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Pro/ENGINEER下螺旋扫描所生成弹簧的力学性能分析

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CAD/CAM与制造业信息化 2006年第2期 80-80页

作者：杨立新航天科工集团四院

本文通过Pro/MECHNICA对螺旋扫描生成的实体进行静力分析和模态分析,并与压簧的理论计算结果进行了比较,证明螺旋扫描实体在力学上十分接近实际弹簧。

关键词： Pro/ENGINEER 力学性能分析螺旋扫描弹簧模态分析静力分析计算结果

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钢渣应用于透水混凝土制品中的力学性能分析

建材与装饰 2018年第26期 182-182页

作者：汪德伍勇华西安建筑科技大学中冶宝钢技术服务有限公司

钢渣透水混凝土是一种具有环保性与生态性特征的建筑材料。钢渣在透水混凝土制品中的应用,有助于透水混凝土透水性与透气性的提升。本文主要对钢渣应用于透水混凝土制品中的力学性能进行了分析。

关键词：钢渣透水混凝土制品力学性能分析

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不同结构类型现浇空心板力学性能分析

河南科技 2012年第11期31卷 90-90页

作者：张志恒河南工业大学土木建筑学院

现浇空心板结构是一种新型的水平承重结构体系，该结构受力合理、抗震性能好、经济效益明显，在工业与民用建筑中得到了广泛应用。现浇空心板常见的有圆形孔洞、矩形孔洞和双向肋板凳类型。本文，笔者依据板式楼盖设计的受力岛理论，采... 详细信息

现浇空心板结构是一种新型的水平承重结构体系，该结构受力合理、抗震性能好、经济效益明显，在工业与民用建筑中得到了广泛应用。现浇空心板常见的有圆形孔洞、矩形孔洞和双向肋板凳类型。本文，笔者依据板式楼盖设计的受力岛理论，采用STRAT软件对上述3种不同类型的现浇空心板结构进行建模计算分析，为该结构体系的设计与施工提供参考。

关键词：现浇空心板结构类型力学性能分析承重结构体系工业与民用建筑结构受力圆形孔洞楼盖设计

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防松脱多向变位梳齿板伸缩装置的力学性能

公路交通科技 2024年第8期 162-171页

作者：张瑞斌陈圆梦聂龙飞杨素霞潘盛山山西省交通新技术发展有限公司大连理工大学

针对桥梁多向变位的复杂工程需求,创新性提出了一种设有纵向和横向位移箱的防松脱多向变位梳齿板伸缩装置。该伸缩装置采用高强螺栓和叠层橡胶垫块构成的弹性锚固系统,有效解决了传统梳齿板伸缩装置中常见的螺栓松脱问题。采用有限元分... 详细信息

针对桥梁多向变位的复杂工程需求,创新性提出了一种设有纵向和横向位移箱的防松脱多向变位梳齿板伸缩装置。该伸缩装置采用高强螺栓和叠层橡胶垫块构成的弹性锚固系统,有效解决了传统梳齿板伸缩装置中常见的螺栓松脱问题。采用有限元分析方法,综合考虑了如车轮荷载、梁体横向变位以及竖向变位等工况,对比分析了防松脱多向变位梳齿板伸缩装置与其他3种类型伸缩装置(传统梳齿板伸缩装置、无纵向位移箱梳齿板伸缩装置以及无横向位移箱梳齿板伸缩装置)的力学性能。研究结果表明,防松脱多向变位梳齿板伸缩装置的位移箱设计可显著增强其在桥梁发生较大幅度变位时的稳定性和可靠性。同时,弹性锚固系统不仅有效减少了螺栓松脱的风险,还在伸缩装置使用过程中起到了降噪的作用,进一步提升了桥梁的整体运行安全性,并延长了梳齿板伸缩装置的使用寿命,在桥梁工程领域具有重要的应用前景和技术优势。

关键词：桥梁工程梳齿板伸缩装置有限元方法力学性能分析防松脱多向变位降噪

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某工程开洞H型钢梁力学性能有限元分析

建筑结构 2013年第S1期43卷 425-428页

作者：郭家旭罗敏杰霍文营中国建筑设计研究院北京100044

通过对腹板开洞尺寸超过规程限值的H型截面钢梁在不同限定条件下的ABAQUS有限元分析,并综合对比无开洞及有开洞等情况下钢梁承载能力,阐明了被开洞钢梁的力学性能削弱问题,通过不同补强措施的对照,选取最安全合理的加固方案。

