某闸坝改造前后三维有限元应力对比分析研究

针对某水电站闸坝进行三维有限元计算分析,研究其在改造前后不同工况下的应力大小分布情况。根据计算成果分析闸坝的薄弱点及需重点考虑部位,为闸坝改造设计提供参考依据。研究表明:闸坝拉应力主要出现在闸墩与牛腿相交处及检修门槽颈部,可根据拉应力计算结果加强配筋。该次分析研究可为类似工程设计提供一定的参考。     

货币政策与财政政策的区域效应研究——基于中国31个省级面板数据的PVAR模型分析

以三板系统模拟连续配筋水泥混凝土路面,计算获得了连续配筋路面的临界荷位.引入接缝混凝土板的传力杆设计理念,确定了连续配筋路面横向裂缝处钢筋的传荷刚度计算公式.同时,以有限元方法建立了CRCP横向裂缝处混凝土的传荷刚度计算公式.裂缝处传荷刚度的确定,为模拟CRCP荷载应力计算提供了关键参数.有限元数值计算表明：三板系统中,当边板长度大于4 m时,边界条件将不对应力计算产生影响.对于双车道路面,计算所得的板宽向最大应力位于左车道外侧车轮板底的轮迹中心处,此时的路面荷位为标准轴载位于路面右边边缘且靠近裂缝边缘,推荐此荷位作为路面承载力检验的核算位置.     

水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋模型与方法探讨

【目的】针对当前水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋方法不能反映水工压力隧洞衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合受力机制的不足,寻求建立一种新的配筋方法,为水工压力隧洞钢筋混凝土衬砌配筋的设计提供参考。【方法】从水工隧洞的实际性状入手,分析衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合作用,借助于FINAL有限元程序,建立非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型,基于莫尔-库伦强度准则进行非线性数值求解,并通过实例与"公式法"计算结果进行比较。【结果】通过算例发现,利用所建立的非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型,计算得到围岩-混凝土-钢筋联合作用条件下的衬砌配筋量、钢筋应力、混凝土裂缝宽度,直观展现了衬砌裂缝处钢筋应力的集中现象。计算结果较"公式法"更为直观,配筋结果较"公式法"偏大,更符合实际情况。【结论】所建立的非线性有限元衬砌配筋数值仿真模型能够综合考虑水工压力隧洞衬砌开裂后围岩-混凝土-钢筋的联合作用,并能通过非线性有限元求解,得到任意部位的钢筋应力及混凝土裂缝的分布规律,较以往的方法有明显优越性。     

套管-水泥环-地层完备系统力学模型解析解及有限元分析

基于多层组合厚壁圆筒理论,运用弹性力学理论,对套管-水泥环-地层完备系统力学模型计算公式进行了推导,利用有限元软件ANSYS对套管-水泥环-地层完备系统进行了数值模拟计算。研究结果表明,对于套管-水泥环-地层完备系统,其径向应力在套管-水泥环交界面和水泥环-地层交界面上是连续的,其周向应力和Mises应力在套管-水泥环交界面和水泥环-地层交界面上是不连续的;有限元计算结果与理论计算结果的相对误差较小,误差最大的不超过3%,这表明有限元计算结果是可信的,也说明有限元中相关参数和条件的设置较为合理。     

大型原油储罐的静力数值分析

建立了大型储罐的有限元模型,其静力问题采用空间有限元分析,地基用弹簧单元模拟,罐壁用壳单元模拟,液体用三维流体单元模拟.分析了储罐液位高度和地基模量对储罐应力的影响.分析结果表明,储罐液位越高,其根部和底板边缘区域内的环向应力、径向应力及轴向应力越大;地基模量对储罐外壁轴向应力和环向应力的影响主要集中在第一圈板的下部.对于15×104m3原油储罐,正锥和倒锥底板储罐的应力和变形相似.     

大型LNG储罐预应力混凝土外墙应力分析与结构优化

大型LNG储罐的外墙一般由预应力混凝土建造,其应力分布和变形比较复杂,目前国内对这方面的研究较少。提出了储罐外墙纵向预应力筋向外最大偏移量的控制方程,以及环形压力容器最大环向应力位置的计算方法,推导出纵向预应力筋偏移后距罐内侧最大距离的控制方程和最大环向应力位置的计算方程,并根据边界条件,给出计算方程参数的方程组,在此基础上提出纵向预应力筋向外偏移、局部增设环向预应力筋的结构优化方法,并应用ADINA有限元软件,进行数值模拟。通过理论计算与数值模拟结果的对比分析,验证了理论公式推导的正确性以及结构优化方法的合理性,可为以后国内LNG储罐的自主设计与建造提供理论依据。     

