基于ANSYS的某型号平面钢闸门结构振动特性分析研究

为分析某水利工程溢洪闸某种平面钢闸门振动特性,文章引入流固耦合振动理论与有限元分析方法,利用Solidworks与ANSYS有限元分析平台,开展闸门自振特性分析,获得了无水工况下闸门开启与关闭时的模态频率及自振振型云图,分析了流固耦合下闸门开启角度、迭代阶次对模态频率及自振振型的影响规律;为分析平面钢闸门流固耦合作用下自振特性提供一定的参考依据。     

CO2驱注入管柱流固耦合振动模态分析

CO₂驱注入过程中，压力波动等因素造成流速改变致使管柱振动，进而导致管柱力学性能的变化和破坏，此外，不同相态的CO₂加剧了分析的复杂性。为研究CO₂驱注入管柱的动态特性，应用有限元软件对管柱进行仿真分析，考虑CO₂不同相态的影响，对比考察不同轴向力、壁厚、内压下管柱的变形量和固有频率。结果表明：流固耦合作用使管柱固有频率降低，管柱固有频率降低率在液态CO₂与管柱耦合时为10.3%、超临界态CO₂与管柱耦合时为6.5%；轴向力对固有频率高阶区影响大于低阶区影响；增加壁厚能增强对管柱的保护作用；内压增至100 MPa时对管柱结构损坏影响较大。研究结果对CO₂驱油注气生产过程中管柱结构优化设计和安全性评估提供参考。     

基于结构/控制耦合的动能拦截器捷联结构设计

在直接脉冲控制力的激励下,动能拦截器弹体结构动力学响应引起的捷联寻的器和捷联惯组处的振动,在敏感元件测量值中引入了动态弹性干扰量,进而引起大的脱靶量。提出了一种基于结构与控制耦合分析的捷联结构设计,利用Matlab/Simulink软件建立动能拦截器真比例导引控制模型,利用Ansys软件建立拦截器的有限元模型,对寻的器与惯导在不同的捷联方式和不同捷联刚度情况下进行控制与结构的联合仿真。仿真结果表明,增大接连刚度,降低两敏感元件的捷联安装的异面程度,让两者相邻布局,一定条件下可以解决弹性振动引起的脱靶问题。     

海洋平台冰激疲劳时域精细评估

为了评估冰区平台在服役期内的安全可靠性,给出了平台冰激疲劳时域精细评估的详细流程。根据海冰漂移方向、冰速和冰厚的概率分布特征,确立冰激振动分析的24个疲劳予工况。考虑平台桩柱的不同结构型式和冰-结构耦合作用．分别采用简化冰力函数模型和Sodhi改进模型对平台中锥体结构和直立桩柱结构进行冰激动态响应分析;建立管节点精细有限元模型计算热点应力集中系数,从而得到管节点的疲劳应力时程,并利用雨流计数法进行统计．计算整个疲劳环境的等效应力幅以及相应的循环次数,最后利用Miner线性累积损伤准则计算疲劳损失和疲劳寿命。结果表明：4根钭撑杆上的支管冰激疲劳损伤最大,应作为今后检测的重点部位。     

输电铁塔振动控制数值分析

针对特高压输电塔结构高、柔度大、阻尼小的动力特点,系统阐述了粘弹性阻尼层在输电塔阻尼提升中的作用,从粘弹性材料本构关系着手,明确了PRONY级数在时、频域中的确定方法;深入分析了粘弹性约束阻尼层复合结构的力学特点,提出了简单、有效的杆系-实体混合有限元模型,该模型适用于分析粘弹性阻尼层在输电塔结构阻尼提升的作用机理,进而可达到控制输电塔振动的目的。在此理论基础上,以一特高压输电塔为研究背景,基于ABAQUS有限元软件对敷设粘弹性阻尼层的铁塔模型开展相关的数值仿真计算。计算结果表明粘弹性约束阻尼层可有效提高输电塔的模态阻尼,不失为一种经济有效的振动控制方法。     