关键词： H型钢梁腹板开洞超限 ABAQUS 力学性能分析补强措施

电池布局对微型电动汽车车架力学性能的影响分析

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机械设计与制造 2017年第6期 167-170页

作者：于玉真李励王飞王凯良华北理工大学机械工程学院河北唐山063009

为了提高车架的力学性能,将电池布局引入到电动汽车车架的结构设计中。针对电动汽车车架的结构及受力特点,基于ANSYS/Workbench有限元分析软件,建立满足各总成布置和实际行驶要求的车架有限元模型,应用灵敏度分析选取多种电池布局,对比... 详细信息

为了提高车架的力学性能,将电池布局引入到电动汽车车架的结构设计中。针对电动汽车车架的结构及受力特点,基于ANSYS/Workbench有限元分析软件,建立满足各总成布置和实际行驶要求的车架有限元模型,应用灵敏度分析选取多种电池布局,对比分析典型工况下车架变形、应力分布和预应力模态下车架固有频率、振型。结果表明:位置6、位置7载荷对车架变形、等效应力的改变敏感程度更高,与之呈线性正比关系,故将电池布置在位置5、位置8;对比分析选取的三种方案,得出方案2为电池布局最佳方案,为唐山电动汽车重点实验室研究微型电动汽车总成布置提供了参考和理论依据。

关键词：车架有限元力学性能分析电池布局

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张拉整体结构多稳态找形分析及力学性能研究

张拉整体结构多稳态找形分析及力学性能研究

作者：伍艺东南大学

学位级别：硕士

张拉整体是一种自平衡且稳定的新型结构体系,其几何构型及其预应力的确定过程被称为张拉整体结构找形。本文提出了一种新型高效的张拉整体结构找形算法,该方法结合了经典力密度法和一种群体智能优化算法——粒子群算法。首先以力密度法... 详细信息

张拉整体是一种自平衡且稳定的新型结构体系,其几何构型及其预应力的确定过程被称为张拉整体结构找形。本文提出了一种新型高效的张拉整体结构找形算法,该方法结合了经典力密度法和一种群体智能优化算法——粒子群算法。首先以力密度法原理为基础,建立处于自平衡状态下张拉整体结构的平衡方程。将找形问题转化为寻找一组合适的力密度值使得平衡矩阵奇异,从而得到可行的节点坐标向量。建立适应度函数,以粒子群算法作为全局搜索工具寻找合适的力密度值,使该适应度函数取最小值。分别以平面和三维张拉整体作为算例,给出了找形后的结构构型及计算收敛曲线,验证了该算法的可行性。该算法解决了传统力密度法效率低的问题,表现出良好的收敛性,可作为张拉整体结构找形研究的有效工具。找形得到的几何构型具有多样性,可作为具有特殊坐标要求或形状要求的张拉整体构型的找形基础。张拉整体结构具有一定的能量,且当单元的节点移动时,能量会随着单元伸长量的平方而变化。将处于稳定平衡状态的张拉整体结构置于随机荷载的加载——卸载循环作用下,张拉整体结构可能会出现一种更高能量的构型。本文采用动力松弛法找形得到了初始条件相同的张拉整体结构的不同能量状态,证明了张拉整体结构的多稳态现象。随后利用基于粒子群算法的张拉整体找形算法进行再次找形验证,进一步验证了多稳态构型的准确性。考虑到张拉整体的实际应用,设计了带几何约束条件的动力松弛法找形算例,并找到合适的目标构型。一个处于低能量状态的张拉整体,将其中任意一个节点固定,对其余节点施加随机外荷载。该张拉整体在随机外荷载的作用下会发生非线性大变形,其系统能量会不断增大。到某一时间后,将随机外荷载移除,张拉整体将会从高能量状态逐渐向低能量状态变形,最终恢复到稳定平衡状态,这个平衡状态可能是原先的低能量状态,也可能是另一个较高的能量状态。若出现后者,则表明张拉整体完成了不同能量状态之间的转换。为验证张拉整体多稳态构型之间可以相互转换,分别以动力松弛法和向量式有限元为基础,设计研究多稳态张拉整体构型转换的算法进行验证。算例计算结果验证了两种方法的可行性,且两种算法的结论都表明,具有相同初始条件的不同能量状态的张拉整体相互转换时伴随着能量的吸收或耗散。在基于粒子群算法的张拉整体找形算法的基础上,通过对零特征值对应的特征向量的线性组合,提出了两种可用于寻找张拉整体目标构型的方法,并分别举例验证了两种方法的可行性。该方法可获得具有特殊坐标要求或形状要求的张拉整体构型,为构建模块化张拉整体结构提供了参考依据。随后设计了直线型、平板型、环形和自由构型四种模块化张拉整体结构,针对每种结构单元的几何特征建立适应度函数,分别找到了用于构建模块化结构的目标构型单元,且计算结果都表现出良好的收敛性。表现了该找寻目标构型算法的适用性。张拉整体结构具有明显的几何非线性,因而结构的受力分析可采用考虑几何非线性的有限元方法。采用有限元分析软件ANSYS分别对张拉整体单元和模块化张拉整体结构进行静力性能分析,证明了张拉整体单元及其组成的模块化张拉整体结构都是一种稳定的自平衡结构。对比分析不同截面刚度下结构在外荷载作用下的受力性能,验证了结构刚度对抵抗外荷载的重要性。