四方台松花江大桥索塔锚固区环向应力分析与试验

通过索塔锚固区节段足尺模型试验结果和有限元仿真分析比较,结合索塔受力的实际工况,对异型截面斜拉桥索塔锚固区节段最不利断面在环向预应力与索力共同作用下塔壁的应力响应进行了研究。给出了塔壁特征点处的应力值,为异型截面索塔的设计优化与理论分析模型的建立提出了有效的方法。     

连续配筋水泥混凝土路面温缩应力简化公式研究

连续配筋水泥混凝土路面（CRCP）在铺筑完成一段时间后，会在路面纵向上断裂成一个个单独的板块.借助正交设计和多元统计回归方法，在有限元计算的基础上，提出了单独板的温缩应力简化公式.极差分析结果表明，CRCP温缩应力影响因素的重要程度从大到小依次为：温度变化、裂缝间距、板厚、粘结刚度系数、钢筋直径、配筋间距.单因素单变量的回归分析，确定了温缩应力与各单个因素之间的大致关系.通过对各变量的假设组合分析，以单变量多因素的多元统计回归方法获得了一定精度的并能通过假设检验的拟合公式.误差分析表明，此公式的最大误差范围能控制在8%以内.     

不利围岩条件下调压井应力变形的有限元仿真分析

【目的】探讨不利围岩条件下调压井的应力变形特性。【方法】以摩洛哥某水电站调压井工程为例,运用大型有限元软件,建立了调压井应力变形分析的三维有限元模型,通过仿真计算获得了施工期与运行期调压井围岩及衬砌结构应力变形的分布与变化规律。【结果】在不利围岩条件下,施工开挖过程中围岩径向位移均指向井内,随着下层岩体的开挖,上层岩体的径向位移不断增大;沿高程方向,径向位移自上而下呈递减趋势,衬砌之前围岩变形基本稳定;运行期衬砌结构内、外侧环向正应力的分布规律沿高程方向基本一致,除调压井底部阻抗孔口处及调压井顶部外,内、外侧环向正应力均以拉应力为主,且自上而下大体呈递增趋势,内、外侧环向拉应力最大值均发生在调压井底部与阻抗孔口衔接处;施工期和运行期井周围岩的径向最大压应力及环向最大压应力均远小于围岩体的设计抗压强度,因此施工期井周围岩不会产生塑性破坏。【结论】在不利围岩条件下,调压井施工应采用自上而下分层开挖的方法,并及时喷锚和延迟一级衬砌;在调压井底部需采取加大衬砌混凝土标号、加设钢板内衬等增加强度的措施。     

洪水载荷下悬跨管道安全性的数值模拟研究

阐述了因洪水冲刷而暴露于河水中的管道的安全性对整条管道的安全运行有着十分重要的影响.利用数值方法分析了洪水载荷作用下的漂浮管道的安全性,以有限元软件ABAQUS计算了不同的管道漂移量与流速引起的管道的环向与轴向应力,同时分析了管道在此类载荷作用下的屈曲模态以及不同的河水流向与管道应力状态之间的关系.对管道自重对管道应力状态的影响进行了分析,分析结果可为管道现场抢修工作提供参考.     

洪水载荷下悬跨管道安全性的数值模拟研究

阐述了因洪水冲刷而暴露于河水中的管道的安全性对整条管道的安全运行有着十分重要的影响。利用数值方法分析了洪水载荷作用下的漂浮管道的安全性，以有限元软件ABAQUS计算了不同的管道漂移量与流速引起的管道的环向与轴向应力，同时分析了管道在此类载荷作用下的屈曲模态以及不同的河水流向与管道应力状态之间的关系。对管道自重对管道应力状态的影响进行了分析，分析结果可为管道现场抢修工作提供参考。     

基于宽板拉伸的错边环焊缝应力集中试验与模拟

应力状态是环焊缝合于使用评价的关键因素,而错边会引起环焊缝结构的不连续性,导致焊缝所受应力状态发生变化。为了探讨含错边环焊缝在外加载荷下的力学行为以及应力分布情况,通过宽板拉伸试验对含错边的环焊缝应力集中现象进行研究,建立有限元模型对其进行验证,对比了BS 7910-2013《金属结构中缺陷验收评定方法导则》和GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》推荐方法所得的计算结果。研究表明:错边会导致明显的焊缝应力集中,BS 7910-2013计算得到的应力集中系数与宽板和有限元模拟得到的结果相比保守度较为合理。含错边管道环焊缝现场缺陷合于使用评价时,推荐采用BS 7910-2013对错边进行应力集中等效处理。     

灯泡贯流式水电站厂房坝段的抗震分析

灯泡贯流式厂房坝段是由多孔洞组成的复杂三维孔洞结构,其内力分布较其他型式的厂房坝段更加复杂,而贯流式机组相对其他类型机组而言,其机组型式、受力方式有自身特点。为了全面了解厂房坝段在地震作用下的应力、位移、配筋及防裂情况,使结构设计更加合理、安全、经济,采用大型有限元程序ANSYS进行了抗震动力分析。其计算结果表明,厂房坝段结构的变形和强度均能满足要求,为工程设计提供了依据。     

