结构有限元分析计算精度研究

通过计算示例,对比不同有限元软件的计算结果,分析论证结构有限元分析中,影响计算精度的几个因素,提供一种在使用不同有限元软件时,进行定性、定量分析的方法。     

无缝线路上铁路桥梁墩台制动力的计算方法

研究目的:制动力是影响桥梁墩台设计的重要因素之一,现针对无缝线路上铁路桥梁制动力的传力特点, 研究在中-活载作用下无缝线路上简支梁桥墩、台顶制动力的分配规律,提出更接近于实际的制动力计算方法、 研究方法:针对无缝线路上铁路桥梁的传力特点,采用将桥梁结构、台后部分路基以及上面的轨道结构作 为一个整体系统共同承受列车制动力的整体计算模型(即线-桥系统),运用有限元程序进行分析、计算。 研究结果:在对等跨度、桥墩等刚度的铁路多跨简支梁桥的墩、台顶制动力进行大量计算的基础上,找出了 影响多跨简支梁桥墩、台顶制动力分配的因素及其变化规律,提出了制动力的实用计算公式。 研究结论:通过对无缝线路上铁路桥梁的墩台顶制动力分配的影响因素分析,提出了铁路桥梁墩台顶制动 力的实用计算方法,经过分析该制动力实用计算方法,使用方便,操作简单,使制动力的计算更接近于实际。     

六边形孔蜂窝梁墩心截面纵向应力分析与计算

通过对局部开设六边形孔的蜂窝梁进行弹性有限元分析,指出其邻孔之间墩心截面上的弯曲正应力分布不符合平截面假定,并根据其特点提出按双直线分布进行近似处理,建立了相应的截面弯矩-边缘应力-受力区高度关系式.根据此假定在弯矩不变的前提下,对于不同的开孔情况、腹板厚度和翼板厚度分别计算出相应的受力区相对高度,并对其进行分析,拟合出了受力区相对高度与孔径、孔距的相关方程.验算表明,所提出的近似假定和简化计算公式满足工程精度要求,适用于应力计算,且简便实用.     

分层饱和土中横向受荷桩动力阻抗分析方法

考虑饱和土的成层性和孔隙流体与土骨架变形的相互作用,用积分变换方法构建盘面和柱面荷载作用下土体与结构动力相互作用影响函数,用边界元方法建立相应的考虑饱和土成层性的地基与桩基础动力相互作用分析方法。以层状饱和土中横向受荷桩动力阻抗分析表明分析方法的可行性。     

加肋轴对称旋转壳非线性稳定性分析

应用Total Lagrange描述、弹塑性本构关系及非线性壳体理论,建立加肋轴对称旋转壳的非线性稳定性分析的控制方程.将所求得的控制方程应用于截锥壳单元,推导出截锥壳单元的非线性稳定性分析的有限元列式,用截锥壳单元离散和逼近加肋轴对称旋转壳,构成有限元分析模型,从而建立了分析加肋轴对称旋转壳稳定性分析的有限元模型.应用所获得的有限元列式,由平衡路径追踪,求出结构的弹性极值点载荷和弹塑性极值点载荷,将所求得的极值点载荷适当地划分成多个载荷步,求出相应的位移增量,在每一个增量步作特征值分析,由特征值分析求出非线性失稳临界载荷.文中分别将本方法与材料的弹性本构关系和弹塑性本构关系相结合,采用Crisfield圆弧加载法对某精车模型进行平衡路径追踪,得出了该模型的弹性极值点载荷、弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷.所求得的弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷与模型实验测试值均吻合较好,其中弹塑性失稳临界载荷值与实验值更为接近.从而证明:本文方法可直接求出加肋轴对称旋转壳的弹塑性失稳临界载荷,而勿须使用Cg、Cs系数进行修正.     

船体外板鞍形板自重成型的数学模型

应用弹性力学壳体理论分析和ANSYS软件数值模拟,对船体鞍形外板在自重作用下引起的变形进行计算,在此基础上应用逐步回归方法建立了鞍形板自重成型的数学模型.     

基于参数化有限元的深潜器主框架优化设计

深潜器主框架是一个大型空间刚架结构,如何对这类复杂的工程结构进行优化,使其既满足自身的强度和刚度要求,同时又满足总体设计对主框架重量和布置的要求,这些仅仅根据经验是不够的,如何充分利用现有的大型通用有限元软件的优化设计功能显得尤为重要.本文利用现有通用大型有限元软件MSC Patran/Nastran,基于参数化设计的思想,对深潜器主框架进行了两个方面的优化设计:首先在初步设计方案的基础上,应用有限元静力分析功能,对方案进行渐进结构拓扑优化;其次,对选定的方案,分别采用可行方向法、序列线性规划法和序列二次规划法这3种优化算法对主框架进行优化,并比较各优化方法的适用性,说明了对于复杂结构存在的目标函数多峰值现象.结果表明,通过参数驱动有限元优化能够显著减轻主框架的整体重量,使材料达到最大的利用效率,具有实用意义.     

加筋压筋夹层板的固有频率分析

这是ISSC的BENCHMARK研究内容.首先对没有敷设层时的计算结果与实验结果进行了比较,以验证计算模型的有效性.对两种加筋压筋夹层板结构的固有频率进行了分析.对夹心层和厚表层分别采用偏心壳单元和固体单元进行了计算,并与实验结果进行了比较.结果表明,对于夹心层无论厚薄,均为采用固体单元较适宜.最后对有无夹层处理的结构固有频率也进行了比较.     

回流区水流运动三维数值模拟

建立了三维有限元水流模型,模型中采用了高分辨率计算格式。依此模型计算了突扩引起的回流,获得的掺混区流速分布和回流区固定点水位、流速非恒定过程与实测结果基本一致。     

Stress intensity factor measurement of cracks using piezoelectric element

A stress intensity factor (SIF) measurement method for cracks using a piezoelectric element and an electrostatic voltmeter is presented. In this method, an isotropic piezoelectric element is first attached near the tip of the crack. Then surface electrodes are attached to three different positions on the piezoelectric element. The electric potentials of the surface electrodes, which are proportional to the sum of the stress ( _x + _y ) on the structural member, are measured by an electrostatic voltmeter during load cycling. The mode I and mode II SIFs of the crack are estimated using the relationship between the SIF and ( _x + _y ). The applicability of the proposed method is examined through experiments and numerical analysis.