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Beam与Solid两种点焊模拟方法对比研究 被引量:5
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作者 陈军 成艾国 +1 位作者 陈涛 赵敏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第19期2388-2392,共5页
在汽车整车有限元仿真分析中,点焊的建模对仿真精度影响较大。仿真中,针对焊点在网格中的位置及焊接母材壳单元积分方式的不同,分析了采用Beam单元和Solid单元模拟焊点时Lap-shear模型所表现出的力学性能的稳定性,并将得出的结论应用到1... 在汽车整车有限元仿真分析中,点焊的建模对仿真精度影响较大。仿真中,针对焊点在网格中的位置及焊接母材壳单元积分方式的不同,分析了采用Beam单元和Solid单元模拟焊点时Lap-shear模型所表现出的力学性能的稳定性,并将得出的结论应用到100%整车正面碰撞中进行验证。结果表明,采用Solid单元模拟焊点时,Lap-shear模型所表现出的力学性能的稳定性相对较高;在考虑点焊失效的情况下,采用Solid点焊单元来模拟焊点比较准确。 展开更多
关键词 Lap—shear模型 beam单元 Solid单元 稳健性
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基于有限元模型的轮胎胎体变形研究
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作者 杨文豪 卢荡 +2 位作者 卢磊 尹珩沣 王晓凡 《汽车工程》 北大核心 2025年第3期551-564,共14页
轮胎胎体变形的准确获取对理论模型仿真精度具有至关重要的影响,因此通过梁胎体模型和有限元模型研究了不同帘线的变形规律和表达精度。首先建立了考虑梁胎体柔性变形特征的详细理论模型,得到轮胎侧偏刚度和纵滑刚度表达式;其次,建立轮... 轮胎胎体变形的准确获取对理论模型仿真精度具有至关重要的影响,因此通过梁胎体模型和有限元模型研究了不同帘线的变形规律和表达精度。首先建立了考虑梁胎体柔性变形特征的详细理论模型,得到轮胎侧偏刚度和纵滑刚度表达式;其次,建立轮胎有限元模型,并准确获取橡胶和帘线材料参数,完成仿真结果与试验数据的对比验证。在此基础上,建立胎面分布刚度各向同性的光面胎有限元模型,进行侧向刚度和扭转刚度以及稳态滑移刚度仿真,获取侧向力和回正力矩作用下的胎体侧向变形,并验证不同帘线的侧向变形叠加原理;然后,根据建立的梁胎体模型对不同帘线的侧向变形进行拟合;最后,结合胎体弯曲刚度和滑移刚度模型,对比和验证通过不同帘线得到的胎面分布刚度。结果表明:轮胎不同帘线均符合变形叠加原理;梁胎体模型对帘线的侧向变形具有较好的表达精度;弯曲刚度随载荷的增大出现非线性下降的趋势,且不同帘线大载荷时相差较小;轮胎不同帘线得到的胎面分布刚度计算精度不同,冠带帘线计算精度最低为93.6%,胎体2帘线计算精度最高为97.3%。该研究明确了理论模型中梁胎体模型的研究位置,提高了理论模型的仿真精度,为轮胎动力学研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 轮胎动力学 有限元模型 梁胎体模型 胎体侧向变形 胎面分布刚度
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钢-混凝土组合扁梁长期性能与设计方法 被引量:1
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作者 丁纪楠 王庆贺 +2 位作者 王刚 马俊杰 侯恒军 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期171-178,共8页
