有限元模型的整体刚度矩阵集成 被引量：10

1

作者 罗帅 朱佳洋 +1 位作者 梁超锋 刘伟 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期467-472,共6页

在有限元分析过程中,定位单元刚度矩阵中的元素在整体刚度矩阵中的位置,对结构分析模型的正确建立起着重要作用.为了探究单元刚度矩阵向整体刚度矩阵的集成规律,推导了单元刚度矩阵和整体刚度矩阵之间的对应关系,得到单元刚度矩阵元素... 在有限元分析过程中,定位单元刚度矩阵中的元素在整体刚度矩阵中的位置,对结构分析模型的正确建立起着重要作用.为了探究单元刚度矩阵向整体刚度矩阵的集成规律,推导了单元刚度矩阵和整体刚度矩阵之间的对应关系,得到单元刚度矩阵元素在整体刚度矩阵中的位置,依据单元结点号与结构整体坐标系下的结点编号的对应关系建立了统一的关联表,形成基于关联表的整体矩阵集成方法.与目前常用的结点平衡法相比,新建立的整体矩阵集成方法物理意义明确,建模过程简便快捷,且可靠稳定.算例分析结果表明该方法适合用有限元编程实现. 展开更多

关键词 结构工程 有限元模型 整体刚度矩阵 单元刚度矩阵 关联表 过渡矩阵

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子模型法在客车车身结构改进中的应用 被引量：7

2

作者 吴诰珪 王继承 许季 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期52-55,共4页

在客车车身结构有限元整体分析的基础上,对关心的区域采用子模型法重新建立模型,可以得到该区域较为精确的应力值和应力分布情况.针对整体分析中FSQ6890H右后板弹簧前吊耳销附近区域强度储备不足的情况,未改进样车在试用期右后吊耳销附... 在客车车身结构有限元整体分析的基础上,对关心的区域采用子模型法重新建立模型,可以得到该区域较为精确的应力值和应力分布情况.针对整体分析中FSQ6890H右后板弹簧前吊耳销附近区域强度储备不足的情况,未改进样车在试用期右后吊耳销附近出现早期裂纹,证实整体分析的有效性.采用子模型法对该区域作进一步的精确分析,为车身结构进一步改善打下基础,以避免裂纹的出现. 展开更多

关键词 客车 车身结构 子模型法 有限元分析 结构改进 结构设计 整体应力分析

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湿室型泵房整体结构优化设计 被引量：1

3

作者 蔡新 崔朕铭 +2 位作者 陈卫东 黄海田 郭兴文 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期37-42,共6页

针对现行规范方法设计的泵房存在"粗、大、笨"的问题,从降低泵房建设成本的角度,构建以泵房结构总造价最低为目标函数,泵房关键结构几何尺寸等参数为设计变量,泵房结构基底应力、地基承载力、抗滑稳定性、结构强度、沉降量及... 针对现行规范方法设计的泵房存在"粗、大、笨"的问题,从降低泵房建设成本的角度,构建以泵房结构总造价最低为目标函数,泵房关键结构几何尺寸等参数为设计变量,泵房结构基底应力、地基承载力、抗滑稳定性、结构强度、沉降量及沉降差为约束条件的优化设计数学模型。采用有限元法对泵房结构进行三维有限元数值模拟,同时借助ANSYS软件提供的优化平台对其进行优化设计研究。结果表明:与原设计方案相比,优化方案的泵房总造价减少了9.7%,结构的缝墩厚度达到限定值,既减少了工程总造价,也降低了结构对地基的要求。 展开更多

关键词 湿室型泵房 整体结构 优化设计 有限元法 参数化模型 重分析 零阶法 一阶法

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考虑桩基础柔性的海上风机结构可靠度安全评价研究

4

作者 梅春 韩付成 +3 位作者 黄攀 李昕 施伟 王文华 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期918-924,共7页