基于仿真体系模态下的流固耦合场泵站出水塔动力响应特征分析研究

针对出水塔动力响应特征,引入多相耦合理论,建立仿真模态体系,计算得到出水塔有、无水工况下自振振型、频率特征。通过时程曲线输入地震荷载,研究了地震动作用下零质量地基模型与黏弹性边界模型计算下的应力与位移响应特征,最大位移与应力均在安全允许区间内。文章为研究出水塔等水工结构的动力响应特征提供一定参考。     

怀洪新河西坝口闸闸门有限元分析

水闸在日常运行工作中,当上下游水位差达到2m左右时,闸门会出现较为明显的振动现象,并引发桥面震动。为进一步了解闸门振动的原因和危害,对闸门进行安全评价分析,解决此类结构动力学问题,本文采用有限元方法建立西坝口闸门整体有限元模型,结合相关物理实验计算结果设定边界条件,对闸门进行模态及谐相应分析,通过相关机理的分析、研究评估闸门振动影响。结果表明闸门正常运行情况下,水流对门体产生共振的影响较小,一般水流随机脉动力激励产生的闸门振动不会对闸门造成危害。本文亦结合有限元模型进行闸门结构应力计算,并对计算结果进行比较,分析认为有限元计算结果较为合理。     

广义协调COONS曲面厚薄板通用单元振动分析

厚薄板通用单元一直是板壳有限元研究中的重点和难点。根据单向厚板的基本方程推导得到内含剪切变形因子的插值基函数,基于Mindlin-Reissner厚板理论并结合广义协调思想,通过第2类有限元COONS曲面构造法及挠度和转角导数相关法构造出一个新的有效的厚薄板通用矩形单元,采用集中质量矩阵法得到单元的质量矩阵。通过编制MATLAB程序,采用子空间迭代法计算结构在不同板厚时的自振频率。将计算结果与理论解和大型通用有限元软件ABAQUS解进行比较,该单元具有良好的数值计算结果,能够实现动力学范围内薄板、中厚板以及厚板完全通用,具有工程应用价值。     

地磁作用下油气管道力磁耦合仿真分析与实验研究

选取X80输油气管道作为研究对象，建立相应的磁力学模型，通过理论与实验的方法，研究地磁场环境下复杂应力-磁通量的变化规律。首先，通过COMSOL有限元仿真软件建立了X80管道模型，用Mises应力表征输油气管道不同内压荷载作用下的应力值，设置地磁场强度为50μT的背景磁场，对输油气管道模型施加不同的内压荷载，通过软件计算分析，得出输油气管道壁上磁通量信号的分布情况。然后，通过对地磁场环境下输油气管道应力-磁通量耦合实验进行分析，得出管道壁上磁通量信号随复杂应力的变化情况，并对实验数据进行分析处理。结果表明：在地磁场环境下，输油气管道的复杂应力在增大的过程中，其对应的磁通量信号也在增强，两者呈线性相关。同时，通过实验进一步验证了理论模型与仿真结果的可靠性。     

中西部地区黏性土质边坡降雨动态渗流的 非饱和特性分析

为了解降雨过程中非饱和土质边坡结构的变化规律,基于有限元数值计算方法和非饱和土体力学特征关系理论,探讨了在不同降雨工况作用下某实际工程项目的边坡渗流过程与坡体内力分布的耦合特性,归纳了降雨过程中边坡内土体饱和度变化、孔隙水压力分布以及土体塑性区分布随降雨时长变化规律。结果表明,1)降雨初期边坡表面土体的饱和度和孔隙压力变化较为迅速,随着降雨过程的持续进行,坡体中非饱和土体的容重和饱和度不断增加;2)在土体饱和度和容重增加的同时,土体的渗透系数与渗流状态也发生显著改变,容易在坡脚渗出点位置造成局部塑性破坏区以及侵蚀破坏,从而降低结构的整体安全性;3)当降雨强度大于土体下渗速度时,会在坡体表面形成径流,从而引起表面侵蚀破坏,因此建议对于强降雨地区,应设计坡体表面排水通道。研究结果为强降雨地区的边坡结构加固以及排水设计提供了依据,可以为已有边坡工程的评估与改造提供参考。     

水平井射孔油井产能预测研究

本文针对传统的水平井射孔完井产能解析公式或恒生产指数的计算难以准确预测其产能的情况，在时，运用分段数值计算的方法，建立微元段的油藏渗流模型和井筒内流动压力损失模型，并对模型进行耦合计算。选取不同的射孔参数，对其进行产能预测，计算出水平井射孔段长度与压力和流量的关系曲线。     