用有限元FEMⅡ程序分析槽箱受力状态

运用综合性有限元结构分析程序FEMⅡ,以洛河渡槽槽箱为例,建立力学模型,对槽箱进行了各种荷载组合作用下的结构内力、应力及变位分析。搞清了槽箱各个部位在各种荷载组合作用下的受力状态,预测了结构可能出现裂缝的部位及方向,对于结构尺寸的选择及配筋设计具有重要意义。此外,还将有限元分析成果与常规设计结果进行了比较。     

风载荷作用下圆柱形罐的有限元分析

储罐除了受自重、液体内压作用外,还受到风荷载的作用,从而在储罐中产生应力,应力过大会引起储罐的损坏。提出风载荷作用下圆柱形储罐分析的位移有限元法,根据圆柱形储罐属于轴对称壳体这一结构特点,用圆柱壳单元和圆环壳单元将其离散化,单元之间以结点圆相连接,风载荷和位移沿环向展开成三角级数,降低了计算维数,减少了计算工作量。用编制的有限元分析程序对一个算例的计算表明,该方法能方便有效地计算风载荷工作下圆柱形     

全焊接球阀焊接残余应力及变形数值模拟

焊接残余应力特性对球阀安全运行及结构改进具有重要意义。基于有限元软件ABAQUS,以T形接头焊、平板对接焊、圆管对接焊3种模型为例,模拟了全焊接球阀的温度场、应力场、位移场。结果表明:非生死单元法相较于生死单元法的计算误差高约10%,但耗时缩短41%～57%;球阀焊接残余应力集中分布于焊缝与母材的结合位置,焊缝影响区外表面的环向及轴向残余应力均为拉应力,沿焊缝深度方向逐渐向内过渡为压应力;环向残余应力沿焊接方向有累积效果,最大压应力出现在焊缝终点,轴向应力集中分布在球阀中体的焊缝影响区。受环向和轴向应力的共同作用,球阀右体和中体均朝焊缝区域发生收缩,其中球阀右体变形明显,但不会对球阀启闭运动及密封性造成明显影响。(图13,表2,参20)     

混凝土蜗壳三维立体图绘制程序的开发

用VBA语言编程,可以实现混凝土蜗壳三维立体图的自动绘制。先采用等速度矩原理,确定水轮机混凝土蜗壳各断面的位置;再根据混凝土蜗壳断面形状的特点,导出断面特征点三维立体坐标的计算公式;最后采用VBA语言,编制水轮机混凝土蜗壳断面参数的计算程序与用Auto CAD绘制水轮机混凝土蜗壳三维立体图的程序。从而编制出用Auto CAD绘制水轮机混凝土蜗壳三维立体图的程序。     

大跨度悬索式管桥静动态分析

基于某大跨度悬索式管桥设计方案,根据其结构特点,应用ANSYS分析软件建立了三维有限元模型,对模型进行了静力、模态和风振反应的有限元分析。静力计算结果表明,悬索管桥各构件均处于较低的应力状态;通过模态分析获得了悬索管桥结构的前20阶固有频率;风振动态分析结果表明,悬索管桥结构位移响应曲线与各个时刻输入的风荷载数据趋势类同,主索上的应力响应峰值较小,管桥的应力响应峰值明显增大。     

高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法研究

【目的】建立新的有限元分析方法,为准确合理地进行高面板堆石坝的坝坡稳定动力分析提供参考。【方法】基于应力水平的有限元计算结果,将大型有限元软件ADINA的应力变形计算功能与GEO-SLOPE软件的边坡稳定分析功能相结合,提出了高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法,并利用该方法对紫坪铺水利枢纽工程面板堆石坝在"5.12"汶川大地震期间的大坝动力反应及坝坡稳定进行了三维有限元模拟分析。【结果】利用建立的高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法,对紫坪铺水利枢纽工程面板堆石坝位移的动力分析计算结果与该坝震后位移实际观测结果基本吻合,坝坡动力稳定的分析计算结果与震后实际调查分析结果基本一致。【结论】所提出的高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法是合理的,所获得的计算结果准确可信。     

轴流式止回阀设计有限元分析

轴流式止回阀作为防回流关键设备在设计过程中多采用理论公式进行强度校核和密封分析,但对于内腔结构复杂的零件,该方法不能建立有效的理论力学模型。有限元计算方法采用有限元分析软件,通过建立阀门三维模型,进行约束和加载等模拟分析,输出阀门中结构复杂零件在壳体试验压力和使用压力下的应力、变形及密封面比压的结果,根据ASME压力容器的建造规则,对阀门关键零件设计的合理性和密封结构的可靠性进行评价,可以准确、直观地量化显示各部件的应力、变形和密封比压分布情况。