超大跨径斜拉桥焊接细节热点应力集中系数研究

该文以某斜拉桥为研究背景,基于外推法和Dong氏法,研究了超大跨径斜拉桥钢箱梁焊接细节热点应力集中效应,确立了热点应力计算方法,并测试分析了各主要焊接细节焊趾应力集中效应。结果表明:边界条件对计算结果影响不明显,网格划分密度对计算结果影响较大,需予以重视。     

公铁两用斜拉桥塔梁结合处焊接细节热点应力分析

为了确立热点应力的有效计算方法、获得节点焊缝周围的应力分布规律,以郑州黄河公铁两用钢桁主梁斜拉桥为研究背景,在全桥整体及桥塔与主桁局部结合部位有限元应力分析的基础上,把桥塔焊趾处局部有限元模型作为粗糙模型(原始模型),将中桁上弦顶板与桥塔结合处的焊趾模型从粗糙模型中“萃取”出来,采用外推法计算热点应力集中系数;分析边界条件、网格划分对热点应力集中系数的影响.分析结果表明,边界条件对计算结果影响不明显;网格划分对计算结果影响较大,但网格细化到一定程度以后,由单元划分密度引起的计算结果差异不到0.5％.     

气缸盖温度场三维计算模型的研究

由于气缸盖的结构极为复杂,在进行三维有限元计算时,不但网格划分和数据准备的工作量十分繁重,而且要求计算机有较大的容量。若对网格划分和数据准备作过大的简化,则势必会降低计算的准确性。 本文提出一种柴油机气缸盖温度场三维有限元计算模型——取气缸盖火焰面底板为计算对象,对其实际结构基本不作简化。不仅计算精度高,而且网格划分和数据准备容易。文中较详细地提供了火焰面及其全部边界条件,并对12V150柴油机缸盖进行了实机计算研究,与已有数据对比,其结果令人满意。     

复杂应力场下焊接接头疲劳寿命评估的热点应力法

为了研究复杂应力场对焊接接头疲劳寿命的影响规律,针对不同倾角(θ=0°,15°,30°,45°)全熔透承载角焊缝十字形焊接接头,进行了轴向拉伸疲劳试验和有限元数值模拟。采用线性外推法、二次外推法和1mm法来计算焊趾处的热点应力,通过有限元网格敏感性分析确定合适的网格尺寸,得到了热点正应力和热点剪应力集中系数随倾角的变化规律。分别基于等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法对焊接接头的疲劳寿命进行评估,并与试验结果进行对比。结果表明:当最小网格尺寸分别小于0.1t和0.03t时,外推法和1mm法可以忽略其对热点应力的影响;热点剪应力集中系数普遍大于热点正应力集中系数;随着焊缝倾角的增大,疲劳寿命越来越大,15°,30°和45°倾角的疲劳寿命试验结果分别是0°倾角的1.26,1.52和2.38倍;当焊缝倾角为30°和45°时,相互作用方程法和双参数临界面法预测的疲劳寿命误差较大且偏于危险,而等效应力法预测的疲劳寿命与试验值吻合较好且偏于安全,因此推荐采用线性外推法计算热点应力,用等效应力法来预测复杂应力场下焊接接头的疲劳寿命。     

简支箱梁中剪力滞产生的应力集中现象

剪力滞的研究已有多年。然而,现有的研究成果给出太多的应力集中系数,实用性并不强。利用壳单元的三维有限元理论,研究了简支箱梁中剪力滞产生的翼缘板应力集中的问题,具体地说,进行了箱梁几何形状相关的大量参数研究。整个箱梁以壳单元建模,仔细考虑了加载方式的影响及剪力滞与有限单元网格划分间的关系。研究表明,翼缘板和腹板上的应力分布与初等梁理论中描述的有很大差异。通过得到的数值结果,提出计算剪力滞应力集中系数的经验公式。     

发动机电磁气门驱动有限元法仿真计算

在发动机电磁气门驱动(EVA)研究中,利用电磁驱动CAE软件FLUX_2D/3D进行了EVA装置的仿真计算。仿真结果与试验结果基本相符,说明计算中建立的几何模型、动力学模型、网格划分、对驱动电路的处理以及设置的各种边界条件均合理可行。这种方法可用于EVA设计方案预选,并可分析影响EVA动态特性和电磁铁吸力的各种关键因素。     

