3种常用水窖结构优化结果对比分析

针对缺水地区常用的圆柱形、球形、瓶形水窖建设中存在的因窖体受力分析不足、窖体结构设计不合理而导致窖体空间结构稳定性差以至最后窖体破坏以及盲目增厚窖壁导致材料浪费等问题,利用基于ANSYS平台新开发的窖体有限元分析软件,对圆柱形、球形、瓶形3种水窖进行空间结构几何尺寸优化。以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力为约束条件,优化出不同容水量的水窖几何尺寸,并将它们的最优结果进行对比分析。结果表明,修筑球形水窖最省材料,圆柱形水窖次之,瓶形水窖在同工况同容积下相对于另外2种水窖设计形式耗材最多,但结构稳定性高于圆柱形水窖,它们各有优缺点,可根据当地具体情况具体用途来选择最合适的水窖形式。     

混凝土薄壳球形水窖结构的优化设计

【目的】分析球形水窖空间结构的应力分布情况并进行几何尺寸优化,避免建设者根据经验来确定球形水窖的厚度、构造及混凝土标号,以节省建窖材料,同时防止应力不足而发生破坏。【方法】利用基于ANSYS平台新开发的窖体有限元分析软件,对实际中窖壁厚度为4和11 cm的混凝土薄壳球形水窖进行空间结构应力分析,同时以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力和变形量为约束条件,对其进行几何尺寸优化。【结果】计算得出窖壁厚度为4和11 cm的水窖最大拉应力分别为1 380.00和447.31 kPa,最大压应力分别为5 153.20和1 896.70 kPa;优化出空窖不利工况下容积为20,30和40 m3的球形水窖窖壁最佳厚度,即栗钙土地区分别为0.051,0.061和0.065m,黄土地区分别为0.050,0.059和0.062 m。【结论】经软件优化计算后的球形水窖结构,既能满足强度和刚度的要求,同时也最大限度地节约了材料用量;利用新开发的窖体结构优化分析软件,能够对球形水窖进行空间应力分析与结构优化,可以作为球形水窖设计软件。     

基于薄壁圆孔平板应力集中的优化设计

应用ANSYS对薄壁圆孔平板的应力集中进行了有限元分析,基于ANSYS的参数化设计语言（AP-DL）和优化设计技术,以平板中心圆孔边最大应力值最小为目标函数,对圆孔两侧再开小圆孔的应力状况进行了参数化优化设计与分析,结果表明,此法可有效减小薄壁圆孔平板圆孔边的应力集中现象。     

曲墙式混凝土衬砌水窖对称面内轮廓线的选形方法

针对传统水窖对大面积集雨需要的局限性,设计了一种曲墙式混凝土衬砌新型水窖,并提出了由集雨量准确确定出其对称面内轮廓线形状的设计计算方法.在设计过程中,根据相关规范确定出该水窖的各个控制点,利用控制点参数建立了水窖对称面内轮廓线的控制方程,最终采用二分法求解出该水窖对称面内轮廓线的形状.算例表明:提出的选形方法可用于实际工程问题的设计计算.对该新型水窖的对称面选形方法的研究,将为今后大面积雨水积蓄设施的设计提供一定的依据.     

方盒形件首次拉深变形的力学分析

通过对方盒形件塑性变形过程的分析及变形区域内的变形应力分析，采用滑移线场理论的分析方法，把变形区划分为I-V区域并分析了这些区域的滑移线分布情况，导出了对数螺线的基圆半径和基圆中心位置及力学模型，为方盒形件的毛坯尺寸的确定提供了依据。     

黄土高原引水工程隧洞塌方处理技术

1 基本情况及问题的提出 长城塬引水工程由水源工程和引水工程两部分组成,其引水工程输水渡槽5座(长532m),隧洞15座(长5.22km),隧洞占输水渠道总长22.64km的23.1%.隧洞设计选用圆拱直墙式,底宽1.2m,高1.9m(直墙高1.3m,圆弧半径为0.6m),直墙和底板采用C15混凝土现浇(厚18cm),顶拱用C15混凝土预制块(厚15cm)砌护.     