为了解决海上风机结构可靠性评价模型普遍存在的不能准确模拟荷载间的耦合效应的问题,文章基于OpenFAST开发了一种全耦合海上风机支撑结构可靠性评估模型。考虑到桩土相互作用对风机结构响应的显著影响,文章基于耦合弹簧模型建立了具有... 为了解决海上风机结构可靠性评价模型普遍存在的不能准确模拟荷载间的耦合效应的问题,文章基于OpenFAST开发了一种全耦合海上风机支撑结构可靠性评估模型。考虑到桩土相互作用对风机结构响应的显著影响,文章基于耦合弹簧模型建立了具有柔性单桩基础的NREL5MW海上风机模型。选取海上风机结构的叶尖塔筒间隙及桩基泥面平动位移作为典型失效模式,分别开展了考虑柔性桩基的海上风机结构在正常运行及停机工况下的结构安全评价。研究结果不仅验证了该模型能够高效准确地开展海上风机结构可靠度安全评价,还揭示了波浪荷载是导致桩基发生平动位移的主导荷载。 展开更多

关键词 海上风机 桩土相互作用 结构可靠度 整体耦合模型 代理模型

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铁路密布横梁体系整体钢桥面静力行为的试验研究 被引量：7

5

作者 李小珍 张景峰 +2 位作者 肖林 肖军 尹航 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期95-102,共8页

铁路密布横梁体系整体钢桥面由于没有纵梁,其受力行为与一般纵横梁体系正交异性板结构存在差异。本文结合厦深铁路榕江特大桥主桥,对铁路密布横梁体系正交异性整体钢桥面进行静载试验和有限元分析。得出结论如下:第一体系轴力主要由下... 铁路密布横梁体系整体钢桥面由于没有纵梁,其受力行为与一般纵横梁体系正交异性板结构存在差异。本文结合厦深铁路榕江特大桥主桥,对铁路密布横梁体系正交异性整体钢桥面进行静载试验和有限元分析。得出结论如下:第一体系轴力主要由下弦杆承担,越靠近模型中部下弦杆承担比例越小;第二、第三体系中,横梁(肋)与面板组成的截面沿横向越靠近中部其承受的弯矩越大,横梁(肋)承受的弯矩增长更快,且承担比例先增大后减小,在荷载作用点处达到最大,面板反之,在荷载作用点分担弯矩比例最小。将有限元模型计算结果与试验实测结果对比分析,两者吻合较好,印证了理论计算的正确性和实测结果的可靠性。 展开更多

关键词 密布横梁体系 正交异性整体钢桥面 结构体系 力学行为 模型试验 有限元分析

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钢筋混凝土材料有限元分析中的等效模量方法 被引量：35

6

作者 孔丹丹 赵颖华 +1 位作者 王萍 张淑清 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2005年第3期200-203,共4页

目的为了解决目前在研究复杂的大体积钢筋混凝土结构的整体性质时,计算精度和计算效率间的矛盾,简化结构的计算机模拟方法.方法应用复合材料力学理论和细观力学的等效模量方法对钢筋混凝土材料进行模量等效.结果在Y.H.Zhao和G.J.Weng建... 目的为了解决目前在研究复杂的大体积钢筋混凝土结构的整体性质时,计算精度和计算效率间的矛盾,简化结构的计算机模拟方法.方法应用复合材料力学理论和细观力学的等效模量方法对钢筋混凝土材料进行模量等效.结果在Y.H.Zhao和G.J.Weng建立的纤维增强复合材料的等效模量理论基础上,针对钢筋混凝土材料的力学特征,提出了钢筋单方向分布、三方向分布情况下钢筋混凝土材料的平均等效模量的简化公式.结论并通过有限元模型计算和模型试验的对比,验证了笔者提出的等效模量公式的适用性.为钢筋混凝土结构性质的研究提供了一种新的有限元模型创建方法. 展开更多

关键词 钢筋混凝土材料 等效模量 有限元分析 纤维增强复合材料 钢筋混凝土结构 有限元模型 整体性质 计算效率 计算精度 理论基础 细观力学 力学理论 方法应用 模拟方法 力学特征 方向分布 模型试验 模型计算 简化公式 分布情况

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长周期地面运动和SSI效应对风机动力响应的影响 被引量：4

