基于生死单元技术的IGBT芯片焊料层失效演化机理

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作者 龙远斌 葛兴来 +2 位作者 王惠民 许智亮 何婕玉 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第12期1097-1105,共9页

封装疲劳失效是导致绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块故障频发的重要因素,严重影响电力电子变流器可靠运行。焊料层退化演化过程复杂,亟需通过准确的模拟方法以明晰其失效机理。为此,提出了一种考虑累积损伤的IGBT芯片焊料层空洞退化演化... 封装疲劳失效是导致绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块故障频发的重要因素,严重影响电力电子变流器可靠运行。焊料层退化演化过程复杂,亟需通过准确的模拟方法以明晰其失效机理。为此,提出了一种考虑累积损伤的IGBT芯片焊料层空洞退化演化方法。该方法基于生死单元技术的思路,通过协同仿真技术模拟芯片焊料层疲劳退化的演化过程,进一步评估焊料层的失效程度并预测模块的寿命。搭建功率循环测试平台验证所提方法的有效性,试验测得模块失效循环次数为50400次,基于所提方法模拟的失效循环次数为50865次,与试验的误差为0.923%。结果表明,该方法能够较好地模拟IGBT芯片焊料层的空洞退化过程并能准确预测模块的寿命。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 焊料层退化 生死单元技术 协同仿真 功率循环测试

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ANSYS有限元生死单元技术在砼面板堆石坝渗流计算中的研究与应用 被引量：10

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作者 吴建东 许健 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期142-146,155,共6页

在渗流基本理论和控制方程的基础上,建立面板堆石坝有限元渗流计算数学模型,并利用渗流场和温度场的相似性,通过大型有限元计算软件ANSYS,采用生死单元技术,"杀死"浸润线上部的单元,"激活"处于浸润线下部的单元,施... 在渗流基本理论和控制方程的基础上,建立面板堆石坝有限元渗流计算数学模型,并利用渗流场和温度场的相似性,通过大型有限元计算软件ANSYS,采用生死单元技术,"杀死"浸润线上部的单元,"激活"处于浸润线下部的单元,施加相应的边界条件,对坝体渗流问题进行仿真模拟计算,求得面板堆石坝的浸润线和坝体内渗流流速.工程实例计算结果表明:该方法计算精度满足工程要求,且方法简便,成果直观. 展开更多

关键词 渗流 有限元 浸润线 生死单元技术 ANsYs热分析

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基于单元生死技术的埋地管道塌陷过程力学分析 被引量：1

3

作者 滕振超 周亚东 +3 位作者 池林林 刘晓燕 李正巍 刘博 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期73-81,共9页

为解决埋地管道塌陷发育过程中管周土动态流失的非线性问题,首先,采用数值分析方法构建穿越塌陷区的管-土非线性耦合模型,并应用单元生死技术模拟土体流失过程;其次,依托试验实测数据及规范验证模型,分析不同塌陷阶段埋地管道的应力变... 为解决埋地管道塌陷发育过程中管周土动态流失的非线性问题,首先,采用数值分析方法构建穿越塌陷区的管-土非线性耦合模型,并应用单元生死技术模拟土体流失过程;其次,依托试验实测数据及规范验证模型,分析不同塌陷阶段埋地管道的应力变形特征;然后,研究埋地管道遭受土体塌陷作用下的破坏机制,确定埋地管道的控制应力及危险截面;最后,通过分析管土接触,探讨管土相互作用揭示埋地管道塌陷动态演化过程及力学特征。结果表明:轴向应力为控制应力,跨中管底为控制点,跨中截面为危险截面,过度的拉应力是埋地管道失效的主要原因;证实管土分离现象的存在,且在塌陷深度达到48 mm时管土分离;随着塌陷过程的进展,管-土结构从开始变形到埋地管道受拉破坏的全过程分为3个阶段,即顶部受压阶段、过渡阶段和底部受拉阶段,塌陷深度80与160 mm为分界点;塌陷深度达到59 mm时,管顶应力在跨中位置处实现谷值到峰值的转变;塌陷深度达到80 mm时,摩擦应力出现。 展开更多