超大型浮箱门选型设计及流激振动模型试验研究

赣江尾闾综合整治工程为大(2)型水利工程，主支枢纽大孔泄水闸孔宽超大(75m)且运行工况复杂。文章介绍了几种大跨度闸门门型方案布置，结合工程特点及要求进行了技术与经济型分析，确定了推荐方案为平开式浮箱闸门。在此基础上建立了闸门三维模型，进行了结构有限元分析计算，并通过模型试验深入研究了流激振动及启闭运行过程中的稳定情况，为闸门安全运行提供了理论基础和建议。此研究成果可为超大孔口水闸工程的闸门选型及设计提供一定的借鉴与参考。     

超大型基坑与地下隧道群相互影响研究

为了解决城市复杂地下结构群之间相互影响的工程难题，依托深圳某预建商业建筑基坑和地下规划交通隧道工程，对基坑与隧道群相互影响力学行为以及考虑建筑附加荷载作用下下穿隧道管片配筋设计进行研究。采用有限元计算软件建立基坑与规划交通隧道群三维数值模型和高铁隧道管片配筋荷载-结构模型，分析管片内力、基坑结构位移等指标，评价基坑与地下隧道群的相互影响。结果表明：1)在现有基坑桩-筏板基础结构设计情况下，管片内力变化幅度最大为10.85%,对后期交通隧道近接建筑基坑的影响较小；2)地下规划交通隧道施工过程中对基坑结构位移影响有限，隧道开挖后桩基础最大水平位移为1.36 mm,竖向沉降为2.44 mm,筏板基础最大水平位移为0.41 mm,竖向沉降为2.40 mm; 3)在建筑附加荷载作用下，隧道管片最大内力出现在拱顶内侧和拱腰外侧，考虑弯矩传递系数ξ时隧道管片配筋需要加强。研究成果优化了既有桩基础影响下的隧道结构配筋，可以为城市复杂隧道群的设计与施工提供参考。     

煤矿岩土工程勘察对煤矿基坑支护施工的影响探析

现阶段，煤矿基坑的设计较为成熟、稳定性较高，但对硬岩深度固定滞后的研究相对较少。本文结合室内试验、理论分析、模拟、现场试验等，在硬岩深煤矿基坑滞后的支护条件下，开展了煤矿岩土结构保护与相互作用、防护结构变形特征及煤矿基坑稳定性控制等研究。本文研究了硬岩深煤矿基坑围护结构和周长表面抗振模式，主坑变形不取决于井距和振动强度，垂直方向“D”型水平变形，最大变形发生在1/2深的挖掘深度。周边地表沉降表现为“凹槽”型，沉降影响水平范围数值等于开挖深度，探讨硬岩深煤矿基坑滞后支护的合理性与适用性很有必要。     

基于响应曲面法的闸板防喷器壳体优化设计

针对FZ35-105防喷器存在体积大、质量大等难题，建立105 MPa闸板防喷器壳体承载数值计算模型，研究防喷器壳体长度、宽度和高度对力学性能的影响。基于响应曲面法设计了17个实验组，系统研究了壳体长度、宽度和高度之间交互作用对壳体应力影响，构建了以等效应力为响应值的二次响应面模型，通过求解得到最小响应值下闸板防喷器最优壳体尺寸参数，并将优化前后结构强度进行对比。采用有限元与响应曲面相结合方法，为防喷器壳体尺寸优化提供了新思路，也可用于其他多参数优化设计。     

基于有限元—离散元耦合方法的顺层泥岩滑坡成灾机理研究

蚌埠市某废弃宕口因矿山开采，形成多处崩塌、滑坡地质灾害，严重破坏了生态环境，亟须进行修复治理。本文通过“空天地”一体化综合勘察手段，查明了该废弃宕口的地质灾害发育类型及HP01滑坡的发育特征，基于有限元—离散元耦合数值分析方法，研究HP01滑坡的成灾机理及其危险性，取得如下结论：研究区域发育2处滑坡和3处崩塌，滑坡均为顺层岩质滑坡；HP01滑坡属于由下至上、渐进破坏的牵引式顺层岩质滑坡，变形失稳主要受泥岩中软弱结构面的控制，变形破坏模式为蠕滑拉裂式，失稳过程可概括为开采卸荷—渗流软化—深部蠕滑—逐级拉裂。建议重点开展坡体截排水工程，保证稳定性。     

