復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)有限元建模方法體會(huì)

通過對(duì)行人保護(hù)法規(guī)試驗(yàn)有限元仿真所用的頭型沖擊器建模方法進(jìn)行研究,提出一種快速準(zhǔn)確建立頭型沖擊器有限元模型的方法。該方法通過確定不同頭型沖擊器的關(guān)鍵影響設(shè)計(jì)參數(shù),推導(dǎo)頭型沖擊器法規(guī)所要求的質(zhì)量、質(zhì)心坐標(biāo)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量方程,從而確定頭型沖擊器的幾何參數(shù);根據(jù)法規(guī)對(duì)頭型沖擊器跌落、側(cè)向沖擊及頻率的要求,確定了頭型沖擊器有限元模型材料參數(shù)。有限元模型驗(yàn)證結(jié)果顯示,所提出的頭型沖擊器有限元建模方法有效。

本文應(yīng)用有限元方法對(duì)非屏蔽雙絞線(utp)進(jìn)行建模,為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的可信性,結(jié)合磁偶極子理論和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理,對(duì)雙絞線的輻射場(chǎng)進(jìn)行理論計(jì)算,結(jié)果證實(shí),有限元法在處理雙絞傳輸線問題上是有效可行的。

介紹了回轉(zhuǎn)式刀具切削性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)上相似盾構(gòu)刀盤的結(jié)構(gòu),利用pro/e和ansys軟件,建立了刀盤的三維有限元模型,對(duì)刀盤切削巖石和土壤兩種工況分別進(jìn)行受力特性分析,得到了兩種工況下的應(yīng)力和變形分布。分析結(jié)果表明,危險(xiǎn)截面位于牛腿與刀盤的連接部位,最大應(yīng)力為168.54、最大變形為0.278,能夠滿足實(shí)驗(yàn)需要。研究結(jié)果可為盾構(gòu)刀盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

分支井作為一種能夠更加有效地開采油氣藏的鉆井技術(shù),在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到普遍推廣。然而在應(yīng)用該技術(shù)的實(shí)踐中也遇到了一些新的難題,井壁穩(wěn)定性就是其中之一。在前人研究的基礎(chǔ)上,采用有限元方法建立分支井連接段的三維模型,綜合考慮各向異性地應(yīng)力,流體對(duì)巖石骨架的影響和方位角、傾角變化等,得出連接段附近的應(yīng)力–應(yīng)變和滲流場(chǎng)分布規(guī)律。并根據(jù)摩爾–庫(kù)侖準(zhǔn)則,利用有限元后處理程序圖形化了井壁穩(wěn)定的預(yù)測(cè)情況。分析結(jié)果表明:當(dāng)支井方位角為90,即與最大水平主應(yīng)力平行時(shí)連接段井壁最穩(wěn)定;井眼直徑和連接段位置深度對(duì)井壁穩(wěn)定性影響較小;后期生產(chǎn)壓差過大也會(huì)增大裸眼完井井壁失穩(wěn)的可能性。

對(duì)船舶上層建筑整體振動(dòng)有限元建模方法進(jìn)行研究,討論了不同計(jì)算模型、邊界條件、附加水質(zhì)量以及裝載情況對(duì)上層建筑整體振動(dòng)固有頻率的影響。通過對(duì)76000t油輪、110000t油輪、8000teu級(jí)超大型集裝箱船、174000t散貨船、30000t散貨船和11800t散貨船六條船的計(jì)算,對(duì)上層建筑整體振動(dòng)有限元建模問題得到了一些有益的結(jié)論。

為解決對(duì)分體式組合小箱梁橋橋型進(jìn)行空間有限元分析時(shí)所遇到的各片箱梁間翼緣縱向濕接縫如何準(zhǔn)確模擬等問題,為尋求合適的空間有限元建模方法,以由4片分體式組合箱梁組成的40m單跨簡(jiǎn)支梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象,利用大型有限元軟件midas/civil,分別建立了實(shí)體單元計(jì)算模型、梁板單元組合計(jì)算模型及改進(jìn)的梁格法計(jì)算模型,對(duì)比分析了在4種荷載工況下各片箱梁跨中位移解。計(jì)算結(jié)果表明:實(shí)體單元計(jì)算模型計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確但建模復(fù)雜,與其相比,梁板單元組合計(jì)算模型最大誤差為-5.4%,改進(jìn)的梁格法計(jì)算模型最大誤差為-2.3%。改進(jìn)的梁格法計(jì)算模型為該橋型合適的有限元建模方法。

選用三維空間梁?jiǎn)卧猙eam189表述網(wǎng)套鋼絲,空間殼單元shell93表述波紋管,利用耦合節(jié)點(diǎn)的方法建立多層波紋管層與層之間的關(guān)系,用擬合理論推導(dǎo)出約束方程建立最外層波紋管與網(wǎng)套之間的關(guān)系,在ansys中建立金屬軟管的參數(shù)化有限元模型。利用此模型對(duì)金屬軟管進(jìn)行軸線拉伸和壓縮仿真分析,將其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明了有限元模型的可靠性。

