海上新型组合隔水导管抗冰极限承载力分析

为了提高海上钻井隔水导管抗冰承载能力,提出一种组合式钻井隔水导管,基于弹塑性力学基本理论,利用有限元分析软件ANSYS建立组合结构极限承载力计算模型,对不同组合方式的隔水导管结构抗冰极限承载力进行对比分析.结果表明,组合隔水导管结构相比单层隔水导管结构抗冰极限承载力提高幅度可达40％以上.     

基于三维非连续几何模型的盾构施工模拟

以苏州地铁一号线工程为研究背景,建立考虑管片分块、连接螺栓及施工过程各因素的三维非连续几何模型,对盾构法施工过程进行仿真模拟.论述了盾构开挖系统模型的几何非线性方程组的推导过程,盾构顶进推力及注浆材料性质的计算方法.模拟计算结果显示：盾构管片内外侧表面大部分区域处于受压状态,拱顶与拱底部位及靠近连接螺栓的部分区域处于受拉状态;受盾构顶推力作用,盾构开挖面前方土体有一个典型的隆起区域,地表最大隆起值为2.5 mm,出现在盾构开挖面前方8.5 m处;盾构开挖面后方土体沿隧道纵向的沉降受注浆材料影响随时间变化,并逐渐趋于稳定;在盾构法施工中,各管片连接处的土体受施工影响明显,土体塑性区范围较大.     

剥离掉块对轮轨滑动接触热弹塑性的影响

利用有限元软件ANSYS建立了钢轨轨面剥离掉块伤损条件下的轮轨滑动接触有限元模型, 考虑了轮轨材料的非线性影响, 计算了车轮经过剥离掉块凹坑时的轮轨接触冲击行为, 并采用瞬态分析方法研究了不同剥离掉块伤损长度、深度、摩擦因数与轮轨间相对滑动速度对钢轨剥离掉块伤损区域热弹塑性的影响。分析结果表明: 在剥离掉块伤损区域长度为2 cm、深度为4 mm时, 钢轨等效塑性应变最大, 且伤损区域后侧的值为前侧的3~4倍; 在剥离掉块伤损区域长度为2 cm、深度为6 mm时, 塑性变形最大, 且伤损区域后侧的值约为前侧的2倍; 轮轨接触应力随摩擦因数的增大而减小, 钢轨的摩擦温升、等效塑性应变、塑性变形、等效应力与纵向剪切应力均随随摩擦因数的增大而增大, 当摩擦因数大于0.3时, 等效应力和纵向剪切应力的增长速率变缓; 当相对滑动速度等于3 m·s-1或大于等于6 m·s-1时, 钢轨的受力、变形和温升最不利。     

上承式钢桁拱桥面内极限承载力分析

为研究大跨度上承式钢桁拱桥在面内荷载作用下的非线性结构行为及极限承载力的主要影响因素, 采用纤维模型法推导了计算材料非线性梁单元刚度矩阵的公式和确定单元截面中性轴的方程, 分析了某上承式大跨度钢桁拱桥加载全过程的塑性区发展和应力重分布情况, 探讨了几何非线性、拱上建筑联合作用、施工方法、布载方式对钢桁拱桥极限承载力的影响。发现几何非线性与拱上建筑联合作用对拱肋最大应力的影响较小, 影响程度不超过6%, 布载方式与施工方法对大跨度钢桁拱桥的极限承载能力有较大影响。     

微风化岩体隧道开挖反分析及围岩稳定性评价

青岛嘉定山地铁区间段多为微风化的花岗岩地层,地势起伏复杂。为探究本区间隧道在开挖过程中围岩的稳定性问题,采用最小安全系数法对围岩稳定性进行分析。由于地质条件复杂,岩体参数取值很难确定,基于D-P准则,采用ABAQUS建立3D弹塑性模型,根据黄金分割算法进行隧道断面拱脚位置的位移反演,确定本次计算中参数弹性模量E、泊松比μ;用修正后的岩体参数计算围岩的安全系数F_s,预判开挖围岩破坏区,为隧道围岩支护方案的设计提供依据。     

大跨度中承式铁路拱桥缓冲限位耗能装置研究

为研究适用于大跨度中承式铁路拱桥的限位减震耗能装置,保证高速列车的行车安全。基于弹塑性力学、材料力学等计算理论,建立大跨铁路桥梁缓冲限位耗能装置的简易设计方法,并运用MATLAB软件开发相应的设计软件。以郑万高铁某大跨中承式拱桥为工程背景,开展该桥限位耗能装置的关键设计参数研究,并利用ANSYS建立装置实体有限元模型,分析其力学性能及滞回耗能曲线。研究结果表明:建立的缓冲限位耗能装置简化设计方法正确,设计过程简便;设计的装置能够较好地控制列车牵引制动力引起的梁端位移,满足高速铁路对行车安全的要求。     

混凝土多孔砖砌体结构恢复力模型研究

研究了轴压比对混凝土多孔砖砌体结构恢复力特性的影响,建立了以恢复力模型的弹塑性阶段和破坏阶段刚度比系数α1和α2考虑轴压比影响的三线型恢复力模型.采用恢复力模型对模型房屋进行了弹塑性地震反应分析,其结果与拟动力试验结果吻合.本研究提出的三线型恢复力模型可以为砌体结构弹塑性分析提供一定的依据和研究思路.     

单向短纤维复合材料中热残余应力研究

基于单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型,利用轴对称弹塑性有限元分析方法,研究了该类复合材料中热残余应力的大小和分布情况以及各种微结构参数的变化对它的影响,同时还讨论了热残余应力的存在对基体与纤维之间应力传递的影响。研究表明,热应变的不匹配导致纤维受压、基体受拉,界面法向受压。热残余应力的存在降低了基体与纤维间的应力传递,不利于复合材料整体性能的提高。     

机车转向架构架拉杆座弹塑性分析及结构改进

利用通用有限元软件ANSYS对机车转向架构架拉杆座安装结构进行弹塑性静态结构有限元分析,通过细化网格,对拉杆座的焊接部位进行缺陷模拟,指出焊接缺陷是影响结构使用寿命的主要因素。文章主要研究了结构焊接处模拟缺陷后在最大起动牵引力作用下的应力状态变化;针对拉杆座的结构形式,提出了改进方案。     

偏压浅埋连拱隧道施工过程的三维数值模拟

针对一座浅埋偏压条件下的双连拱隧道，分别按三导洞先墙后拱法和中导洞法对其施工过程进行了三维弹塑性有限元模拟分析。计算结果揭示了该条件下双连拱隧道衬砌结构的受力和变形以及围岩的塑性区分布都具有明显的非对称特性，衬砌内侧的拱部和内外侧仰拱承受了较大的拉应力而成为结构的薄弱环节，中隔墙因在不对称水平推力作用下发生偏转成为影响衬砌结构稳定的关键因素，并在此基础上对提高结构的稳定性提出了建议。