7

作者 霍涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期142-150,共9页

针对建设在软土地基上的大功率风机结构,需要同时考虑长周期地面运动和土-结构相互作用(SSI)的影响。为了全面研究长周期地面运动和SSI效应对风机塔筒结构动力响应的影响,首先基于某1.25 MW变桨距风机结构建立了包含叶片、机舱、塔筒和... 针对建设在软土地基上的大功率风机结构,需要同时考虑长周期地面运动和土-结构相互作用(SSI)的影响。为了全面研究长周期地面运动和SSI效应对风机塔筒结构动力响应的影响,首先基于某1.25 MW变桨距风机结构建立了包含叶片、机舱、塔筒和基础的结构整体有限元模型,并进行了模态分析。其次在世界地震记录数据库中选择了1条普通波(EI-Cento波)和2条长周期波(HKD054波和CDAO波),并对两种波的时频特性进行对比分析,同时建立了考虑与不考虑SSI效应的对比模型。最后利用ANSYS软件并采用时程分析法对考虑与不考虑SSI效应的风机结构在两类地震波作用下的地震响应进行对比分析,并对叶片与塔筒的碰撞问题、门洞区域的应力集中、机舱内主轴在剪力作用下的破坏以及基础的失效问题进行了进一步的研究。结果表明:长周期地震作用下的风机结构位移、加速度、应力和内力响应值均大于普通波作用下的结果,在此基础上某些响应甚至会被SSI效应进一步放大。因此在风机结构的抗震设计中需要考虑长周期地震作用和SSI响应的影响,特别是在软土地基区域。另外,塔筒与门框连接区域、机舱内主轴和基础等薄弱区域需要适当加强。 展开更多

关键词 风机结构整体有限模型 风机塔筒结构 长周期地面运动 土-结构相互作用(SSI) 动力响应分析

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风机塔架4种TMD振动控制模拟比较研究 被引量：3

8

作者 黄竹也 倪玲 +1 位作者 裘浩锋 王振宇 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第2期85-90,共6页

随着风力发电机塔架高度的增加和叶片尺寸的增大,高耸支撑塔架在风荷载作用下将产生显著的动力响应和大幅变形,甚至可能发生疲劳、屈曲、倾斜或倾覆等事故。本文以1.5 MW风力发电机结构为例,利用ABAQUS软件建立有限元模型,对未减振以及... 随着风力发电机塔架高度的增加和叶片尺寸的增大,高耸支撑塔架在风荷载作用下将产生显著的动力响应和大幅变形,甚至可能发生疲劳、屈曲、倾斜或倾覆等事故。本文以1.5 MW风力发电机结构为例,利用ABAQUS软件建立有限元模型,对未减振以及安装单质量调频质量阻尼器(STMD)、双质量调频质量阻尼器(BTMDs)、四质量调频质量阻尼器(QTMDs)4种方案在风荷载作用下的振动响应进行模拟研究,以便对振动控制方法选择提出可行性建议,有效降低事故发生的概率。结果表明,与未减振时相比,安装STMD时风机塔架顶点加速度峰值减小37.89%;在仅有低阶振型作用下,STMD对风机结构的减振控制有较好的效果,且优于BTMDs和QTMDs。 展开更多

关键词 风机塔架 结构振动控制 TMD控制 有限元分析模型 振动响应

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轴流散热风机共振失效分析与优化设计 被引量：5

9

作者 刘永江 彭宣霖 +2 位作者 唐雄辉 李华 齐紫梅 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期203-209,共7页