隨著輕鋼龍骨體系及彩鋼板的廣泛使用,自攻螺釘連接受力性能也越來(lái)越被人們重視.目前國(guó)內(nèi)有關(guān)自攻螺釘連接受力性能的研究主要集中在試驗(yàn)和有限元分析兩方面,其中有限元的建模方法各有不同.采用ansys有限元軟件建立了自攻螺釘抗剪連接的7種簡(jiǎn)化計(jì)算模型,對(duì)各種簡(jiǎn)化模型所得連接的極限承載力、破壞形式及建模特點(diǎn)進(jìn)行了比較,得到了自攻螺釘連接合適的有限元建模方法,為自攻螺釘抗剪承載力的理論研究提供有益的參考.

研究了平面雙連桿柔性機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)的有限元建模問題。建模力求簡(jiǎn)單方便有效,以便于進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和控制問題的研究。并用matlab編程,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)推導(dǎo)建模過程。

針對(duì)減壓閥圓平膜片的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法存在效率和精度較低等缺陷,使用abaqus建立了某型減壓閥的圓平膜片及其附屬結(jié)構(gòu)的有限元模型,完整地模擬實(shí)際的裝配與工作過程。展示該模型在不同工作參數(shù)作用下的應(yīng)力分布和變形,對(duì)膜片在額定工況下的應(yīng)力分布進(jìn)行分析,并討論氣壓載荷、位移載荷以及附屬結(jié)構(gòu)的壓緊力對(duì)膜片的應(yīng)力分布和變形所造成的影響。結(jié)果顯示膜片在底硬芯邊緣附近和夾持環(huán)邊緣附近會(huì)出現(xiàn)劇烈的應(yīng)力變化,應(yīng)力值超過了材料的屈服極限;在額定的工作參數(shù)下,膜片的應(yīng)力分布主要受壓強(qiáng)載荷的影響,而且附屬結(jié)構(gòu)的壓緊對(duì)于降低膜片的應(yīng)力值有非常大的作用。

本文通過用有限元程序ａｌｇｏｒｆｅａｓ和通用結(jié)構(gòu)計(jì)算程序ｔｂｓａ兩個(gè)軟件對(duì)于同一個(gè)高層建筑的地震反應(yīng)分析，對(duì)比兩種分析方法的差別，說(shuō)明這兩種方法對(duì)于較復(fù)雜體型高層結(jié)構(gòu)分析的適用性。同時(shí)級(jí)出模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比。

以彭水電站引水隧洞彎管段混凝土襯砌定型模板為例,探討了大型復(fù)雜定型鋼模板結(jié)構(gòu)有限元建模、約束處理和分析方法;通過近似等邊矩形單元網(wǎng)格劃分、考慮外支撐接觸非線性和保持各構(gòu)件空間連接效應(yīng),建立了不同襯砌段位置和支撐形式條件下的定型鋼模板有限元模型;計(jì)算了不同工況下模板的應(yīng)力與變形;給出了4種典型工況的分析計(jì)算結(jié)果,為模板結(jié)構(gòu)優(yōu)化及支撐選擇找到依據(jù).

以ansys軟件為工具,分析了不同的簡(jiǎn)化建模方法帶來(lái)的誤差,從而確定合理的建模方法,求解出水下航行器連接盤的固有特性。

對(duì)于非板、梁、柱及桿系等較為復(fù)雜的水工結(jié)構(gòu),采用有限單元法計(jì)算,不僅可適應(yīng)結(jié)構(gòu)體型以及邊界條件的復(fù)雜性,而且可以較為準(zhǔn)確地得出結(jié)構(gòu)變形情況及內(nèi)部應(yīng)力的分布,進(jìn)而依據(jù)應(yīng)力分布計(jì)算截面配筋量。結(jié)合夾巖水利樞紐壩后廠房工程實(shí)例,建立三維有限元模型,分析了廠房變形特征,并根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析了結(jié)構(gòu)所需的配筋量。

對(duì)于非板、梁、柱及桿系等較為復(fù)雜的水工結(jié)構(gòu),采用有限單元法計(jì)算,不僅可適應(yīng)結(jié)構(gòu)體型以及邊界條件的復(fù)雜性,而且可以較為準(zhǔn)確地得出結(jié)構(gòu)變形情況及內(nèi)部應(yīng)力的分布,進(jìn)而依據(jù)應(yīng)力分布計(jì)算截面配筋量.結(jié)合夾巖水利樞紐壩后廠房工程實(shí)例,建立三維有限元模型,分析了廠房變形特征,并根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析了結(jié)構(gòu)所需的配筋量.

