不同约束条件下T型板残余应力及极限强度研究

利用ANSYS Workbench软件通过热-固耦合的方法对T型板结构的焊接过程进行模拟,获得不同应力边界条件下焊接残余应力及变形;然后将残余应力和变形分别添加到力学模型中,同时施加位移载荷研究具有焊接初始缺陷的T型板结构压缩极限强度.结果表明:在焊缝及热影响区存在着较大的拉伸应力,T型面板呈现角变形状态;在分别添加焊...     

基于DPDM技术的砂土直剪试验剪切过程的应力场分析

通过直剪半模试验,结合数字照相变形量测DPDM(The digital photogrammetry for deformation measurement)技术,对砂土在直剪试验中的应力应变场进行了分析。采用数码相机对半模试验过程中砂土的剪切面运动进行全程拍摄,应用DPDM技术对拍摄结果进行处理,得出土体的位移场云图,阐述单调加荷条件下直剪试验过程中土颗粒的轨迹运动以及剪切带的应力应变,对剪切过程中的土颗粒位移进行定量研究,为砂土在直剪剪切变形和土位移结构变化间的定量关系提出了一条可行的途径。     

基于DPDM技术的某黏性土侧限压缩试验变形场分析

利用自行设计的半模固结仪,对某黏性土进行了不同含水率下的压缩试验,进行了数据分析和曲线拟合,得到与常规室内压缩试验相近的试验结果,验证了半模仪器的试验可行性.利用数字照相变形量测DPDM技术进行图像分析,结果包含了位移场、最大剪应变场和体积应变场的分布图,表明这一方法使压缩试验中黏土变形场的量化分析成为可能.     

飞来峡土石坝基于E-B模型的有限元数值模拟

基于E-B非线弹性材料模型,利用APDL语言对ANSYS的材料本构模型的进行二次开发,并将其应用于飞来峡水利枢纽社岗堤段的应力与变形分析,得到该坝段在竣工期和蓄水期的坝体的水平位移、竖直沉降以及大、小主应力的分布规律,结果反映了土石坝的应力及变形的一般规律,验证了邓肯-张EB模型的适用性,同时对相似土石坝工程的应力变形分析也具有一定的借鉴作用。     

遮帘式板桩码头结构原位测试研究

通过对埋设在深水遮帘式板桩码头结构内的测试元件进行位移、内力等方面的原位观测,得到板桩码头前墙、遮帘桩和锚碇墙的变形、沉降、土压力、钢筋和混凝土应力等观测数据,研究码头结构变形和内力等相关参数的变化规律,为码头结构的优化设计和正常使用提供技术支持。     

基于改进McEvily模型的结构压-压疲劳寿命预测方法

潜水器在下潜过程中其耐压结构大部分区域处于压缩应力状态,所受压力随潜深的改变而改变,将有可能导致耐压球壳发生疲劳破坏,而压-压载荷下的疲劳问题与常规疲劳分析有着很大的不同,因此研究结构的压-压疲劳寿命具有重要意义。本文基于断裂力学理论,采用改进的McEvily裂纹扩展速率模型,预测压缩循环载荷下的深海结构物疲劳寿命。采用有限元方法建立结构模型,研究了裂纹尖端区域有限元单元尺寸的影响,采用多载荷步分析结合节点释放技术计算得到了压缩循环载荷下沿着裂纹扩展平面的残余拉应力和应力强度因子,结合改进的McEvily模型计算得到裂纹扩展寿命曲线。最后,以承受单向循环压缩载荷的双边裂纹板为例,阐述了本文的计算方法,并将计算结果与试验结果进行对比,结果表明本文的压缩疲劳寿命分析方法可行、有效,可为相关承受循环压缩载荷下的结构疲劳寿命评估提供参考。     

不同焊接顺序下加筋板变形及残余应力的三维有限元研究

针对焊接过程的二维有限元计算与实际情况存在一定差别的问题,使用三维热弹-塑性有限元法对不同焊接顺序下加筋板焊接过程进行了仿真,获得了加筋板焊接引起的温度场、位移场和应力场。结果表明：在4点约束条件下,加筋板横截面的变形为中垂变形,纵筋的变形为中拱变形,方案1横截面变形更小,方案2纵筋变形更小。焊接引起的加筋板残余应力主要表现为横向应力,其在近焊缝区为拉应力,达到材料屈服强度,远离焊缝区表现为压应力,达到0.2倍材料屈服强度。加强筋横向应力峰值出现在起弧端和收弧端,约为0.85倍材料屈服强度,纵向应力峰值出现在焊接起弧端,约为0.3倍材料屈服强度。在加筋板横截面位置,焊接顺序主要影响加强筋处的残余应力;在加强筋位置,焊接顺序主要影响纵向应力。每组焊缝同时同向焊接,且每根纵筋从左向右依次焊接的焊接方案产生更小的残余应力。     