碳酸盐岩地层漏失规律研究

碳酸盐岩在沉积/成岩过程中由于受到化学溶蚀作用,发育包括溶孔、溶洞和裂缝在内的多种类型漏失通道,导致漏失成为安全高效钻井的首要挑战。以S油田N组巨厚碳酸盐岩地层为研究对象,综合测井和录井解释成果,建立了溶孔、溶洞和裂缝不同类型的等效物理模型。通过采用将离散裂缝嵌入变渗透率基质中的方法建立钻井液漏失流-固耦合数学模型,并采用有限元方法进行求解,系统对比分析不同漏失通道条件下的钻井液漏速和漏量的变化特征,以及钻井液参数对漏失的影响。研究结果表明,漏失通道类型是影响漏失的主控因素,漏失程度与溶洞渗透率大小成正相关,且易引发失反性漏失。裂缝宽度和溶蚀半径也对漏速和漏量影响较大,但二者存在阈值,当达到一定极限时漏速和漏量趋于平缓。漏失通道组合越复杂,漏失越严重。钻井液密度与漏失程度成正相关。建立的数值模型可为溶孔-溶洞-裂缝型碳酸盐岩漏失规律理论研究提供新的思路,为安全高效钻井提供理论支持。     

风机锚杆松弛对基础局压混凝土疲劳损伤的影响分析

为了对特定状态下风机构件疲劳损伤发展进行有效评估,以维持风机平稳运转,通过ABAQUS有限元软件建立起风机基础精细化整体模型,对锚杆松弛发育过程进行模拟,探究了疲劳荷载工况下局压混凝土的应力分布与变化规律,并采用德国劳埃德船级社推荐规范（GL）中混凝土疲劳计算方法对局压混凝土热点开展了疲劳寿命评估。结果表明：1）风机锚杆松弛会影响局压混凝土的应力分布,背风侧混凝土应力集中会更加突出,且应力会随着锚杆松弛加剧而同步增大,因此可将背风侧混凝土的受力情况作为锚杆松弛程度的判断依据;2）综合参考风机结构混凝土疲劳抗压强度设计值和疲劳寿命期望值2项指标评判后显示,锚杆松弛达到8%时,局压混凝土极有可能发生压碎失效,应当及时对松弛锚杆复加预紧力,避免锚杆松弛恶化发展。研究得到的锚杆松弛下风机基础局压混凝土的疲劳损伤规律,可为其在实际工程中的安全运维提供数据支撑。     

异质性消费者满意度对绿色产品定价决策的影响分析

考虑消费者对绿色产品价格和绿色度的敏感程度差异， 本文将消费者分为绿色消费者、中性消费者和经济型消费者3 类， 并构建了消费者效用函数与包含制造商、 零售商和消费者的三方动态博弈模型， 分析了消费者异质偏好下效用敏感系数对消费者效用以及厂商定价决策的影响机理。 研究发现：不同类型消费者的满意度存在差异， 表现在绿色消费者的效用水平最高， 经济型消费者满意度最低， 而且当消费者只对价格和绿色度其中的一个变量完全敏感时， 效用水平全部来源于剩余收入， 达到最低水平；从厂商生产角度来看， 绿色消费者是其最优消费群体， 相比较其他类型消费者， 满足绿色消费者的偏好需求可以实现更高的利润水平， 此时产品价格较低而且绿色度水平较高， 更好的实现供应链三方协调； 通过数值仿真得到向后弯曲的利润——效用曲线， 说明厂商能够在价格和绿色度二者之间进行协调， 并通过引导消费者消费行为， 在保证消费者满意度的前提下， 实现厂商目标。 研究结论充分考虑消费者在供应链生产决策中的作用， 为完善绿色供应链管理体系、 实现供应链协调提供一定的指导， 对绿色发展过程中实现消费者、 厂商共赢提供了理论依据。