湘潭湘江四大桥模型试验的加载方法研究

基于ANSYS软件建立了湘潭湘江四大桥有限元模型,通过有限元理论分析研究了桁架式拱肋组合受力特点,提出了关于桁架拱肋拱桥活载试验的一种活载加载方法.该方法将拱肋实腹段(拱脚)断面与桁架段断面分别按弯矩影响线与应力影响线布置活载.然后分别按传统方法和本文提出的新方法进行模型试验.理论与试验结果表明:新方法更能准确找出危险断面的最不利工况加载位置,这种新的活载布置方法也可为同类钢管混凝土桁架拱桥的试验提供参考.     

采油井口非标准卡箍设计及有限元分析

对采油井口装置非标准卡箍进行理论计算和用ANSYS进行有限元分析,获得了卡箍危险部位应力以及整个卡箍的应力分布规律。通过理论计算结果和有限元分析结果的比较,说明卡箍有限元分析更为准确方便,为非标准卡箍的合理设计提供了理论依据和改进意见。     

新型双层塑料大棚外层棚结构设计与ANSYS稳定性分析

针对作物设施栽培要求,设计一种新型的双层塑料大棚.采用装配式钢管结构,由每隔2个单拱添加1个带拉杆的拱架为一个组合结构,完成外层拱棚的单元结构设计,通过纵向横梁将一系列的组合单元构成外层拱棚框架,这种结构既提高了竖直方向的稳定性又增加了拱棚横向的稳定性.以安徽省部分区域雪荷载和风荷载为例,利用ANSYS软件对该棚型进行应力和位移分析计算,组合单元拱架所受的最大弯曲应力为36.08 MPa,单元的最大位移量为3.31 mm,远远小于单层棚型拱架结构中单拱所受应力大小与位移量.相比目前应用广泛的普通单层塑料大棚,通过组合结构构建的新型塑料大棚能有效减小拱的位移,增加拱的结构稳定性.实践表明:这种双层棚结构具有很好的稳定性和应用推广价值.     

压力容器蒸压釜的结构力学及疲劳特性分析

本文以蒸压釜作为研究对象,采用Proe软件建立了公称直径2000 mm蒸压釜的三维模型,利用ANSYS Workbench对蒸压釜进行了静力学分析,获得了其应力分布情况,直观地显示出其应力集中部位。基于应力分析的结果,利用Fatigue Tool疲劳模块进行疲劳分析,预测了釜盖法兰疲劳寿命的大小,分析了疲劳寿命、安全系数等云图并获得蒸压釜最易发生疲劳损伤的位置,为其进一步优化提供参考。     

X80钢级大口径三通应力分析与结构优化

利用非线性有限元分析技术和双线性材料模型,分析了大口径三通两个应力集中区域的应力分布特性。利用VS2005、ANSYS和Pro/E开发了三通优化模块,给出了优化结果,得到了合理的三通结构,可以有效降低三通的应力集中程度。分析了壁厚、支管半径与三通最优结构参数之间的关系,为高钢级三通热压成型工艺参数优化提供了参考依据。     

桁架拱轻钢大棚骨架K型节点受力性能对比与分析

我国北方寒区常发生桁架拱轻钢大棚在暴风、暴雪共同作用下破坏。以桁架拱轻钢大棚骨架的薄弱部位即K型节点[1-3]为研究对象,采用ANSYS有限元分析软件对灌浆K型节点及空心K型节点进行模拟静力分析,同时进行了灌浆K型节点及空心K型节点静力加载试验,验证了有限元分析结果的正确性。分析结果表明,灌浆K型节点与空心K型节点的最大应力均出现在受压支杆与主管焊接处,且灌浆K型节点应力明显小于空心K型节点应力,灌浆改善了桁架拱轻钢大棚骨架K型节点的受力性能,为灌浆桁架拱轻钢大棚骨架的整体分析提供了依据。     

基于GIS的农田灌溉水窖管理信息系统设计与实现

为有效利用水利基础设施,提高农业生产种植水平,在Visual studio 2008平台上,利用ArcGIS Server.NET ADF提供的组件,使用C#语言开发了农田灌溉水窖管理信息系统,实现了对水窖分布、数量、储水量的数字化管理;采用空间分析建模实现水窖的规划选址;利用地区常年平均有效降雨量、农作物不同生育阶段需水量及巡检员现场采集的水窖蓄水量对灌溉缺水量进行估算。可为水窖的规划、储水计划和水资源的合理利用提供科学的依据。     