为研究某磁悬浮列车辅助变流器的轴流散热风机的失效问题,提出了一种基于现场测试、有限元仿真与代理模型的失效分析与优化设计方法。首先,通过振动路谱测试与模态仿真分析剖析了轴流散热风机的失效机理,确定了由安装结构刚度不足和转... 为研究某磁悬浮列车辅助变流器的轴流散热风机的失效问题,提出了一种基于现场测试、有限元仿真与代理模型的失效分析与优化设计方法。首先,通过振动路谱测试与模态仿真分析剖析了轴流散热风机的失效机理,确定了由安装结构刚度不足和转速下降引发的局部共振为风机失效的根本原因。然后,基于模态分析结果,设计了轴流散热风机安装网斜向筋局部加强改造方案,并采用加速度谱响应分析对改造后的风机进行了性能评估。接着,利用代理模型拟合了安装网加强结构特征参数与轴流散热风机振动响应特性之间的映射关系,并以避免共振、降低振动烈度和改造成本最低为优化目标,通过智能算法获得了最优改造方案。最后,通过振动性能评估试验和长寿命振动试验验证了最优改造方案的可行性。结果表明,最优改造方案能有效地解决轴流散热风机的局部共振问题,提高了其使用寿命。研究结果可为轴流散热风机的共振失效分析与优化设计提供参考,具有重要的工程实践价值。 展开更多

关键词 散热风机 结构性共振 有限元仿真 优化设计 代理模型

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叶片质量失谐下整体叶盘的振动响应特性研究 被引量：3

10

作者 杨铮鑫 卞天天 党鹏飞 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第8期1138-1144,共7页

叶片—轮盘结构(整体叶盘结构)是叶轮机械中的关键结构,在整体叶盘中,由于叶片质量的分布不均,会产生叶片质量失谐、振动局部化等问题,为此,对失谐整体叶盘的振动响应特性规律进行了研究。首先,采用集中质量分析法,建立了整体叶盘物理模... 叶片—轮盘结构(整体叶盘结构)是叶轮机械中的关键结构,在整体叶盘中,由于叶片质量的分布不均,会产生叶片质量失谐、振动局部化等问题,为此,对失谐整体叶盘的振动响应特性规律进行了研究。首先,采用集中质量分析法,建立了整体叶盘物理模型,推导了含有单个叶片质量失谐的响应方程,绘制出了不同叶盘参数下的幅频特性曲线;然后,采用有限元分析法,建立了不同叶片厚度的整体叶盘三维有限元模型,应用ANSYS对其振动响应特性进行了分析,并绘制出了叶片质量失谐的整体叶盘幅频特性图;最后,对两种不同分析方法所得到的失谐整体叶盘幅频特性曲线进行了比较,总结出了各项参数对系统振动特性的影响规律。研究结果表明:单个叶片质量失谐会使系统响应峰值由2.7 mm激增至3.5 mm,并出现多余的波峰;低耦合R=0.1条件下,系统激振频率变化范围更广,大约在550 Hz~650 Hz;通过揭示失谐整体叶盘振动响应规律,可更好地指导叶轮机械的设计及其优化。 展开更多

关键词 叶轮机械 叶片质量失谐 整体叶盘结构 振动响应特性 幅频特性 集中质量分析 有限元模型

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大跨径混凝土斜拉桥桥面铺装力学数值模拟分析 被引量：18

11

作者 徐伟 白海涛 张肖宁 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期750-754,共5页

采用三维有限元分析技术 ,对大跨径混凝土斜拉桥桥面铺装体系进行了三个层次的力学分析 ,即 :桥梁结构整体变形对桥面铺装作用 ;应用子模型法分析轮载作用下桥面板局部变形特点 ,同时与建立的普通路面结构计算模型弯沉进行对比 ,从弯沉... 采用三维有限元分析技术 ,对大跨径混凝土斜拉桥桥面铺装体系进行了三个层次的力学分析 ,即 :桥梁结构整体变形对桥面铺装作用 ;应用子模型法分析轮载作用下桥面板局部变形特点 ,同时与建立的普通路面结构计算模型弯沉进行对比 ,从弯沉角度分析桥面铺装对沥青混凝土的性能要求 ;铺装层结构体系内部受力状态 .总结出了大跨径混凝土桥梁桥面铺装受力特点 。 展开更多

关键词 大路径混凝土斜拉桥 桥面铺装 数值模拟 三维有限元分析 力学分析 子模型法 轮载作用 结构整体变形作用 温度荷载 车辆活载作用 计算模型 弯沉 沥青混凝土

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