关键词 单元生死技术 埋地管道 塌陷过程 管土分离 土体流失

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基于ANSYS单元生死技术的焊接模拟 被引量：30

4

作者 高耀东 何雪 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2010年第7期120-122,126,共4页

以开V型坡口钢板为例,利用ANSYS软件对其焊接过程进行有限元模拟,建立了合理的三维实体模型,使用单元"生死"技术模拟焊接焊缝的依次生成,获得了焊接温度场及残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析和讨论,得出计算结果与实... 以开V型坡口钢板为例,利用ANSYS软件对其焊接过程进行有限元模拟,建立了合理的三维实体模型,使用单元"生死"技术模拟焊接焊缝的依次生成,获得了焊接温度场及残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析和讨论,得出计算结果与实测结果比较吻合,说明ANSYS的单元生死技术能有效地模拟焊接过程,本方法对各种关键问题的处理比较得当。 展开更多

关键词 焊接 ANSYS 有限元模拟 单元生死技术

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基于单元生死技术的岩溶区域PE管道应力分析 被引量：10

5

作者 李乔楚 何沙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1512-1522,共11页

采用ABAQUS有限元软件,基于单元生死技术构建了穿越岩溶区域的埋地PE管道管-土非线性耦合模型,研究了各个敏感因素对管道应力响应的影响规律,结合多元非线性回归理论得出了管道应力响应影响因素的敏感度排序。研究结果表明:(1)单元生死... 采用ABAQUS有限元软件,基于单元生死技术构建了穿越岩溶区域的埋地PE管道管-土非线性耦合模型,研究了各个敏感因素对管道应力响应的影响规律,结合多元非线性回归理论得出了管道应力响应影响因素的敏感度排序。研究结果表明:(1)单元生死技术能够较为准确地模拟岩溶塌陷的发育特征。(2)随着岩溶土体塌陷长度及宽度的增加,管道应力峰值不断增大,但两者对管道应力响应的影响是有限的;随着岩溶覆盖层厚度增加,管道应力峰值不断减小,厚度增加到4m后管道危险截面由受拉区域转变至受压区域;增大壁厚可以延缓管道进入塑性区的时间,提高管道抵抗岩溶塌陷破坏的能力;在穿越岩溶区域时应选择合适的埋深以保证管道安全,最佳埋深为1m~1.5m。(3)岩溶塌陷作用下管道应力响应影响因素敏感度排序为:岩溶土体塌陷宽度>岩溶土体塌陷长度>岩溶覆盖层厚度>管道壁厚>管道埋深。 展开更多

关键词 岩溶塌陷 埋地PE管道 应力响应 有限元 单元生死技术

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有关焊接有限元数值模拟计算前处理技术的探讨 被引量：8

6

作者 宋丽平 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2012年第9期178-180,共3页

焊接有限元数值模拟计算焊接残余应力及变形的前处理技术直接关系着计算结果的精确程度,主要有建立模型、划分单元网格、采用"生死"单元技术及施加边界条件等。

关键词 模型 单元网格 “生死”单元技术

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博世扇贝纹对亚微米硅通孔中应力的影响

7

作者 费思量 王珺 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第7期666-673,共8页

硅通孔(TSV)是三维(3D)集成中的关键互连技术。采用博世(Bosch)工艺刻蚀TSV,尤其是亚微米直径的TSV时,侧壁产生的扇贝纹会引起TSV中的应力集中。利用有限元单元生死技术分析亚微米TSV制备过程中的应力变化,并对应力的影响因素进行了分... 硅通孔(TSV)是三维(3D)集成中的关键互连技术。采用博世(Bosch)工艺刻蚀TSV,尤其是亚微米直径的TSV时,侧壁产生的扇贝纹会引起TSV中的应力集中。利用有限元单元生死技术分析亚微米TSV制备过程中的应力变化,并对应力的影响因素进行了分析。研究了TSV节距、扇贝纹高度和宽度、阻挡层材料参数、工艺温度和工作温度等因素对TSV内部应力的影响,并选择了4个主要因素进行正交实验分析。研究结果表明,减小扇贝纹宽度、增大扇贝纹高度、降低工艺温度均能有效缓解扇贝纹附近的应力波动幅度,其中扇贝纹宽度对应力波动的影响最大。通过上述分析,对影响亚微米TSV应力的主要因素进行了排序,从而为TSV制备过程中的参数优化提供了指导。 展开更多