井口防喷阀有限元分析与结构优化

采用PRO/E与ANSYS的无缝连接技术,对某型号的双闸板防喷阀阀体进行了三维实体建模和有限元分析,获得了阀体的应力分布规律,为类似的壳类零件的结构设计与尺寸优化提供了依据。     

全实肋板耐压液舱结构的应力有限元分析

为讨论实肋板式耐压液舱结构中的应力分布和各种加强形式对液舱区结构应力的影响,利用ANSYS软件对相同尺寸的不同耐压液舱结构形式分别进行了有限元计算,通过对比得出：在船体壳板、液舱壳板加纵骨和在液舱壳板上加设中间支骨分别对降低耐压船体中的应力特别是轴向应力、液舱壳板的轴向应力以及周向应力效果十分显著．     

应用ANSYS Workbench对大断面集成材压机机架的优化设计

利用ANSYS Workbench有限元分析软件对大断面集成材压机机架的单个框架进行了静力学分析,以其质量与强度指标为目标,采用ANSYS Gold Driven Optimization模块进行优化设计,旨在研究框架工作过程中的应力、应变分布状态,降低框架生产成本。研究结果表明:优化前,框架存在局部应力集中现象,但最大应力为156.2 MPa,明显小于框架的许用应力196 MPa,强度富余,有进一步优化的空间;水平和垂直方向的最大位移值分别为0.31、0.08mm,刚度可靠。优化后,框架的最大等效应力与最大位移分别为179.8 MPa与0.44 mm,保证框架强度与刚度的前提下,框架的质量降低了26.3%,可显著降低生产成本。     

高效深栽牵引式植树机钻螺旋翼片的有限元分析

[目的]分析深栽钻孔机钻螺旋翼片受力的变形和应力情况。[方法]应用有限元分析软件ANSYS,按照高效深栽植树机钻头的结构尺寸和实际工作条件,建立钻螺旋翼片的三维实体模型和有限元模型,进行了静力分析。通过对植树机钻升土理论的分析与计算,确定了翼片最优导程和工作受力参数,并在ANSYS中直接建立三维实体模型,螺旋翼片的有限元模型并进行静力分析。同时,对翼片螺旋角α与其应力值之间的关系进行了探讨。[结果]通过对钻的静态分析,得到了主轴工作时的应力和变形数据。分析数据表明俞国胜老师研制的深栽钻头静强度可以满足工作要求,且结构参数存在一定富余,可以实现进一步的结构优化。[结论]该研究为螺旋翼片进一步的结构优化设计提供了理论依据。     

陇东地区饮用水中氟含量和分布研究

选取位于黄土高原中心地区的甘肃陇东北部地区为研究对象,以SPANDS分光光度法测定饮用水中氟的含量,并探讨其分布规律。该地区饮用水主要分为3种类型:水窖水(水窖收集的雨水)、浅井水和深井水,水样总量为127个。试验结果表明,深井水氟含量为1.01～3.95 mg/L,浅井水为1.07～4.60 mg/L,雨水为0.09～1.24 mg/L,无论是深井水还是浅井水,其中氟含量都超过国家饮用水氟标准限值,而80个水窖水样品中,78个符合国家标准。由于受到地质条件和环境因素的影响,3种类型水中氟分布具有相似的规律,即由北向南其浓度逐渐降低。     

旋耕起垄机刀轴的应力仿真研究

使用ANSYS软件建立了旋耕起垄机刀轴的有限元模型,直观地得到了刀轴的应力分布规律及危险应力的位置,为刀轴的强度设计和失效分析提供了理论基础。     

运行工况下隧道内输气管道的应力分析

隧道内的弯管很容易产生应力集中,从而导致管道失效。确定了隧道内输气管道在运行工况下所受载荷及支撑约束等边界条件,针对某隧道穿越管道,采用应力分析软件CAESARⅡ建立了运行工况下的应力分析模型,并进行应力分布,明确集中应力关键点的位置。分析结果表明:管道内压是引起管道应力的主要因素,温度和管道自重为次要因素。提出的应力分析方法对隧道穿越管道设计有一定的借鉴意义。