材料缺陷对泡沫铝准静态压缩力学性能的影响

为揭示材料缺陷(包括局部大孔、孔壁缺失和波纹孔壁)在泡沫铝准静态压缩过程中的作用机理,研究材料缺陷对泡沫铝屈服应力和平台应力(10%～30%压缩应变区间的平均应力)的影响,基于二维随机Voronoi模型建立含缺陷泡沫铝的二维有限元模型,采用非线性有限元法模拟泡沫铝准静态压缩过程,通过将模拟结果与泡沫铝准静态压缩试验结果相对比,验证该数值方法的可靠性。研究结果表明：材料缺陷导致泡沫铝屈服应力和平台应力减小,局部大孔和孔壁缺失缺陷造成的应力降幅较大,波纹孔壁缺陷造成的应力降幅较小;材料缺陷造成的应力降幅与泡沫铝孔隙率有关,局部大孔和孔壁缺失缺陷造成的应力降幅受孔隙率的影响较大。材料缺陷是影响泡沫铝准静态压缩力学性能的重要因素,由其造成的泡沫铝屈服应力和平台应力的降幅受孔隙率的影响,在含泡沫铝材料的结构设计中应予以关注。     

钛合金耐压结构蠕变数值计算方法与试验验证

通过对比分析多种典型蠕变本构模型,考虑应力水平、本构模型、蠕变时间等三个因素的影响,确定了TC4ELI材料钛合金常温压缩蠕变本构方程及其系数,初步建立了钛合金耐压结构蠕变数值计算方法。对钛合金环肋圆柱壳模型开展蠕变数值计算,给出蠕变前后模型的应力、应变和位移的变化情况。结果表明:修正的时间强化模型可以表征钛合金耐压结构初始蠕变阶段和稳态阶段的蠕变特性,能够适用于深海钛合金耐压结构的蠕变计算;产生蠕变变形后钛合金耐压结构应力重新分配,高应力区范围有所扩大,蠕变后弹性应变和总应变均减小;相比于纵向,蠕变对环肋圆柱壳结构的径向变形影响更大。     

船舶结构T型接头焊接变形数值模拟研究

基于ANSYS WORKBENCH有限元软件,建立了某集装箱船T型焊接接头的热-弹塑性有限元模型。通过顺序耦合的计算方式,对接头的焊接温度场、焊接残余应力及变形进行了数值模拟。最后将数值模拟结果与试验结果进行比较。研究结果表明：数值模拟计算得到的T型接头横向位移和纵向位移与试验结果相符合,所建立的数值模拟模型较准确地预报了T型接头的焊接变形情况。     

基于修正CS模型的船用低碳钢动态力学性能研究

为了得到船用低碳钢的动态力学性能及本构关系,运用静态试验机及分离式Hopkinson压杆加载装置,在应变率为0.000 2~3 900 s-1范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线,对Cowper-Symonds材料模型进行了修正,得到了两种形式的本构关系,并讨论了模型的适用性。结果表明:船用低碳钢具有明显的应变率强化效应和非线性应变硬化效应;两种动态本构关系可以描述材料在冲击荷载下的力学性能;模型在高应变率(2 000 s-1)下的使用应慎重。     

三维有限单元法在大型船闸闸首设计中的应用

合理确定闸首结构的内力是保证船闸结构系统稳定和安全的关键,也是闸首混凝土配筋设计的重要依据。使用ABAQUS有限元分析软件,建立某大型船闸下闸首三维有限元计算模型,分析了不同工况下闸首的应力分布规律及变形特点。编制了由应力反求内力的计算程序,得到各控制点的内力分布情况,并与规范算法结果进行对比,结果表明:规范算法偏于安全,有限单元法充分考虑了位移的协调和结构变形的整体性,计算出的内力更加符合大型船闸闸首实际受力情况。     

焊接变形和应力对甲板板架极限强度的影响

船舶建造过程中,焊接引起的结构变形和应力对船舶结构性能产生影响。以典型船舶甲板板架为例,研究焊接初始缺陷对甲板板架极限强度的影响。采用数值仿真方法模拟甲板板架的焊接过程,获得结构焊接变形和残余应力,对含初始缺陷的板架结构施加轴向压缩载荷,计算板架结构的极限强度,并与理想结构进行比较研究。结果表明,轴向压缩载荷下,甲板板变形过大是引起板架整体失稳的主要因素;焊接变形及残余应力显著地削弱甲板板架极限承载能力,焊接初始缺陷降低甲板板架整体刚度,影响结构失效模式。     

