余能原理基面力元法在桁架弹塑性分析中的应用

基面力元法(BFEM)是一种新型的有限单元法,是以"基面力"来描述一点的应力状态。为了编制适用于桁架弹塑性分析的MATLAB基面力元程序,以余能原理基面力元法为基础,将基面力元法的平面4节点的实体单元模型向桁架单元进行退化,列出了退化桁架单元的柔度矩阵、单元轴力和节点位移的具体表达式,并对其控制方程进行了必要的处理。根据退化的桁架单元模型,采用增量法的思想和线性强化弹塑性模型,以三杆超静定桁架和复杂静定桁架为算例进行了计算。将计算结果与大型有限元分析软件ABAQUS的T2D2计算结果进行了对比分析,发现所用方法与ABAQUS的计算结果高度吻合,进一步验证了基面力理论的正确性和程序的适用性。     

余能原理基面力元法在桁架大变形分析中的应用

为了对桁架弹性大变形问题进行针对性研究,对平面二维问题的基面力单元模型进行了改进,把平面四边形四边中节点基面力单元退化为平面二节点桁架基面力单元,推导了桁架大变形余能原理控制方程和单元轴力、节点位移表达式,根据由控制方程得出的桁架大变形问题的非线性方程组,利用Matlab语言编制了基面力元程序,计算了桁架结构几何非线性算例。与大型通用有限元软件ANSYS的计算结果进行了对比分析,所用方法的结果与理论解一致,与ANSYS的计算结果相差较小。因此可得结论:所介绍的基面力元模型是可靠的,可以应用于对桁架结构的几何非线性问题分析,具有较广阔的前景。     

基于界面等效模型的再生混凝土基面力元分析

从细观角度分析再生混凝土的力学特性,以往都是将再生混凝土视为由骨料、新砂浆、新界面、老砂浆、老界面五相介质组成的复合材料来分析,为了简化这种常规五相再生混凝土模型,提出了基于界面等效模型的再生混凝土基面力元分析方法。首先运用三相球理论模型将再生混凝土中的老砂浆、新界面、老界面三相介质等效成一种介质,得到三相介质的再生混凝土界面等效模型;然后利用势能原理的基面力元法编制出损伤基面力元程序,对不同尺寸的再生混凝土试块进行单轴拉伸试验模拟。给出了应力-应变曲线及破坏过程图,并与普通五相模型进行了对比,两种曲线基本吻合。因此,等效模型可以代替普通五相模型,从而简化多相再生混凝土的损伤分析,提高模拟效率。     

基于数字图像处理技术的再生混凝土数值模拟

为了研究骨料形态对再生混凝土材料力学性能的影响,基于势能原理的基面力元法,利用图像处理技术和MATLAB软件,建立了再生混凝土真实骨料细观模型。应用FORTRAN分析软件对再生混凝土试件进行单轴拉伸试验的数值模拟,研究了真实骨料细观模型再生混凝土宏观应力-应变曲线变化规律和试件的破坏形态。结果显示,真实骨料模型得到的宏观应力-应变曲线和试验曲线吻合度较高,骨料形状对试件的破坏形态影响较小。模型可真实地模拟再生混凝土在单轴拉伸作用下的损伤破坏过程,准确地反映试件的实际骨料形态。     

碳纳米管增强水泥基复合材料的 二维代表单元研究

为了从细微观尺度上研究碳纳米管-水泥基复合材料的损伤破坏过程和破坏机理,从碳纳米管-水泥基复合材料中选取尺寸为100μm×100μm的代表单元,建立二维代表单元的细微观层次的数值模型。以势能原理的基面力元法为理论基础,对代表单元进行数值模拟,探究在单轴受压状态下碳纳米管-水泥基复合材料的力学性能变化,并绘制破坏裂纹的发展过程图和最大主应力分布变化过程图。结果表明,该代表单元模型能够较真实地模拟复合材料在单轴压缩状态下的损伤破坏过程,通过数值模拟不同含量的复合材料代表单元模型,发现增强体的含量影响着复合材料的强度及韧性,选择合适的含量范围有利于提升材料的力学性能。通过数值模拟的方法分析碳纳米管增强水泥基复合材料的作用机理,拓展了基面力元法的应用范围,节约了计算资源,其结果丰富了碳纳米管-水泥基复合材料力学性能的研究,可为相关工程应用及基础研究提供参考。     

拱形重力坝应力变形三维有限元分析

为复核已建工程拱形重力坝应力变形分布特性是否满足规范要求,文中采用三维有限元数值分析计算方法,建立实体计算模型,分别对在正常蓄水位、死水位、校核洪水位等工况下,进行坝体应力变形分析计算。计算结果表明：坝体应力变形符合有限元分析一般规律,应力变形计算值均在规范允许范围内。计算分析成果,可为漾头水电站大坝安全稳定提供有效理论支撑依据,也可为类似工程中低拱形重力坝应力变形分析计算提供参考,对提升拱形重力坝设计及指导相关工程实践具有理论与现实双重意义。     

断层防水或安全保护煤柱合理留设的分析计算方法

根据断层的地质和水文地质条件,在全面考虑影响断层防水中安全保护,煤柱尺寸等因素的前提下,建立了不同的岩石力学模型.应用岩石力学有限元理论(弹塑性)反复解算不同煤柱尺寸情况下的围岩应力及其变化,进而采用(无拉应力分析原理)分析研究在变化的应力状态下煤岩层的稳定性.在此基础上,确定出最佳的断层防水煤柱或安全保护尺寸.     

