大变形有限元法计算水闸地基稳定性(Ⅰ)-基本原理

在水闸地基整体稳定性研究中,选择弹塑性大变形有限元进行计算。采用大变形问题的UpdatedLagrangian描述方法,基于土体失稳过程是弹塑性大变形的问题,建立了土体稳定分析的弹塑性大变形有限元模型,提出了坐标更新和非线性方程组线性化的方法,推导了相应的计算公式。     

地基极限承载力的无网格分析

在无网格伽辽金法的基础上,利用应力应变增量形式表征了基于Drucker-Prager屈服准则的土体弹塑性本构关系;在小变形假设的前提下,实现了基于增量本构关系的弹塑性分析的无网格伽辽金法;采用罚参数修正了能量变分方程式,方便地实现了无网格伽辽金法的本质边界条件;并采用Newton-Raphson增量迭代法计算地基土体的极限荷载,其分析结果与静载试验结果吻合较好,验证了本文方法的合理性,进一步拓展了无网格伽辽金法的应用范围.同时与有限元计算结果作了对比研究,体现了无网格法的优越性.     

基于光滑粒子流体动力学方法的土坡滑面确定与分析

在边坡稳定性分析研究中,滑面的确定对分析结果起着决定性和控制性的作用.土坡滑面的确定目前主要以极限平衡法的假定滑面和有限元强度折减法塑性区分析为主.本文以土坡从小变形到大变形连续求解整个变形过程的视角出发,利用光滑粒子流体动力学(SPH)方法在处理土体大变形问题的优势,基于土体的理想弹塑性本构模型,按照强度折减法理论逐步折减土坡土体强度参数依次进行计算.在土体滑动发生的过程中,在全局搜索区域中划分单次搜索区间,根据单次搜索区间的最大剪切应变率原则选取最大剪切应变率粒子,多组最大剪切应变率粒子贯通即确定了滑面位置与形态.在此基础上初步分析土坡稳定性与土坡形变间的关系.基于SPH方法与最大剪切应变率原则的土坡滑面确定方法为土坡滑面确定分析提供了一种新的、有效的方式.     

疏桩基础变形性状研究

疏桩基础是近年来开始的对桩基设计理论的新探索。它以控制建筑物的沉降量和补偿天然地基承载力不足来确定桩的补偿量，因此它的变形性状有别于传统的桩基。选用了能描述土体塑性特点的弹塑性本构模型，利用研制的并经过算例验证的三维有限元程序对疏桩基础的变形性状进行了分析，得出了疏桩基础的整体沉降、桩间土体的压缩、桩端下土体的压缩等的变化规律。     

整体式水闸平底极内力和应力的有限元分析

本文针对弹性地基梁法存在的问题,考虑水闸闸室和地基的共同作用对一单孔水闸进行了二维有限元分析,将底板内力和应力结果与弹性地基梁法所得结果进行比较.分析中考虑了多种因素对底极内力和地基反力的影响,进行了九种情况的有限元计算.成果表明,对于平底板内力和地基反力都与弹性地基梁法所得结果有差异,有限元结果更较为合理.     

基于固有应变的船体板列焊接变形数值预测

采用固有应变有限元法,对船体板列焊接变形进行预测.确定了固有应变加载区域,进行了热弹塑性有限元分析,获得焊接温度场和应变场,提取热弹塑性有限元分析得到的残余应变数据,作为相应加载区域的固有应变值.加载固有应变值,进行结构弹性分析获得板列焊接变形,数值模拟结果可为板列焊接变形预测提供依据.分析了不同的焊接顺序对固有应变加载和结构变形的影响.     

金属有限变形问题中应力应变的选择

在假设弹性系数为常数的前提下,采用有限变形弹塑性有限元法,研究了单向压缩时如何用简单的幂次本构关系来逼近载荷－位移实验曲线,将这一本构关系推以多维弹塑性大变 ,用于解决金属成型问题时,受变形大小的限制嘱 用具有能量共轭关系的旋转克希霍夫应力和对数应变进行计算,则不受变形大小的限制,可得到满意的计算结果。     

小型挖掘机偏转机构的有限元分析

以GC18型挖掘机偏转机构为研究对象,用Pro/Engineer建立了挖掘机的偏转机构的三维模型,并进行了模拟装配和有限元分析.针对偏转机构2个典型的工况位置的应力和变形,采用有限元法进行了计算分析,计算出2个工况下应力分布和变形,为有限元法在小型挖掘机设计上的应用提供了参考.     

考虑双重剪切的弹性地基梁分析

考虑地基的抗剪能力和梁的剪切变形影响，建立了双参数地基Timoshenko梁的平衡方程，导出了初参数解和传递矩阵法，利用初参数解建立了有限元列式.当地基的抗剪劲度为0时，双参数地基可退化成Winkler地基，当梁的抗剪劲度无穷大时，Timoshenko梁可退化成Euler梁.利用本文有限元法分析了双参数地基倒T形Timoshenko梁在两端集中荷载作用、双参数地基变截面阶梯形Timoshenko梁在集中力、集中力偶和均布荷载作用下的受力问题.算例结果表明，本文计算结果与其他方法结果完全一致，证明所推导的初参数解、传递矩阵法和有限元刚度的正确性.     