关键词 扇贝纹 亚微米硅通孔(TSV) 有限元分析 正交实验 单元生死技术 博世(Bosch)工艺

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20g钢管多道焊焊接热过程的数值模拟与接头组织分析 被引量：5

8

作者 王传标 李萌盛 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2009年第7期100-102,共3页

以ANSYS有限元软件为基础,采用双椭球热源模型模拟了电站锅炉20g钢管熔化极混合气体保护焊焊接过程中的三维动态温度分布,利用生死单元技术实现了双道焊打底与盖面焊道热过程的依次模拟,根据模拟出的焊接热影响区热循环曲线与焊接CCT图... 以ANSYS有限元软件为基础,采用双椭球热源模型模拟了电站锅炉20g钢管熔化极混合气体保护焊焊接过程中的三维动态温度分布,利用生死单元技术实现了双道焊打底与盖面焊道热过程的依次模拟,根据模拟出的焊接热影响区热循环曲线与焊接CCT图,预测接头的组织变化与显微硬度分布。最后还对模拟结果进行了实验验证与对比性分析。 展开更多

关键词 数值模拟 有限元 双椭球热源 生死单元技术

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工业厂房加层改造施工过程的模拟分析 被引量：1

9

作者 赵玲娴 郑七振 +1 位作者 杨珏 王宝梁 《水资源与水工程学报》 2015年第2期204-208,共5页

房屋在加层改造过程中具有显著的结构时变特性。为保障某工业厂房室内加层改造施工的安全顺利进行,基于实际情况制定了合理的施工顺序,以结构拆除时间为分界点将施工过程进行划分,用有限元分析软件MIDAS的生死单元技术对结构进行施工模... 房屋在加层改造过程中具有显著的结构时变特性。为保障某工业厂房室内加层改造施工的安全顺利进行,基于实际情况制定了合理的施工顺序,以结构拆除时间为分界点将施工过程进行划分,用有限元分析软件MIDAS的生死单元技术对结构进行施工模拟,得出了施工过程中结构内力变化规律和施工危险点,并提出相应的安全控制措施。 展开更多

关键词 工业厂房 加层改造 施工模拟 生死单元技术

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激光直接烧结成形多层金属薄壁件的温度场有限元模拟 被引量：9

10

作者 周建忠 郭华锋 +1 位作者 徐大鹏 季霞 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第21期2618-2623,共6页

为掌握多层粉末烧结过程中激光熔池的加热冷却规律以及各烧结层之间的相互影响,综合考虑热传导、热辐射和热对流以及材料的高度非线性,基于ANSYS平台建立了多层金属薄壁件的三维温度场有限元模型,利用APDL语言编程实现模拟中激光热源的... 为掌握多层粉末烧结过程中激光熔池的加热冷却规律以及各烧结层之间的相互影响,综合考虑热传导、热辐射和热对流以及材料的高度非线性,基于ANSYS平台建立了多层金属薄壁件的三维温度场有限元模型,利用APDL语言编程实现模拟中激光热源的移动,采用"单元生死"技术描述粉末材料动态增长过程。模拟结果表明:在现有工艺参数下,烧结获得的熔深在0.15mm以上,熔宽在0.61mm左右,烧结成形件与基体以及层层之间搭接牢固;成形件中,与x方向的热梯度相比,z方向热梯度占绝对优势,这说明成形件在冷却过程中热量的散失以堆积方向为主。将模拟结果与实验结果进行了对比,实验结果较好地验证了模拟结果。 展开更多