研究混凝土强度、混凝土板厚、梁跨和长期荷载作用对钢-混凝土组合扁梁长期性能的影响,提出长期荷载作用下组合扁梁的挠度计算方法。利用ABAQUS有限元分析软件对国内外典型试验中组合扁梁构件进行有限元建模,将所得有限元结果与现有试... 研究混凝土强度、混凝土板厚、梁跨和长期荷载作用对钢-混凝土组合扁梁长期性能的影响,提出长期荷载作用下组合扁梁的挠度计算方法。利用ABAQUS有限元分析软件对国内外典型试验中组合扁梁构件进行有限元建模,将所得有限元结果与现有试验结果进行对比,验证组合扁梁建模的合理性;通过参数分析,量化混凝土强度、长期荷载等因素对组合扁梁长期性能的影响;根据参数分析结果,利用现有组合结构规范公式对组合扁梁长期刚度计算方法进行评价。有限元模型预测结果与试验结果的误差为4.50%~10.36%;与跨度为4200 mm的组合扁梁相比,跨度为6400 mm和8400 mm的组合扁梁长期挠度分别增加183.22%和478.65%;与荷载为0.1 P_(u)的组合扁梁相比,荷载为0.2 P_(u)和0.3 P_(u)的组合扁梁长期挠度分别增加42.30%和85.34%。笔者建立的组合扁梁长期性能有限元模型具有可靠性,构件跨度以及长期均布荷载对组合扁梁的长期挠度影响显著,我国现有规范《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)能较好地预测组合扁梁的长期性能。 展开更多
关键词 组合扁梁 长期性能 收缩徐变 有限元模拟
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路基不均匀沉降下无砟轨道受力变形特性解析解
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作者 颜建伟 朱兆铭 +3 位作者 刘天宇 谭鑫 程超 胡勇 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期98-106,共9页
基于无拉力Pasternak地基叠合梁理论,提出考虑土体剪切和层间脱空的轨道变形解析法,探讨路基不均匀沉降对双块式无砟轨道受力变形的影响规律。引入Heaviside阶梯函数描述轨道与路基的脱空行为,采用有限差分法求解微分控制方程,建立三维... 基于无拉力Pasternak地基叠合梁理论,提出考虑土体剪切和层间脱空的轨道变形解析法,探讨路基不均匀沉降对双块式无砟轨道受力变形的影响规律。引入Heaviside阶梯函数描述轨道与路基的脱空行为,采用有限差分法求解微分控制方程,建立三维梁-体空间有限元模型对比验证分析解析模型的适用性并确定其适用范围。结果表明:路基沉降变形较平缓时,解析模型与有限元模型计算结果几乎无差异,随着路基沉降变形加剧,两种模型计算偏差越来越大;在路基沉降波长为20 m的工况下,沉降幅值超过21 mm时,解析模型不再适用;在给定路基沉降幅值为20 mm的条件下,解析模型适用于沉降波长大于19.8 m的路基沉降工况。 展开更多
关键词 PASTERNAK地基 叠合梁 双块式无砟轨道 有限差分法 有限元模型
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嵌套余弦函数型多轴柔性铰链的设计与分析
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作者 徐美娟 汪启亮 +3 位作者 洪永烽 龙益平 刘通 郭彬 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期252-261,共10页
现有柔性铰链的缺口形状主要局限于圆锥曲线及其组合,且在应对复杂载荷和大角度运动时容易因应力过大而失效。为此,设计了一种新型的嵌套余弦函数型多轴柔性铰链。首先,基于有限梁柔度矩阵建模(finite beam compliance matrix modeling,... 现有柔性铰链的缺口形状主要局限于圆锥曲线及其组合,且在应对复杂载荷和大角度运动时容易因应力过大而失效。为此,设计了一种新型的嵌套余弦函数型多轴柔性铰链。首先,基于有限梁柔度矩阵建模(finite beam compliance matrix modeling,FBMM)法构建了新型柔性铰链的柔度和精度模型,并与ANSYS Workbench软件的有限元仿真结果对比,发现柔度和精度的相对误差分别小于4.89%和4.97%,验证了理论模型的有效性。然后,讨论了结构参数对新型柔性铰链柔度、精度和柔度精度比的影响,并与椭圆型、圆弧型、正弦型多轴柔性铰链进行了比较。结果表明,所设计的柔性铰链具有柔度大、应力低的特点。最后,通过搭建柔性铰链实验平台来测试其变形情况,实测结果与理论结果的相对误差小于8%,进一步验证了柔度模型的有效性。嵌套余弦函数型多轴柔性铰链可为大行程柔顺精密定位平台的设计提供参考。 展开更多