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。     

城市创业环境优势要素识别系统分析模型

本文针对城市创业环境优势要素识别这一复杂系统问题,采用改进后的AHP方法,量化分析创业环境要素对生存型创业主体和机会型创业主体的贡献力,在此基础上建立用于识别城市创业环境优势要素的二维决策矩阵模型.最后,将该模型应用于长春市,说明该城市创业环境优势识别模型的科学性和有效性.     

夹紧力和摩擦系数对旋扣钳上扣的影响

为了研究夹紧力和摩擦系数对旋扣钳上扣过程中钻杆应力分布的影响，采用有限元分析方法对Φ139.7 mm×9.17 mm钻杆进行了非线性问题的弹塑性力学有限元模拟分析，得到上扣过程中钻杆的应力大小及分布规律，最大夹紧力及摩擦系数对钻杆应力的影响。结果表明，旋扣钳上扣过程中钻杆径向单元层的应力值呈现上下波动规律，内外壁的应力大于中间单元层，钻杆的最大应力出现位置和最大应力值是动态变化的，应力危险点转移到了滚轮与钻杆接触位置，最大应力出现位置也由未旋转时的外壁转移到了内壁，且最大应力值有所增加；滚轮旋转一周过程中，钻杆始终呈椭圆形，且钻杆的椭圆度是动态变化的，其值在1%至2.4%之间波动；当夹紧力为150 284 N时，滚轮与钻杆接触位置虽有应力集中现象，但最大等效应力尚未超过钻杆材料的屈服强度。经过仿真发现，钻杆的最大夹紧力为190 300 N；当夹紧力为150 284 N时，改变摩擦系数对钻杆的最大von-Mises应力值有一定影响，当摩擦系数从0.15增加到0.27时，最大vonMises应力值增大，但最大von-Mises应力值的增量不大。     

通用平面连杆机构动态模拟软件的研究

介绍了一种用C语言编制通用平面连杆机构动态模拟软件的方法。它以杆组概念为基础,具有广泛的通用性,使用者只需按菜单提示在键盘上选用各类杆组搭接机构即可,随后的运动分析及动态模拟主程序便可自动生成。     

球罐地震反应分析及其子结构拟动力试验方法

为了研究流固耦合作用对球罐地震反应的影响,利用ABAQUS软件建立1 000m3球罐有限元模型。采用子空间法对球罐进行了模态分析,并与规范算法进行对比,同时采用耦合拉格朗日欧拉算法,对考虑液固耦合作用的球罐进行地震反应分析。分析结果表明:考虑液固耦合作用使球形储罐的顶点位移、竖向支反力、支柱底部剪力以及拉杆应力等方面衰减得更快,并且在数值上也比附加质量法所模拟的结果小很多。在此基础上,介绍了子结构拟动力试验方法,提出将子结构拟动力试验方法应用于球形储罐的抗震性能分析,阐述了球形储罐子结构拟动力试验的步骤,为球形储罐抗震研究提供一种新的试验研究思路。     

技术路线图在新能源产业中的应用——以煤基二甲醚产业为例

以煤基二甲醚产业在我国的发展为例,把技术路线图与全生命周期分析方法相结合,提出了新能源产业技术发展及产业演进的系统分析框架,从而能更好地对能源技术进行评估和选择,促进中国新能源产业的发展。     

三相12/8极高压开关磁阻电机设计及仿真

根据开关磁阻电机的工作原理及结构,简要概述了电机参数设计方法、注意事项及步骤,给出了一台12/8极高压开关磁阻电机实验样机参数,利用Ansoft/Maxwell软件对电机参数进行了二维全场域的有限元分析和计算。得出了转矩脉动、绕组电流等波形以及电机磁力线分布、磁通密度云图分布。仿真结果和实验结果验证了参数设计方法的正确性,为今后开关磁阻电机的改进和优化提供了依据。     

谈天然气能量实时自动计量

体积计量不能体现天然气的使用价值和优质优价的贸易原则。能量计量基于天然气蕴藏的内在发热量，是公平、合理的贸易计量方式。应用在线检测技术，通过设计能量计量软件。将在线检测和流量计量有机结合，实现了天然气能量实时自动计量和数据远程监控。采用能量计量，企业获得了良好的经济效益和社会效益。     

隧道修复工程中垂直冻土帷幕应力场有限元分析

本文首先简要介绍了在煤矿建设中广泛应用的冻结法的应用范围,然后以上海市轨道交通4号线隧道修复工程中山南路段垂直冻结为例,在试验数据的基础上计算参数,建立有限元模型,对其应力场进行分析研究。研究过程中参数的选取、边界条件的处理、模型的建立、问题的求解及结果处理为隧道修复工程及类似工程提供了有益参考。     

东北季冻区透水沥青路面低温抗裂性分析

为了将具有良好排水、抗滑性能的透水沥青路面应用于东北季冻区,对季冻区气候环境下的透水性沥青路面低温抗裂性进行建模.基于东北季冻区年/日温差大、冬季寒冷、冰冻期长等特点,依据沥青路面温度场理论,利用ABAQUS有限元分析平台建立透水沥青混凝土(OGFC)、密级配沥青混凝土(AC)路面结构温度场,并探讨了 2种材料路面结构...