关键词 DMLS 多层烧结模拟 瞬态温度场 单元生死技术

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考虑几何非线性钢结构施工力学分析方法 被引量：24

11

作者 刘学武 郭彦林 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2008年第2期161-169,共9页

施工过程"路径"和"时间"效应对施工及使用阶段结构力学状态影响的分析是目前亟待解决的施工力学问题.深入研究了考虑结构时变以及耦合几何非线性因素后单元生死技术模拟施工过程的基本原理,从数学和物理上揭示了单... 施工过程"路径"和"时间"效应对施工及使用阶段结构力学状态影响的分析是目前亟待解决的施工力学问题.深入研究了考虑结构时变以及耦合几何非线性因素后单元生死技术模拟施工过程的基本原理,从数学和物理上揭示了单元"杀死"、"漂移"和"激活"的机理,探讨了耦合几何非线性因素后分步建模技术求解施工过程的基本原理,对这两种分析方法进行了比较.基于经典梁单元,采用FORTRAN语言编制了施工过程分析的有限元程序.算例分析表明,分析方法及所编制程序正确,是结构施工力学分析的有效方法. 展开更多

关键词 钢结构 施工力学 几何非线性 单元生死技术 分步建模技术

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不锈钢表面激光熔覆FeCr涂层热行为数值模拟 被引量：9

12

作者 苏德发 许磊 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2020年第8期128-133,共6页

为了提高不锈钢表面激光熔覆质量,采用数值模拟方法对激光熔覆过程温度场进行了分析,并进行了实验验证。利用生死单元技术,运用ANSYS软件建立同轴送粉激光熔覆温度场有限元模型;研究激光熔覆温度场分布云图,模拟计算不同激光功率下的峰... 为了提高不锈钢表面激光熔覆质量,采用数值模拟方法对激光熔覆过程温度场进行了分析,并进行了实验验证。利用生死单元技术,运用ANSYS软件建立同轴送粉激光熔覆温度场有限元模型;研究激光熔覆温度场分布云图,模拟计算不同激光功率下的峰值温度,获取不同节点随时间变化的热循环特性曲线;开展激光增材单道实验。研究结果表明:随着激光功率的增加,峰值温度快速升高,当激光功率为700 W、扫描速度为4 mm/s时,峰值温度达到2475℃;合金粉末与基体产生了良好的冶金结合,显微组织由短小的胞晶和树枝晶逐步转变为柱状晶、胞状晶和平面晶,验证了同轴送粉激光熔覆数值仿真模型的正确性。 展开更多

关键词 激光熔覆 生死单元技术 激光功率 温度场

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还原炉挠性夹套的焊接残余应力有限元模拟 被引量：9

13

作者 王和慧 鞠峰 《压力容器》 2012年第4期23-29,共7页

夹套是广泛运用在化工、医药等行业设备上的加热冷却装置,夹套焊缝是常常发生开裂泄漏的失效部位,焊接残余应力是导致开裂泄漏的重要因素之一。利用有限元技术对一种新型多晶硅还原炉挠性冷却夹套的焊接过程的温度场、残余应力和塑性应... 夹套是广泛运用在化工、医药等行业设备上的加热冷却装置,夹套焊缝是常常发生开裂泄漏的失效部位,焊接残余应力是导致开裂泄漏的重要因素之一。利用有限元技术对一种新型多晶硅还原炉挠性冷却夹套的焊接过程的温度场、残余应力和塑性应变场进行了数值模拟。借助ANSYS的APDL编程和单元生死技术,采用热-结构直接耦合法,传热分析采用含高斯热源的瞬态过程、应力分析为稳态,材料本构为随温度变化的双线性随动强化弹塑性模型。通过模拟获得焊缝区域残余应力和塑性应变的分布规律,为同类夹套的焊接强度评定提供了有效方法。 展开更多

关键词 挠性夹套 焊接残余应力 热固耦合 强度评定 单元生死技术

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铣刀盘激光熔覆修复过程的温度场与应力场有限元仿真 被引量：14