关键词 多轴柔性铰链 有限梁柔度矩阵建模 柔度 应力 有限元仿真
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接缝处纵向钢筋连续预制混凝土节段梁试验研究
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作者 端木祥永 俞承序 +2 位作者 邹宇 王胜斌 徐栋 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期851-859,共9页
预制混凝土节段梁桥在城市基础设施建设中具有十分重要的地位。针对传统设计中接缝处钢筋断开的问题,提出了接缝处纵向钢筋连续设计方案。研究的主要目的是提升节段梁的抗裂性能以及结构耐久性。通过简支节段梁的荷载试验并结合数值分析... 预制混凝土节段梁桥在城市基础设施建设中具有十分重要的地位。针对传统设计中接缝处钢筋断开的问题,提出了接缝处纵向钢筋连续设计方案。研究的主要目的是提升节段梁的抗裂性能以及结构耐久性。通过简支节段梁的荷载试验并结合数值分析,对比了新型接缝与传统接缝在开裂荷载、极限承载能力、变形特性和破坏模式方面的差异。研究结果表明:接缝处纵向钢筋连续布置对节段梁的抗裂性能有明显提高。提出的二维有限元模型可有效模拟接缝处纵向钢筋连续节段梁以及传统节段梁的全过程受力行为,提出的极限承载能力公式可较准确预测节段梁的受力性能。相关研究表明,接缝处纵向钢筋连续接缝设计为提高预制混凝土节段梁的工程应用性能提供了新思路。 展开更多
关键词 接缝 纵向钢筋连续 预制节段梁 大剪跨比 有限元模型
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基于柔度法纤维梁柱单元的钢筋混凝土柱地震损伤分析
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作者 高营 郑亮 王万月 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第2期721-728,共8页
为高效准确地模拟钢筋混凝土柱的地震损伤过程,将混凝土和钢筋单轴损伤本构模型与基于柔度法的纤维梁柱单元模型相结合,建立钢筋混凝土构件地震损伤分析方法。对钢筋混凝土柱的拟静力试验进行模拟分析,发现模拟模型可以较好地模拟构件... 为高效准确地模拟钢筋混凝土柱的地震损伤过程,将混凝土和钢筋单轴损伤本构模型与基于柔度法的纤维梁柱单元模型相结合,建立钢筋混凝土构件地震损伤分析方法。对钢筋混凝土柱的拟静力试验进行模拟分析,发现模拟模型可以较好地模拟构件的刚度和承载力退化过程。对钢筋混凝土柱的双向加载振动台试验进行模拟分析,结果表明模拟模型可以较好地模拟构件的非线性动力行为和损伤分布情况。此外,所建立模型可以有效模拟构件的地震损伤演化过程,描述构件的薄弱部位,且具有较高计算效率和求解精度,可用于地震作用下建筑和桥梁结构倒塌过程分析。 展开更多
关键词 钢筋混凝土柱 纤维梁柱单元 损伤本构模型 损伤分析 地震作用
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薄壁异种金属高能束焊接结构界面区局部断裂行为研究
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作者 范凯 乔琳 《载人航天》 北大核心 2025年第4期480-492,共13页
为了实现航天器各组件中薄壁异种金属高能束焊接结构准确和可靠的断裂设计及评定,采用基于GTN损伤力学模型的有限元仿真方法研究了薄壁1050A/5A06高能束焊接结构界面区局部断裂行为。结果表明:界面区各材料间的力学性能失配(材料拘束)... 为了实现航天器各组件中薄壁异种金属高能束焊接结构准确和可靠的断裂设计及评定,采用基于GTN损伤力学模型的有限元仿真方法研究了薄壁1050A/5A06高能束焊接结构界面区局部断裂行为。结果表明:界面区各材料间的力学性能失配(材料拘束)导致了一个宽度为9.6 mm(x=-4.8~4.8 mm)的断裂行为(裂纹J-R曲线、试样断裂韧度J_(IC)和裂纹扩展路径)显著变化区域,同时该区域内断裂行为的变化幅度随着裂纹初始尺寸a_(0)/W的增加而减小。此外,基于1050A和5A06母材的断裂参量提出了具有一定保守度的简化断裂设计及评定许用值。 展开更多