林木根系黄土复合体的非线性有限元分析

为了揭示林木根系固土的力学机制和林木固坡的抗滑机理,以林木根系黄土复合体为研究对象,采用三轴压缩试验结合有限元模拟的方法,研究了根土复合体的应力应变传递变化。将根土复合体视作单一均匀复合材料,采用非线性弹性模型中的邓肯--张(E--B)模型作为其复合模型,根据三轴压缩试验结果计算出的模型参数,运用非线性有限元法模拟三轴压缩试验中素土和复合根土复合体的应力场和应变场,绘制等值线图。结果表明:土体中加根能显著提高土体的承载力、限制土体的侧向变形、减少土体的沉降量,模拟结果与三轴压缩试验结果基本一致。可以将有限元方法用于造林边坡的应力应变场研究。     

立式储罐静力分析的简化有限元模型

有效的有限元模型以及合理的网格划分是大型储罐局部缺陷应力分析的基础.为了在保持计算精度的同时降低大型储罐有限元计算的计算量,通过初步分析弹性地基接触模型计算的储罐沉降和变形,结合底板的应力分布和变形特点,将储罐底板翘离位置截面上的位移作为边界条件代替未翘离的底板和整个地基,进而得到简化的二维储罐模型,通过研究各方向网格...     

大型油罐应力分析与屈曲稳定性研究

初步分析了罐壁应力分布的基本特点,提出了一种组合圆柱壳理论的应力计算解析方法。比较了已有罐底板应力计算中罐-土耦合有限元分析的建模方法,建立了以基础沉降量为边界条件的新模型。采用数值模拟优化分析方法,研究了不同结构参数对油罐安全性的影响。利用非线性有限元方法,进行了准静态弹塑性屈曲分析。研究结果表明,新的计算方法和计算模型可大大提高罐体应力计算结果的准确度,部分研究成果可为制订我国大型立式圆筒形钢制焊接油罐标准提供技术数据。     

水闸平面闸门槽结构三维有限元分析

本文应用三维有限元分析方法,并辅助于网格自动生成程序,对整体式平底板水闸闸室结构进行分析。计算中考虑闸室结构的整体作用,着重研究了平面闸门槽应力,并将其计算结果与工程设计中的几种常用方法进行对比,得出了一些有价值的结论。     

复杂地基应力分析的有限元法

以宝殊寺水利工程为研究对象,研究采用有限元法对其复杂地基整体应力进行了分析．结果表明,与材料力学计算比较,在离地基1／3坝高以上,应力分布与材料力学计算结果较为接近,而靠近地基和基础部分应力变化较大。因此,应力分析的有限元法比材料力学方法计算更真实地反映出基础应力分布的情况。为选址和设计提供了重要的科学依据.     

薄轮辐齿轮传动啮合刚度计算分析

利用有限元法建立了齿轮啮合刚度计算的数学模型，并分析计算了薄轮辐齿轮传动的啮合刚度，获得了轮辐厚度及轮缘厚度与啮合刚度之间的关系曲线，为薄轮辐齿轮传动动态响应计算、动态结构优化及设计制造奠定了一定的基础．     

黄土高原造林边坡应力应变特征及其稳定性分析

该文以刺槐林、油松林固坡为例,运用有限元方法分析刺槐和油松林边坡的应力和变形特性,探讨不同根型树种对边坡稳定性的影响。结果表明:油松能将表层土体的应力通过根系传递到深层,起到弱化浅层土体应力的作用,提高边坡的稳定性。刺槐林边坡坡脚向土体内侧存在一个位移集中带,是边坡不稳定的主要部位;在边坡偏上部出现位移集中带,最大位移也出现在边坡偏上部,是边坡变形滑动时“滑出”的位置。油松林边坡未出现上述两种情况,说明油松林显著提高了边坡的稳定性,油松根系的固土作用及增加边坡稳定性效果要好于刺槐林边坡。      

大型拱顶储罐的有限元计算

按照设计规范规定，顶板带肋拱顶（内浮顶）储罐的直径不宜大于32m。为解决大跨度拱顶（内浮顶）储罐的计算问题，拱顶储罐大型化的关键是储罐拱顶的大型化，采用有限元技术，给出了储罐有限元计算的主要步骤。对于20000m^3拱顶储罐，建立了满足精度的计算模型，对内压强度，稳定性以及外压稳定性进行了计算，计算结果可为工程设计提供理论依据。     

同步式双螺杆泵转子的温度场及热变形分析

针对同步式双螺杆泵密封间隙设计值偏小或偏大而导致其在热变形中会产生相互接触甚至抱死或流体的泄漏量增加等问题,借助有限元分析方法,建立了同步式双螺杆泵螺杆的温度场及热变形分析的模型和边界条件,对螺杆在运转过程中的温度场和热变形进行了计算分析.结果表明,对于三维几何体的计算对象,采用有限元法求解温度分布、热变形等问题比较精确,更接近实际工况,为螺杆间隙的合理设计提供可靠的理论依据.