14

作者 舒林森 王家胜 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期79-84,共6页

为了判定铣刀盘激光熔覆修复过程是否会发生热致应力开裂的问题,对铣刀盘激光熔覆修复过程的三维温度场和应力场进行模拟。根据铣刀盘损伤特征建立铣刀盘的三维修复模型,利用结构化网格划分方法构建修复后的铣刀盘分析模型及边界,将单... 为了判定铣刀盘激光熔覆修复过程是否会发生热致应力开裂的问题,对铣刀盘激光熔覆修复过程的三维温度场和应力场进行模拟。根据铣刀盘损伤特征建立铣刀盘的三维修复模型,利用结构化网格划分方法构建修复后的铣刀盘分析模型及边界,将单元生死技术和ANSYS APDL自编程序相结合,重现铣刀盘激光熔覆修复成形过程。研究表明,大温度梯度和几何约束限制使刀盘修复部位产生高的残余应力,最大值为384MPa。实际应用表明,铣刀盘修复后未产生开裂缺陷,修复效果良好,验证了仿真的正确性。 展开更多

关键词 铣刀盘 激光熔覆 修复 单元生死技术 ANSYS APDL自编程序

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双平板封头结构的焊接残余应力有限元模拟 被引量：2

15

作者 徐君臣 王泽武 银建中 《压力容器》 2013年第9期31-38,共8页

双平板封头结构最常见的问题是面板与工艺接管焊接部位开裂引起泄漏,而焊接残余应力是重要的影响因素之一。基于ANSYS软件中的APDL语言、单元生死技术以及热-结构间接耦合法对双平板封头结构焊接温度场、应力场进行了数值模拟,获得了焊... 双平板封头结构最常见的问题是面板与工艺接管焊接部位开裂引起泄漏,而焊接残余应力是重要的影响因素之一。基于ANSYS软件中的APDL语言、单元生死技术以及热-结构间接耦合法对双平板封头结构焊接温度场、应力场进行了数值模拟,获得了焊接残余应力的大小与分布规律。计算结果表明:在焊缝区环向应力水平较高,易诱使焊缝开裂失效;在焊缝附近区域产生了较大压应力,主要是由于焊缝区材料受热向外膨胀而产生。模拟结果为焊接残余应力评定、控制焊接残余应力提供了理论依据,并对提高双平板封头结构的可靠性和安全性具有重要意义。 展开更多

关键词 双平板封头 焊接残余应力 有限元 单元生死技术

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基于ABAQUS厚板对接接头焊接变形的数值模拟 被引量：2

16

作者 石伟刚 《南方农机》 2022年第8期120-122,共3页

应用ABAQUS有限元分析软件对厚板对接焊缝进行热弹塑性数值模拟,并采用生死单元技术逐层激活焊缝,对温度场、应力场及残余变形进行研究分析。仿真结果表明,利用生死单元技术可以更准确地计算出焊接变形量的大小,为焊接生产工艺提供一定... 应用ABAQUS有限元分析软件对厚板对接焊缝进行热弹塑性数值模拟,并采用生死单元技术逐层激活焊缝,对温度场、应力场及残余变形进行研究分析。仿真结果表明,利用生死单元技术可以更准确地计算出焊接变形量的大小,为焊接生产工艺提供一定的技术支撑。 展开更多

关键词 ABAQUS 数值模拟 生死单元技术 残余变形

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Q345B厚板T型头CO_2气体保护焊温度场的数值模拟与分析

17

作者 王栋 肖波 +1 位作者 宋志东 何宗海 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2015年第2期18-21,32,共5页

基于商用有限元软件ANSYS的APDL语言,选用适用于CO2气体保护焊的双椭球热源模型,建立Q345B厚板T型接头多层多道焊的有限元模型,采用单元生死技术,通过编制子程序逐层逐段地激活焊缝单元来模拟焊缝材料的填充过程,得到不同焊接速度下模... 基于商用有限元软件ANSYS的APDL语言,选用适用于CO2气体保护焊的双椭球热源模型,建立Q345B厚板T型接头多层多道焊的有限元模型,采用单元生死技术,通过编制子程序逐层逐段地激活焊缝单元来模拟焊缝材料的填充过程,得到不同焊接速度下模型温度场的分布情况以及模型典型位置的热循环曲线,并通过实验验证了仿真结果,证明了焊接模拟的可靠性,为实际焊接过程分析提供一定的理论帮助. 展开更多