关键词 薄壁异种金属高能束焊接结构 局部断裂行为 GTN损伤力学模型 有限元仿真 断裂设计及评定
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梁桁组合结构高铁斜拉桥的收缩徐变分析——以西十高铁汉江特大桥为例 被引量:3
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作者 徐斌 卢皓 张浩 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第5期60-67,共8页
梁桁组合结构高铁斜拉桥中,混凝土收缩徐变对桥面线性的平顺性及行车的舒适性有直接影响,是桥上能够铺设无砟轨道的关键因素。因此,为分析收缩徐变对梁桁组合结构受力和变形的影响,依托新建西安至十堰高铁汉江特大桥工程,采用CEB-FIP90... 梁桁组合结构高铁斜拉桥中,混凝土收缩徐变对桥面线性的平顺性及行车的舒适性有直接影响,是桥上能够铺设无砟轨道的关键因素。因此,为分析收缩徐变对梁桁组合结构受力和变形的影响,依托新建西安至十堰高铁汉江特大桥工程,采用CEB-FIP90徐变计算模型,通过建立有限元模型分析收缩徐变影响下主要构件的内力和变形,评价各主要受力构件刚度变化对徐变变形的贡献程度,研究改善收缩徐变变形措施。结果表明:(1)收缩徐变引起主梁跨中下挠、桥塔向跨中侧偏移,同时引起主梁和桥塔的压缩变形,5年完成的收缩徐变变形占前10年的70%以上,且主梁产生的收缩徐变贡献超过50%;(2)收缩徐变引起斜拉索索力松弛,运营30年的最大变化率在5%以内;(3)收缩徐变引起主梁应力及上下缘应力差变化,随着运营时间增加主梁跨中区域应力差增大明显,主要表现在下缘压应力储备降低;(4)随着桥塔刚度、主梁刚度、加劲钢桁刚度增大,收缩徐变引起的变形有所减小,而斜拉索刚度则产生相反的趋势。(5)延长铺轨时间、适当增加底板钢束面积、增加斜拉索索力以及在跨中加劲钢桁上弦灌注混凝土可有效降低主梁跨中徐变下挠。 展开更多
关键词 高速铁路 斜拉桥 梁桁组合结构 有限元分析 收缩徐变 徐变计算模型 刚度
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波形腹板工字梁焊接残余应力研究 被引量:1
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作者 闫林君 张宏 +2 位作者 刘麒 杨继兴 王起才 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1-9,共9页
为研究波形腹板工字梁不同宽厚比对其焊接残余应力大小的影响和分布规律,通过数值模拟和试验方法对不同宽厚比的试件进行了研究。采用ABAQUS软件,利用完全耦合法建立了波形腹板工字梁的热弹塑性三维有限元模型,得到了焊接应力场;对不同... 为研究波形腹板工字梁不同宽厚比对其焊接残余应力大小的影响和分布规律,通过数值模拟和试验方法对不同宽厚比的试件进行了研究。采用ABAQUS软件,利用完全耦合法建立了波形腹板工字梁的热弹塑性三维有限元模型,得到了焊接应力场;对不同路径位置上的焊接残余应力分布规律及不同宽厚比试件残余应力大小和分布进行分析,并绘制了分布模型;系统分析了板件厚度及宽厚比对构件残余应力的影响,并进一步探讨了构件之间的影响机制。研究结果表明:波形腹板工字梁焊接有限元模型所得结果与试验所测得的残余应力吻合度较高;残余应力总体分布主要以纵向残余应力为主,翼缘近焊缝处存在最大的残余拉应力,最大拉应力为415MPa;在其它因素不变情况下,翼缘及腹板外伸端所出现的残余压应力大小与板件宽厚比和板件厚度变化呈反比;与此不同的是,残余拉应力大小并不直接与板件宽厚比或板件厚度呈显著的变化趋势;基于数值模拟分析,提出了波形腹板工字梁1/2截面处的残余应力分布模型和计算公式,为后续波形腹板残余应力试验提供参考。 展开更多
关键词 桥梁工程 残余应力分布模型 波形腹板工字梁 有限元分析 宽厚比 焊接试验
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蜂窝梁钢框架中柱节点抗震性能与恢复力模型研究 被引量:1