建立了某五軸載貨汽車雙扭桿雙橫臂懸架有限元模型,對(duì)各零部件之間連接關(guān)系進(jìn)行模擬,在此基礎(chǔ)上,對(duì)模型靜態(tài)剛度和強(qiáng)度特性進(jìn)行分析。計(jì)算結(jié)果與理論解和試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了該類型懸架有限元模型的正確性。

工程結(jié)構(gòu)實(shí)例有限元分析

淬火殘余應(yīng)力可能造成工件淬后裂紋、削弱其疲勞強(qiáng)度以及造成其體積和形狀的變化。在需要進(jìn)行淬火處理的厚板結(jié)構(gòu)鋁合金零件中,這一情況尤為顯著。因此,對(duì)厚板鋁合金淬火過程進(jìn)行有限元模擬,預(yù)測(cè)其淬后殘余應(yīng)力大小及分布,具有十分重要的意義。本文運(yùn)用abaqus/standard軟件建立了2a12厚板鋁合金的淬火過程有限元模型,并用反傳熱算法確定了以聚乙撐二醇(pag)溶液作為淬火介質(zhì)時(shí)的換熱邊界條件。為了驗(yàn)證模擬結(jié)果的可靠性,應(yīng)用x射線法對(duì)厚板淬火殘余應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)量。模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的一致性,表明本文建立的有限元模型具有較高的精度。

在巖土工程有限元數(shù)值模擬中,復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境使得建模困難,模型一般都被簡(jiǎn)化處理。其結(jié)果直接影響計(jì)算的準(zhǔn)確性。借助地質(zhì)模型能最大程度地表達(dá)地質(zhì)實(shí)際的特點(diǎn),將地質(zhì)模型和數(shù)值模型相結(jié)合,提出一種新的巖土工程有限元建模方法——crm地質(zhì)模型轉(zhuǎn)化法。其核心思想是將三維地質(zhì)模型經(jīng)過特定方式轉(zhuǎn)化為符合有限元網(wǎng)格要求的數(shù)值計(jì)算模型。具體轉(zhuǎn)化過程為:①根據(jù)計(jì)算范圍對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行區(qū)域切割;②從切割模型提取控制數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu);③對(duì)重構(gòu)模型按地層屬性自動(dòng)剖分有限元網(wǎng)格;④將網(wǎng)格數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)值分析系統(tǒng)完成建模。通過編程實(shí)現(xiàn)與實(shí)例驗(yàn)證,這種方法能準(zhǔn)確生成復(fù)雜模型網(wǎng)格,整體建模速度快,自動(dòng)化程度高,且能方便地模擬開挖過程,并可為不同的數(shù)值分析系統(tǒng)使用,極大地提高了前處理工作的效率。

為準(zhǔn)確分析復(fù)雜索拱體系結(jié)構(gòu)的施工穩(wěn)定性,以山東淄博潭溪山橋?yàn)槔?提出一種基于有限元模型修正技術(shù)的分析方法。建立包括細(xì)部構(gòu)造的精細(xì)化有限元模型,以節(jié)點(diǎn)位移構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)對(duì)簡(jiǎn)化的梁系模型進(jìn)行靜力修正,修正后的梁系模型位移結(jié)果得到小幅改進(jìn),索力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力得到明顯改進(jìn)。分別計(jì)算施工過程各階段修正模型與未修正模型的線性穩(wěn)定安全因數(shù)與非線性穩(wěn)性定安全因數(shù),對(duì)比分析結(jié)果認(rèn)為：修正模型能夠體現(xiàn)實(shí)際細(xì)部構(gòu)造的加強(qiáng)作用,可使分析更為精確。將修正模型的穩(wěn)定性分析結(jié)果與規(guī)范對(duì)比,認(rèn)為結(jié)構(gòu)施工穩(wěn)定性滿足要求。

第16卷第3期 2007年9月 計(jì)算機(jī)輔助工程 computeraidedengineering vo.l16no.3 sept.2007 文章編號(hào):10060871(2007)03002505 復(fù)雜大跨空間鋼結(jié)構(gòu)非線性有限元穩(wěn)定分析 劉曉,羅永峰 (同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院,上海200092) 摘要:由于工程應(yīng)用中空間鋼結(jié)構(gòu)跨度增大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)問題越來(lái)越突出,且現(xiàn)有規(guī)范缺 少專門的大跨空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,因此,針對(duì)大跨空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要對(duì)具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性 有限元整體穩(wěn)定分析來(lái)保證結(jié)構(gòu)安全性的問題,簡(jiǎn)單介紹大跨鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的概念,對(duì)某具體工 程實(shí)例的大跨鋼結(jié)構(gòu)屋蓋進(jìn)行完善結(jié)構(gòu)和帶缺陷結(jié)構(gòu)的大位移彈性整體穩(wěn)定和彈塑性穩(wěn)定分析. 通過比較數(shù)值仿真結(jié)果,總結(jié)此類大跨空間鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定特點(diǎn),為

引言近年來(lái)．隨著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，涌現(xiàn)出了越來(lái)越多的引人注目的公共建筑．這些建筑多采用新穎的結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)體系，如杭州灣跨海大橋和“鳥巢”。諸如此類結(jié)構(gòu)的施工過程中表現(xiàn)出了諸多力學(xué)問題，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。