发射筒热力耦合场下力学性能研究

发射筒是潜载导弹发射装置的重要组成部分,需要有足够的强度和刚度满足不同发射条件。本文结合实验数据,建立仿真模型,通过静力分析得到压力和结构载荷作用下的变形和应力分布;通过温度场分析得出筒上温度分布及温度载荷作用下应力应变情况;通过热力耦合场分析得到发射筒整体变形与应力分布。结果表明:在气压和结构载荷作用下发射筒最大变形1.5 mm,筒底应力125 MPa;温度场下温度自筒底段至筒体段阶梯分布,热应力作用下最大变形3.5 mm,最大应力317 MPa;热力耦合场下发射筒最大变形4.23 mm,最大应力384 MPa。3种工况下分析结果显示温度载荷是影响发射筒应力应变的主要因素,设计时在筒底圆弧面中心处需要加强。     

深埋式薄壁圆筒结构在滩海地基中的受力特性数值模拟

建立三维有限元模型,分析深埋式薄壁圆筒结构在施工工况和使用工况下的结构变形位移、内力分布、基底应力分布、结构-土体间土压力分布,并对比分析了有限元计算结果及规范法计算结果。结果表明,有限元法计算出来的土压力中下段分布呈现"凸肚子"形状,与结构实际受力状态更加接近,有限元计算边界点沉降小于中心点沉降,与分层总和法的计算结果基本一致。     

多开口甲板板架结构极限承载力实验研究

[目的]为了研究多开口结构形式对甲板板架结构极限承载能力的影响,[方法]以2种不同开口形式的双层板架模型为研究对象,对其在轴向压缩载荷作用下的极限承载能力进行实验研究,对比分析双开口甲板结构和舷侧开口板架结构的失稳破坏模式及极限承载能力,得到多开口甲板板架结构在逐步崩溃过程中甲板各处应力的变化规律。[结果]实验结果表明:开口角隅处应力集中现象明显,随着轴向压缩载荷逐渐增大,开口中部甲板应力急剧上升,多开口结构最终均在最大开口的中部发生失稳破坏;甲板开口尺寸对结构初始轴向刚度的影响显著,舷侧开口结构则在弹塑性变形阶段对极限承载力的影响占主导地位。[结论]所提实验研究方法及结果可为此类甲板结构的设计提供参考。     

山区公路路侧护栏在不同碰撞角度下的结构分析与改善对策

山区公路由于地形、环境以及投资等具体条件影响,其路侧安全设计尤为重要,为保证车辆的行驶安全,对路侧护栏需进行结构安全分析与评价。针对山区公路的波形梁护栏采用AN-SYS软件,对护栏在不同角度的撞击荷载作用下的反力、应力及位移情况进行分析,得到不同的撞击角度下护栏的应力、弯矩和位移的变化规律。当碰撞角度大于30°时,护栏结构所受内力及位移变形较大,针对这一角度进行护栏的安全性能改善。     

考虑位移效应的支护结构土压力计算

基坑工程中,墙体在墙后土体压力作用下,将产生较大的位移和挠曲变形,引起土压力重分布。在充分考虑支护结构-土相互作用的基础上,建立了土压力与墙体位移的关系曲线,并考虑土拱效应引起的应力重分布,得到了考虑位移的土压力计算方法,并通过工程中实测位移不断修正土压力值,能计算非极限状态下土压力的动态值。     

77m浮船坞有限元横向强度计算

以77 m级浮船坞为研究对象,首先对某浮船坞进行了整船有限元建模,然后对整船有限元模型在施加约束的情况下,进行了使用中最危险的3种工况计算,最后利用计算得到的各工况下坞体和连接处结构的变形和应力,对船坞进行了强度和刚度的评估,为坞体结构的使用安全提供一定的保障。     

向量式有限元法在管土相互作用中的应用

向量式有限元法是基于向量式力学和数值计算的一种创新性的结构行为分析方法。文章采用三种弹簧模型模拟海床,将向量式有限元法用于钢悬链线立管触地段与海床土体相互作用研究中,编制相应Matlab求解程序,计算了端部施加一定位移下立管的位形和弯曲应力,并与他人基于有限差分法及ABAQUS的模拟结果进行对比,同时运用该方法分析了弹簧模型、土体刚度、土体吸力系数等参数对立管触地段变形和弯曲应力的影响。结果表明向量式有限元法在模拟静态端部位移加载下的管-土相互作用是准确和可行的,能够直接求解变形和内力,具有相对简洁性,此方法是对立管力学行为的模拟,符合实际运动变形过程。为模拟管-土相互作用提供了新方法,同时为进一步研究实际循环载荷下管-土相互作用奠定了基础。