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作者 董炀 贾连光 +1 位作者 王春刚 赵庆岩 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第6期1029-1037,共9页
目的基于蜂窝梁钢框架中柱节点的抗震性能的研究,提出一种针对此类节点的恢复力模型骨架曲线,为此类工程实践提供理论依据。方法对18个蜂窝梁钢框架中柱节点模型进行数值模拟分析,以开孔率、开孔位置、孔型为变化参数,研究节点的滞回性... 目的基于蜂窝梁钢框架中柱节点的抗震性能的研究,提出一种针对此类节点的恢复力模型骨架曲线,为此类工程实践提供理论依据。方法对18个蜂窝梁钢框架中柱节点模型进行数值模拟分析,以开孔率、开孔位置、孔型为变化参数,研究节点的滞回性能、承载性能、刚度退化、延性、耗能能力等抗震性能,建立一种针对此类节点的恢复力模型。结果圆形孔节点开孔位置为0.75~1倍梁高、正六边形孔节点开孔位置为1~1.25倍梁高,开孔率均为60%~65%时,可实现塑性铰外移,并对节点的承载力、延性和耗能能力产生明显的影响。所建立的恢复力模型骨架曲线与模拟曲线吻合较好。结论蜂窝梁中柱节点抗震性能良好,可实现梁铰机制。笔者提出的恢复力模型可为此类节点的弹塑性反应分析和工程抗震分析提供参考。 展开更多
关键词 蜂窝梁钢框架中柱节点 有限元分析 抗震性能 恢复力模型
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双参数层状地基中水平动荷载和扭转振动组合作用下受荷桩受力变形分析
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作者 江杰 陈丽君 +2 位作者 柴文成 艾永林 欧孝夺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期961-972,共12页
为了更准确地分析桩顶在承受水平动荷载H(t)和扭转振动T(t)组合荷载作用下的受力变形特性,基于Pasternak模型,考虑多向荷载间的相互作用,建立层状地基中H(t)-T(t)受荷桩简化分析模型。利用有限杆单元法推导出桩身内力位移数值解,并与已... 为了更准确地分析桩顶在承受水平动荷载H(t)和扭转振动T(t)组合荷载作用下的受力变形特性,基于Pasternak模型,考虑多向荷载间的相互作用,建立层状地基中H(t)-T(t)受荷桩简化分析模型。利用有限杆单元法推导出桩身内力位移数值解,并与已有相关理论解、模型试验和有限元模拟结果进行对比验证。参数分析表明:(1)与Winkler模型计算结果相比,考虑土体剪切效应后,桩顶水平位移和桩身最大弯矩分别减小了11.8%和10.5%。(2)增大外荷载无量纲频率可减小桩身水平位移和弯矩,但同时会减小H(t)-T(t)耦合刚度。(3)在层状地基中,表层土对桩身内力位移的影响最大,且存在临界影响深度,表层硬土的临界影响厚度是表层软土临界影响厚度的3.5~6.5倍。(4)采用杆单元模型可减少单元划分数量和计算时间,有效提高计算效率。 展开更多
关键词 桩基 Pasternak模型 多向荷载 层状地基 有限杆单元法
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基础激励下裂纹梁结构疲劳寿命预测模型
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作者 龙慧 黄长征 +1 位作者 刘义伦 李松柏 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第9期77-84,共8页
为了发展基于模型的裂纹梁结构疲劳寿命预测方法,提出了一种新的三维裂纹梁单元刚度矩阵。基于该刚度矩阵,建立基础激励下裂纹梁结构的三维有限元模型。推导三维裂纹梁单元的应力强度因子,建立三维裂纹梁单元的疲劳裂纹扩展模型。采用... 为了发展基于模型的裂纹梁结构疲劳寿命预测方法,提出了一种新的三维裂纹梁单元刚度矩阵。基于该刚度矩阵,建立基础激励下裂纹梁结构的三维有限元模型。推导三维裂纹梁单元的应力强度因子,建立三维裂纹梁单元的疲劳裂纹扩展模型。采用振动响应与裂纹扩展增量交互计算方法,计算循环载荷作用下裂纹梁结构的疲劳寿命。研究结果表明:裂纹梁结构寿命预测模型较好地体现了疲劳裂纹扩展寿命与基础激励参数、结构参数和裂纹参数之间的内在关系,反映了基础激励对裂纹梁结构疲劳寿命的影响。最后通过实验对模型进行了验证。 展开更多