桥梁正交异性板焊接构造热点应力计算方法研究

为研究加劲肋与横隔板开孔焊接关键构造部位的热点应力建模计算方法,基于热点应力计算理论,以甬江特大铁路斜拉桥为背景,应用ANSYS有限元软件,采用4种单元(Solid45、Solid95、Shell63、Shell93)及3种网格精度(1,3,5mm)建立有限元模型,利用4种外推方法(IIW线性法、ABS/DNV线性法、IIW二次法以及Dong氏法)进行热点应力计算,并结合疲劳试验分析外推方法及模型单元对计算结果的影响。结果表明:单元类型、网格精度以及应力外推方法对热点应力计算值影响较大;在距焊趾0.4t(t为板厚)范围内,热点应力计算值受网格划分精度的影响较大,而在距焊趾0.4t~2.0t范围内得到较好的收敛;推荐采用Solid95单元进行建模,采用IIW线性外推法进行热点应力计算。     

基于m法的横向受荷桩无网格伽辽金分析

基于横向受荷桩m法控制微分方程的等效积分弱形式,对桩挠度函数采用移动最小二乘近似函数进行插值,采用罚因子法施加本质边界条件,进一步研究无网格伽辽金法(EFGM)在层状地基中横向受荷桩问题中的应用。利用MATLAB语言编制出相应的无网格计算程序对单层地基横向受荷桩进行计算,算例结果与幂级数解吻合良好,同时讨论了无网格伽辽金方法中的权函数和积分方案对计算结果的影响。最后,双层地基横向受荷桩的算例表明,无网格伽辽金方法适用于分析层状地基中的横向受荷桩,其具有不需要划分单元,前后处理方便,计算精度高的优点。     

曲线箱梁桥有限元分析方法

文章通过计算分析，并与模型试验结果比较，对曲线箱梁桥有限元的计算方法、网格划分粗细对计算结果的影响进行探讨：空间板壳有限元是一种精确的计算方法，空间梁格法也具有较高的精度。     

基于ABAQUS的扩展有限元尺寸效应研究

通过ABAQUS有限元软件,采用XFEM方法模拟单边带槽三点弯曲梁的开裂过程,改变预切口宽度以及XFEM区域网格尺寸,对其单元尺寸效应及网格依赖性展开研究。结果显示,预切口宽度越大,梁的刚度越低,但影响很小;在一定程度上,网格划分对计算结果的准确性影响很小;扩展有限元区域内网格长宽比对计算收敛性影响很大,相对于荷载加载方向,单元越扁平,结果越容易收敛;单元面积对计算结果收敛性影响很小。     

鞍座边界的应力带桥计算方法

为了准确分析应力带桥中应力带的受力情况,提出了鞍座支承应力带的计算方法。首先建立应力带在均布荷载作用下的弯矩平衡微分方程,再以应力带在鞍座分离点处挠度约为零、曲率半径为鞍座半径的边界条件来确定微分方程一般解的待定系数,最后根据几何协调关系反算鞍座的支承长度,通过迭代进行求解。为验证该方法的正确性和实用性,将该方法的计算结果与有限元模拟计算结果和铰支边界计算式的结果进行比较。结果表明：该方法的计算公式正确,能高效地找到应力带在鞍座上的分离点,比铰支边界计算式的准确度更高,更适合在实际工程中应用。     

驱动桥壳有限元分析模型的改进

针对目前常用的驱动桥壳有限元分析模型中由于边界条件定义造成结果不准确的问题,在分析模型中引入了板簧的弹性特征,并按不同的边界条件对桥壳应力分布进行了计算。结果表明,按照传统约束方式计算,板簧座外侧桥壳应力高,板簧座内侧桥壳应力位于低;按新建立的边界条件计算,则高应力区将向板簧座内侧的桥壳扩展。测得弯曲及扭转工况下桥壳的应力结果表明,采用常用边界条件所得位于板簧座内侧的桥壳应力计算结果与实际相差接近50%;引入板簧元件后桥壳应力的计算结果则与试验结果相近。     

基于瞬态响应的柴油机缸盖多轴应力分析

为了给缸盖的疲劳寿命预测提供准确的边界条件,以某型柴油机缸盖为研究对象,运用Ansys有限元分析软件,采用直接积分法对其进行了标定工况的瞬态计算,并将计算结果与有限元静力学分析结果进行了对比。考察瞬态计算得到的应力多轴状态,研究高应力梯度部位多轴应力的变化趋势,结果表明:气缸盖在工作时,结构上的多轴比例载荷与多轴非比例载荷状态共存。     

