轨道车辆三明治板结构的有限元建模方法研究

作为一种新型的复合材料,三明治板结构在轻量化轨道车辆设计中具有广阔的前景,然而由于这种结构的复杂性也给结构的有限元分析带来了一定难度。文章研究了3种不同三明治板结构二维简化有限元分析方法,并与三维实体单元模型分析进行比较,由此得到一种较为简便、适于微机计算规模且满足工程分析精度要求的有效建模方法。     

隧道防冻隔温层厚度的计算

提出利用斯蒂芬公式计算围岩最大冻结深度,利用等效厚度换算法计算防冻隔温层厚度。以西北地区某隧道工程为例,分别采用现场实测与斯蒂芬公式计算得到的围岩最大冻结深度和防冻隔温层厚度,计算结果与实测结果的绝对误差为133 %,表明:在没有实测最大冻结深度的情况下,可通过斯蒂芬公式计算围岩最大冻结深度和防冻隔温层厚度。     

预应力混凝土连续曲线箱梁预应力效应分析

曲线箱形梁桥是空间复杂受力结构体系,预应力钢束产生的径向分布力是预应力混凝土曲线箱梁产生扭矩的主要原因之一。采用组合有限元法和简化方法分析曲线箱梁中预应力所产生的效应,得出预应力作用产生的内力和变形的变化趋势,为进一步完善曲线预应力混凝土箱梁桥的设计提供了依据。     

浮筏隔振系统有限元模型中基座的等效方法

在浮筏隔振系统中,由于实际基座模型和边界条件比较复杂,其有限元模型通常难以建立。提出基座的等效方法,首先测试基座安装点的原点导纳和传递导纳,然后根据有效点导纳的方法,将各安装点之间的耦合进行简化,将基座等效为多个独立的支撑单元,构成浮筏隔振系统完整的有限元模型。建立等效的浮筏隔振系统有限元模型,估算等效前后两种浮筏隔振系统有限元模型的隔振效果,等效模型的计算结果与参考模型较一致,不论是振级落差的总体趋势还是峰值点,都比较吻合,计算出的振级落差总级相差1.5 dB左右,可以满足工程实际要求。     

预应力等效荷载计算方法研究

预应力混凝土桥梁设计中将预应力作用转换为等效荷载的方式在桥梁结构分析中应用越来越广。根据作用力与反作用力的原理,推导了预应力等效荷载的计算公式及方法,该方法具有计算效率高的优点,适用于有限元编程电算,可用于空间预应力效应的计算,并附有算例。     

燃气轮机转子支承刚度计算研究

综合归纳燃气轮机转子的各种支承结构形式、特点,剖析结构参数对支承刚度的影响。针对燃气轮机转子在高转速下支承刚度获取难的问题,运用理论分析和经验公式相结合的方法,对某型燃气轮机转子支承进行刚度计算与误差分析。结果表明,对于弹性阻尼支承系统,刚度值在一定精度范围内的初步计算可不考虑油膜刚度的影响。     

船体分段焊接变形仿真

船体分段在焊接过程中产生的焊接变形会使船体结构强度降低,然而精确预测和控制焊接变形是个难题.文章提供了准确预测焊接变形的固有应变等效载荷法.这种方法运用有限元法结合固有应变理论以及实验结果对焊接变形进行分析:引入简化的弹-塑性分析杆-弹簧模型,通过分析得到固有应变受焊接区域约束度及最高温度分布情况的影响;将固有应变转化为等效载荷,应用弹性有限元分析求得整个结构的焊接变形.计算结果与LEECH计算及实验结果吻合较好.     

基于等效结构应力的地铁车辆焊接构架疲劳寿命分析

文章针对地铁车辆焊接构架焊接部位的疲劳失效问题,首先建立构架有限元模型,选取5条危险焊缝,按照疲劳试验的载荷计算得到焊缝结构应力分布特点,其中焊缝最大等效结构应力点为77.5 MPa;然后根据结构应力法中98％可靠度,-2σ应力水平下的S-N曲线计算焊缝疲劳寿命,5条焊缝的累积损伤均小于1,满足疲劳设计寿命要求;最后使...     

Validation and application of nonlinear hydrodynamics from CFD in an engineering model of a semi-submersible floating wind turbine

Nonlinear hydrodynamics play a significant role in accurate prediction of the dynamic responses of floating wind turbines (FWTs), especially near the resonance frequencies. This study investigates the use of computational fluid dynamics (CFD) simulations to improve an engineering model (based on potential flow theory with Morison-type drag) by modifying the second-order difference-frequency quadratic transfer functions (QTFs) and frequency-dependent added mass and damping for a semi-submersible FWT. The results from the original and modified engineering models are compared to experimental data from decay tests and irregular wave tests. In general, the CFD results based on forced oscillation tests suggest increasing the frequency-depending added mass and damping at low frequencies compared to first order potential flow theory. The modified engineering model predicts natural periods close to the experimental results in decay tests (within 5%), and the underprediction of the damping is reduced compared to the original engineering model. The motions, mooring line tensions and tower-base loads in the low-frequency response to an irregular wave are underestimated using the original engineering model. The additional linear damping increases this underestimation, while the modified QTFs based on CFD simulations of a fixed floater in bichromatic waves result in larger difference-frequency wave loads. The combined modifications give improved agreement with experimental data in terms of damage equivalent loads for the mooring lines and tower base.     

预防非工作边表面裂纹的直尖轨倒圆弧半径取值研究

针对高速道岔直尖轨非工作边表面出现纵向裂纹的问题,通过建立车辆道岔多体动力学模型和三维弹塑性轮轨接触有限元模型,分析倒圆弧半径对直尖轨等效应力及其作用位置的影响。结果表明:尖轨顶宽30mm到顶宽40mm断面间易发生非工作边表面裂纹,其中顶宽35mm断面的受力状态最为不利;倒圆弧半径取值越大,对尖轨降低值的影响越大,为降低对车辆轨道动力性能的影响,在相同条件下,应尽可能选择较小半径的倒圆弧;直尖轨倒圆弧能够有效降低内部的等效应力,并能增大应力作用位置到非工作边的距离;综合考虑直尖轨降低值和受力状态,倒圆弧半径取3mm时优于其他半径取值。