结果略保守。在此基础之上,对非对称冲刷坑参数的敏感性进行分析,指出桩上、下游侧冲刷深度差值对桩周土体的应力影响较大,得到了非对称冲刷坑下桩周土体的垂直有效应力及水平有效应力差的变化规律,研究结果可为工程设计提供参考。     

刚性基础下筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算模型

桩土应力比是筋箍碎石桩复合地基沉降计算中最重要的参数，但由于其涉及到桩体、土体及筋材三者之间的复杂关系且影响因素众多，目前尚无明确的计算方法。基于此，根据刚性基础下筋箍碎石桩复合地基的受力变形特征，首先通过数值模型研究筋箍碎石桩复合地基桩土应力比与荷载、埋深、筋材刚度以及桩土弹性模量比的关系。根据数值模型揭示的桩土应力比变化规律，提出一个新的桩土应力比计算模型，并依据该模型在假设桩体、土体及筋材应变协调的基础上利用弹塑性分析方法推导刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比的解析公式；基于建立的模型及计算公式探讨桩土应力比与各主要影响因素之间的关系。研究结果表明：该解析公式基于弹塑性理论分析，但也能考虑现场桩土应力比实测值，能够综合反映桩体、土体、筋材、埋深及荷载之间的相互影响作用，并且形式简单，计算方便；刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比在相同荷载水平下随埋深、筋材刚度、面积置换率、桩土弹性模量比及桩体摩擦角的增大而增大，随着荷载水平的增加则会逐渐降低并趋于稳定值；在碎石桩复合地基沉降计算中不宜采取单一的桩土应力比参数，而是应该根据荷载水平以及计算深度分层选取合适的桩土应力比作为计算参数。     

外贴FRP加固桥梁界面应力的计算模型研究

现有大部分外贴FRP加固梁界面应力的理论计算模型都因假设胶层应力沿厚度方向为常数而无法得到准确的界面应力分布规律。针对这一情况,提出了一种更为合理的外贴FRP加固梁界面应力计算模型。不同于一些已有模型假设被加固梁和FRP板曲率相同,该计算模型将被加固梁、胶层、FRP板当成三层独立的线弹性欧拉-伯努利梁,分别考虑了各层梁不同的转动。在建立胶层上下界面的位移协调方程中考虑了界面的柔度,通过求解由界面位移协调方程推导而来的耦合控制微分方程组,得到了FRP加固梁各层内力和界面应力的解析解。该文提出的新模型全面考虑了胶层所受的轴力、剪力和弯矩,可以得到梁-胶层界面和FRP板-胶层界面不同的应力分布规律。与有限元模型和已有方法的计算结果比较表明,该模型计算结果是合理的。     

混凝土薄壁箱形结构横向温度应力解析计算方法

为了改进和提高求解混凝土薄壁箱形结构横向温度应力计算方法的适用范围和精度,运用结构力学的方法将薄壁箱形结构比拟成框架结构,对不同温度模式下箱形结构横向温度应力的计算方法进行推导;按求解无铰拱内力的弹性中心法对力法方程进行简化,导出了求解薄壁箱形横向温度应力的解析计算公式。为验证解析计算法的正确性和精度,分别采用解析计算法和有限元程序对一个典型算例进行了对比分析。结果表明：解析计算法计算得到的横向温度应力结果与有限元分析结果吻合很好,且解析计算法具有较好的精度,适于工程应用;该解析法能够考虑各箱壁厚度不等和温差不同的情况,较既有求解横向温度应力的解析法有较大的改进。