关键词 基础激励 裂纹梁结构 有限单元法 疲劳寿命 动力学模型 裂纹扩展
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用于液体容器内液位测量的金属薄壁梁振动模态仿真研究
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作者 毕俊召 刘碧伟 罗伟忠 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第7期50-56,共7页
为实现用于液体容器内液位测量的金属薄壁梁振动模态的准确模拟,构建金属薄壁梁的有限元圆梁模型。该模型采用有限元法对金属薄壁梁纵向振动模型的特征频率进行分析,从而对金属薄壁梁暴露于外部刺激时所产生的纵向振动进行准确模拟。在... 为实现用于液体容器内液位测量的金属薄壁梁振动模态的准确模拟,构建金属薄壁梁的有限元圆梁模型。该模型采用有限元法对金属薄壁梁纵向振动模型的特征频率进行分析,从而对金属薄壁梁暴露于外部刺激时所产生的纵向振动进行准确模拟。在所开展研究中,对薄壁梁采用圆梁分布质量模型,分析模型的前4种振动模态的特征频率。为验证该模型的有效性,将该模型对金属薄壁梁前4种纵向振动模态的模拟结果与理论模型结果、实际金属薄壁梁试验结果及其他两种仿真模型的模拟结果进行了对比。对比结果表明,所构建圆梁模型对金属薄壁梁纵向振动模态的模拟结果与理论、试验分析结果高度一致,且模拟结果效果明显优于其他两种模型。 展开更多
关键词 金属薄壁梁 纵向振动模态 圆梁模型 有限元仿真 液体容器
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小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型简化研究 被引量:2
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作者 唐启辉 曾志平 +4 位作者 李秋义 尹华拓 李平 刘卓 张天琦 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1023-1034,共12页
为更简便地建立小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型,降低计算成本并保证计算精度的可靠性,本文比较分析不同简化程度的模型。首先,依据已有桥上无缝线路模型的形式,通过不同程度简化桥梁上部结构,由简到繁确立了单刚臂模型、多刚臂模... 为更简便地建立小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型,降低计算成本并保证计算精度的可靠性,本文比较分析不同简化程度的模型。首先,依据已有桥上无缝线路模型的形式,通过不同程度简化桥梁上部结构,由简到繁确立了单刚臂模型、多刚臂模型、准梁格模型、平面壳模型、空间壳模型、实体模型共6种模型,并通过扣件横向和纵向阻力试验取得了模型的关键参数;其次,以曲线半径为200 m的(40+50+50+40) m连续梁桥为实例,计算了桥上无缝线路在伸缩、挠曲、制动和断轨等其他组合工况下的结果;最后,以实体模型的计算结果为基准,将前5种模型的计算结果与实体模型的进行对比,通过欧几里得距离量化分析了各模型的计算精度。研究结果表明:综合考虑模型复杂程度和计算精度,多刚臂模型和准梁格模型相比于空间壳模型性价比更高,梁格法在桥梁工程中被大量用于异形桥梁计算,且支座分布以及边界条件更符合实际情况。因此,推荐在进行小半径曲线梁桥的无缝线路计算时采用准梁格模型。 展开更多
关键词 小半径曲线梁桥 无缝线路 有限元模型 纵向附加力 欧几里得距离
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考虑局部屈曲加劲钢箱形构件极限承载力的纤维梁柱模型 被引量:1
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作者 白伦华 沈锐利 +2 位作者 颜全胜 刘耀鹏 王路 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期34-47,110,共15页