曲线梁桥恒载作用下的简化计算

曲线梁桥(又称弯桥)已成为现代交通工程中的一种重要桥型。曲线梁在恒载作用下会产生弯曲和扭转,如果通过空间杆系法来解决其计算问题,需要较多时间和精力。通过比较恒载作用下曲线梁桥的内力、应力及支座反力与同跨径直线桥梁的计算结果,得出曲线桥梁的简化计算方法。对于箱形截面、恒载作用下曲线梁桥的内力、应力可采用同跨径的直线桥计算结果,曲线梁桥的支反力可依据直线桥计算结果来估算一定条件下的曲线梁桥支反力。     

道路滑坡稳定性分析有限元方法研究

通过具体工程实例采用大型有限元分析软件COSMOS/M进行滑坡稳定性分析计算,详细介绍了滑坡稳定性分析有限元法的基本原理,并通过二次开发程序实现有限元模型建立、边界条件处理以及滑坡稳定安全系数计算。计算中首次采用硬弹簧和软弹簧描述滑坡体滑动面接触摩擦模型,考虑滑动面上出现裂纹后应力释放与应力重分配进行迭代计算,得到滑坡体处于极限平衡状态时应力、应变、位移分布等信息,通过这些信息计算出滑坡体稳定安全系数并进行滑坡体稳定性分析。分析结果表明采用有限元法进行滑坡稳定性分析更接近滑坡体实际受力状态,滑坡体稳定安全系数更符合实际情况,并可通过滑坡体内部拉应力区分布找出滑坡体的薄弱部位,判断滑坡趋势,从而有效指导滑坡治理。     

真实条件下CRCP温度应力通用解析解

针对现有CRCP温度应力分析方法不能充分反映CRCP真实受力条件的弊端,提出了考虑CRCP各板段实际受力情况的全路段整体迭代思路。通过对CRCP微分单元的分析,推导了考虑钢筋与混凝土间及混凝土与地基间非线性粘结-滑移关系的温度应力通用解析解。利用该解析解,在全路段范围内进行迭代求解,可以计算CRCP内任一点由温度变化所引起的应力、位移。     

大跨度系杆拱桥柔性吊杆张力监测和参数识别研究

研究了基于弦振动理论应用频率法进行大跨度系杆拱桥柔性吊杆张力测试的基本方法,尤其是对影响频率法测定吊杆张力精度的若干参数,如吊杆的边界条件、减振阻尼器及有效计算长度等进行了较理想的识别。文中推导了张力测试的实用公式,并通过现场张力标定,对上述若干参数进行有效识别,提高了张力测试精度并减少了识别工作量。实测结果表明,根据文中提供的参数识别方法进行参数识别后所得到的吊杆张力计算值大部分具有较高的监测精度,可以满足施工和运营期间监测吊杆张力的需要。     

基于位移释放系数的深埋圆形压力隧道力学行为的解析解

为解决含有孔隙水的可渗透岩层中隧道围岩的力学行为，采用复变函数法与Biot孔隙弹性理论相结合的方法，建立了一个基于位移释放系数的可渗透深埋圆形压力隧道的应力和位移的解析模型。根据应力应变本构方程及平面应变协调方程导出了应力函数的非齐次双调和方程。选取计算参数进行算例计算，并将计算结果与商业有限元软件的计算结果进行对比，两者基本一致。通过选取不同的隧道参数及远场应力比进行敏感性分析，发现隧道在软衬砌和硬衬砌条件下会产生较大差异的力学行为。位移释放系数和孔隙压力对围岩中的环向应力和径向应力有显著的影响。     

成都市火车南站斜拉桥的应力监测

通过对预应力混凝土斜拉桥的应力监测分析 ,认为混凝土在加载龄期较早时的收缩徐变较大 ,直接用所测得的钢筋应力通过弹模比法换算求得的混凝土应力值与理论值相差较大。本文提出的在加载龄期较早情况下 ,考虑混凝土的收缩徐变引起的钢筋和混凝土之间的应力重分布 ,通过静力平衡和变形协调条件 ,由实测钢筋应力推得的混凝土应力与理论计算值吻合较好 ,相应的收缩徐变总量与规范计算值较接近。本文方法在成都市火车南站斜拉桥监控中取得了比较满意的结果     

表面排水条件对饱水沥青路面动力响应的影响分析

首先建立动态荷载作用下,饱和状态沥青路面轴对称瞬态动力分析有限元模型,并给出有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;而后分析表面排水和表面不排水两种条件下的竖向位移、竖向应力、水平应力、剪应力和孔隙水压力沿深度方向的分布和时程变化,以确定表面排水条件对饱和状态沥青路面动力响应的影响。结果表明,与表面排水条件相比,表面不排水状况对位移场影响不大,而对应力场影响较大;后者在轮胎边缘外侧产生了较大的竖向拉应力,同时产生了更大的正孔隙水压力,使得路面结构处于更加不利的受力状态。