关键词 CO2气体保护焊 T型接头 单元生死技术 温度场

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硬质合金磨削温度场的仿真与试验研究 被引量：4

18

作者 胡超 李长虹 +1 位作者 赵先锋 何林 《工具技术》 北大核心 2017年第5期22-25,共4页

在硬质合金磨削中,磨削能大部分转化为热量,导致磨削区温度升高,出现磨削烧伤和磨削裂纹等磨削缺陷问题。利用ANSYS中的载荷加载法以及单元生死技术对磨削过程进行温度仿真分析,得到硬质合金磨削温度场的整体分布规律,研究了不同工况条... 在硬质合金磨削中,磨削能大部分转化为热量,导致磨削区温度升高,出现磨削烧伤和磨削裂纹等磨削缺陷问题。利用ANSYS中的载荷加载法以及单元生死技术对磨削过程进行温度仿真分析,得到硬质合金磨削温度场的整体分布规律,研究了不同工况条件下磨削区和已加工表面的温度变化。将仿真结果与试验测得结果进行对比,两者结果具有很好的一致性,说明采用仿真对磨削温度进行预测是可行的,随着工件进给速度的增大,仿真温度与试验温度越相近。根据仿真温度,可以更好地减少磨削缺陷,提高工件加工质量。 展开更多

关键词 硬质合金 磨削 温度仿真 单元生死技术 磨削缺陷

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烟管与管板连接结构的焊接残余应力数值模拟 被引量：2

19

作者 徐君臣 林亚森 +2 位作者 左安达 米杰 李彩霞 《化工设备与管道》 CAS 2014年第5期35-39,共5页

为了研究烟管与管板连接处环向裂纹产生的原因,文章基于ANSYS软件中的APDL语言、单元生死技术以及热-结构间接耦合法对烟管与管板焊接结构的焊接温度场、应力场进行了三维数值模拟,获得了焊接残余应力的大小与分布规律,并对模拟结果进... 为了研究烟管与管板连接处环向裂纹产生的原因,文章基于ANSYS软件中的APDL语言、单元生死技术以及热-结构间接耦合法对烟管与管板焊接结构的焊接温度场、应力场进行了三维数值模拟,获得了焊接残余应力的大小与分布规律,并对模拟结果进行了详细讨论。模拟结果表明:在焊缝区环向应力较大,容易造成焊缝环向开裂而失效;相邻焊缝的焊接对环向焊接残余应力大小与分布规律影响显著。 展开更多

关键词 烟管 管板 焊接残余应力 数值模拟 单元生死技术

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南昌站铁路站房屋盖网架施工过程模拟及方案对比分析

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作者 钱慧青 鄢爱新 《绿色科技》 2017年第16期171-174,共4页

针对网架传统施工方案中质量要求高、装配累积误差大、施工难度大、安装精度难以控制等问题,以南昌站铁路站房屋盖网架施工为例,结合现有空间网架施工技术提出了回顶法安装方案。基于ANSYS中的单元生死技术,对传统法和回顶法两种方案的... 针对网架传统施工方案中质量要求高、装配累积误差大、施工难度大、安装精度难以控制等问题,以南昌站铁路站房屋盖网架施工为例,结合现有空间网架施工技术提出了回顶法安装方案。基于ANSYS中的单元生死技术,对传统法和回顶法两种方案的网架拼装过程进行了数值模拟,获得了不同方案施工过程中网架结构的变形及应力状态,并对模拟结果进行了对比分析。结果表明:与传统法施工方案相比,回顶法施工方案能够使网架结构变形及应力有所减小,具有较强的适用性。该研究成果可为类似网架工程的施工安全性和精确成型提供理论依据。 展开更多

关键词 空间网架 结构变形 回顶法施工 施工过程模拟 单元生死技术

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