大型桥梁加劲钢箱形构件的极限承载力会受到板件局部稳定性能的影响,而目前尚缺乏成熟的可直接计入局部屈曲的高效计算模型。归纳总结国内外钢构件计算方法对局部屈曲的处理方式,明确以有效应力法即采用板件(或加劲板)平均受压应力-应... 大型桥梁加劲钢箱形构件的极限承载力会受到板件局部稳定性能的影响,而目前尚缺乏成熟的可直接计入局部屈曲的高效计算模型。归纳总结国内外钢构件计算方法对局部屈曲的处理方式,明确以有效应力法即采用板件(或加劲板)平均受压应力-应变曲线简化局部屈曲效应的研究思路。通过有限元程序ANSYS二次开发钢板拉压非对称本构模型,提出一种可直接计入局部屈曲的纤维梁柱模型。材料本构模型中受压应力-应变曲线通过小型的加劲板板壳模型得到,且全面考虑了焊接残余应力与几何缺陷。搜集已开展的钢箱梁、钢桥塔及钢拱肋的稳定性试验,采用提出的纤维梁柱模型、板壳模型与传统弹塑性梁柱模型进行分析,展示截面纤维划分策略,验证文中纤维梁柱模型的可靠性与高效性;通过设置不同的缺陷参数,探讨缺陷水平与局部屈曲对各个构件极限承载力的影响。研究表明,随着缺陷水平的严重,局部屈曲会显著降低极限承载力,提出的纤维梁柱单元模型能够有效地预测加劲钢箱形构件的极限承载力,具有较广泛的应用前景。 展开更多
关键词 加劲钢箱形构件 加劲板 局部屈曲 受压应力-应变曲线 纤维梁柱单元 板壳有限元模型
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基于Ansys Workbench的悬臂结构直接优化设计 被引量:2
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作者 柯轶铭 郭江 徐喻琼 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第21期54-57,共4页
本文对悬臂梁结构进行了模型数据参数化,利用Ansys Workbench对悬臂梁结构进行直接优化设计,建立以质量最小为最优目标的非线性多约束数学模型。通过计算和分析输入参数对优化目标的敏感性和响应(总变形和等效应力),确定最佳的优化方案... 本文对悬臂梁结构进行了模型数据参数化,利用Ansys Workbench对悬臂梁结构进行直接优化设计,建立以质量最小为最优目标的非线性多约束数学模型。通过计算和分析输入参数对优化目标的敏感性和响应(总变形和等效应力),确定最佳的优化方案。经过直接优化,该悬臂结构质量比原来减轻了47.8%,优化效果良好,达到了最初进行优化的目的,实现利用材料更经济的结果,为类似结构的轻量化设计提供了思路。本方法具有较好的可行性,可优化得到结构性能较好的悬臂结构几何布局方案,可为此类悬臂结构的轻量化优化设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 悬臂梁 轻量化设计 参数化建模 有限元方法
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UHPC-RC节段组合梁的抗弯性能分析 被引量:5
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作者 严靖 陈亮 黄润钺 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期207-213,共7页
为研究低预应力度条件下,不同节段接缝的超高性能混凝土-钢筋混凝土(ultra-high performance concrete-reinforced concrete,UHPC-RC)组合梁的抗弯性能,文章基于ABAQUS有限元软件,建立UHPC-RC节段组合梁的基准有限元模型,并利用已有的... 为研究低预应力度条件下,不同节段接缝的超高性能混凝土-钢筋混凝土(ultra-high performance concrete-reinforced concrete,UHPC-RC)组合梁的抗弯性能,文章基于ABAQUS有限元软件,建立UHPC-RC节段组合梁的基准有限元模型,并利用已有的试验数据验证该模型的合理性。节段接缝分别为平面干接缝、平面胶接缝、齿键干接缝和齿键胶接缝,在基准有限元模型的基础上,进一步研究节段接缝类型对组合梁抗弯性能的影响。研究发现,在四点受弯加载方式下,接缝的几何特征(平面或齿键)对组合梁的极限荷载和开裂荷载影响较小,环氧树脂胶的使用对组合梁的抗弯性能影响较大。 展开更多
关键词 桥梁工程 超高性能混凝土-钢筋混凝土(UHPC-RC) 节段组合梁 节段接缝 ABAQUS有限元软件 cohesive behavior模型
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多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的动力学响应分析
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作者 张元瑞 朱玉东 +3 位作者 王克鸿 周琦 虞吉林 郑志军 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期112-127,共16页
为了研究均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合响应过程和多胞子弹对夹芯梁的加载效果,对该冲击过程开展了理论分析、数值模拟和试验研究:通过将泡沫夹芯梁等效为单梁以简化分析,基于多胞子弹的冲击波模型和泡沫夹芯梁的等效单梁响应... 为了研究均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合响应过程和多胞子弹对夹芯梁的加载效果,对该冲击过程开展了理论分析、数值模拟和试验研究:通过将泡沫夹芯梁等效为单梁以简化分析,基于多胞子弹的冲击波模型和泡沫夹芯梁的等效单梁响应模型,构建了多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合分析模型,给出了冲击过程中各响应阶段的控制方程,并结合龙格-库塔方法对方程进行了数值求解;基于三维Voronoi技术,开展了均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的细观有限元模拟;在多胞子弹的冲击测试平台上进行了试验研究,结合高速摄影技术获取了多胞子弹和泡沫夹芯梁的速度响应。结果表明:耦合分析模型可以准确地预测多胞子弹和泡沫夹芯梁的速度历程曲线以及多胞子弹产生的冲击压强;在初始动量相同但密度分布或初速度不同的多胞子弹冲击下,同一构型的泡沫夹芯梁展现出不同的力学响应,这说明多胞子弹的加载不能简单地等效为脉冲加载,多胞子弹与夹芯梁之间的耦合效应不可忽略;相较于均匀多胞子弹,梯度多胞子弹的冲击压力波形更加尖锐,在其衰减过程中展现出更强的非线性特征。 展开更多
关键词 多胞子弹 泡沫夹芯梁 耦合分析模型 有限元模拟 冲击测试
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大型梁式承台模型试验及跨中挠度简化计算方法研究
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作者 王洁金 黄毅 +1 位作者 胡志坚 李永斌 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期133-139,共7页
为了解大型梁式承台的力学性能,以某快速化改造工程的大型梁式承台为背景,按照缩尺比1∶10制作梁式承台模型进行力学性能试验,结合有限元计算,分析梁式承台结构受力、破坏模式、开裂情况等,并研究不同跨高比条件下梁式承台的受力特性。... 为了解大型梁式承台的力学性能,以某快速化改造工程的大型梁式承台为背景,按照缩尺比1∶10制作梁式承台模型进行力学性能试验,结合有限元计算,分析梁式承台结构受力、破坏模式、开裂情况等,并研究不同跨高比条件下梁式承台的受力特性。结果表明:在跨中荷载作用下,梁式承台受力大致可以分为线弹性阶段、裂缝发展阶段和屈服阶段3个阶段;线弹性阶段截面应力分布已不满足平截面假定,剪切效应对结构变形的影响不可忽略;模型最终破坏模式为弯曲破坏;裂缝主要表现为跨中弯曲裂缝和斜裂缝;跨高比越小,梁式承台剪切刚度越大。为考虑剪切效应对梁式承台变形的影响,拟合得出梁式承台跨中挠度的简化计算方法,将该方法计算值及规范计算值与试验值进行对比,可得在裂缝发展阶段,规范计算值与试验值偏差较大,所提方法计算值与试验值偏差较小,该方法可用于线弹性阶段及裂缝发展阶段梁式承台跨中挠度的初步估算。 展开更多
关键词 梁式承台 剪切效应 力学性能 跨中挠度 计算方法 模型试验 有限元法
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