关键词：张拉整体多稳态找形多稳态转换几何约束模块化设计力学性能分析

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深海柔性立管动力及力学性能实验分析

深海柔性立管动力及力学性能实验分析

作者：姜豪上海交通大学

学位级别：硕士

随着海洋资源的开发逐渐向深海迈进，深海装备的研发已成为近几年的热点。非粘结柔性立管由于其弯曲刚度小、质量轻、耐腐蚀以及抗疲劳性能强等特点，适用于深海恶劣的海况。然而，由于非粘结柔性立管结构的复杂性和深海环境载荷的复杂... 详细信息

随着海洋资源的开发逐渐向深海迈进，深海装备的研发已成为近几年的热点。非粘结柔性立管由于其弯曲刚度小、质量轻、耐腐蚀以及抗疲劳性能强等特点，适用于深海恶劣的海况。然而，由于非粘结柔性立管结构的复杂性和深海环境载荷的复杂性，使得非粘结柔性立管在设计和服役过程中的结构失效分析面临很大的挑战。首先，非粘结柔性立管的局部结构由多层互相非粘结的功能层以及高分子层组成，层间可相互滑移、摩擦，造成了立管非线性的力学性能和特殊的本构关系;其次，其复杂的结构导致其拉伸刚度远远强于其弯曲刚度，致使其在求解动力响应问题过程中容易造成计算的不收敛，使得其动力响应难以准确求解;最后，由于柔性立管的疲劳破坏往往不是所有结构层同时发生，传统的疲劳寿命分析方法无法分析柔性立管结构多层的疲劳性能。本文针对非粘结柔性立管设计和运行中所遇到的挑战进行了详细的研究，主要的工作如下：1、运用新型简化模型对柔性立管的局部力学性能进行分析。非粘结柔性立管结构复杂，采用传统的实体建模的方法虽然能较为准确地对其力学性能进行评估，但是由于模型节点自由度数量巨大，此外还需考虑层间的接触和摩擦等非线性因素使得其计算成本十分高昂，而传统的简化模型忽略了立管层间的摩擦又无法反映非粘结柔性立管特殊的非线性本构关系。运用改进后的梁壳组合新型简化模型对非粘结柔性立管进行局部力学分析可以在保证计算精度的前提下大大减少计算成本，并能够准确反映其非线性的力学特性。2、提出运用多层应力分配法对非粘结柔性立管的本构关系进行分析。多层非粘结柔性结构物的本构关系一直是力学分析的难点，本文提出运用多层应力分配法，结合层间的接触关系和摩擦关系，引进滑移/粘滞模型，对立管的各层结构分别建立本构方程，并用之前建立的数值分析模型来进行验证。本构关系的建立是解决非粘结柔性立管力学问题的关键，也是后续疲劳分析的基础。3、提出了耦合单元法求解非粘结柔性立管的动力响应。针对非粘结柔性立管动力分析遇到的计算不收敛问题，推导并建立了适用于柔性结构物的总体动力分析方法。考虑到复杂的海洋环境载荷，采用时域动力分析的方法使结果更加准确。分别运用经典的静力算例和动力分析算例来验证提出方法的可靠性。并运用该方法求解了自由悬挂式立管的动力响应。4、采用多层疲劳寿命分析法求解非粘结柔性立管的疲劳寿命。针对传统方法无法求解非粘结柔性立管多层的疲劳寿命分析问题，结合前文的多层应力分配法，将总体的动力响应分配到各层中，再对立管所有的结构功能层进行疲劳寿命分析。并讨论了设计变量对非粘结柔性立管疲劳寿命计算的影响。

关键词：柔性立管力学性能分析本构关系动力响应分析疲劳分析参数敏感性分析

钢纤维混凝土3D打印短柱力学性能有限元分析

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钢纤维混凝土3D打印短柱力学性能有限元分析

作者：施支鸿上海应用技术大学

学位级别：硕士

作为一个新兴技术混凝土3D打印建造技术本身拥有更高的灵活度和机械化程度,并且更是绿色环保型技术。但是目前针对混凝土3D打印出的结构其力学性能的研究仍有欠缺。基于此背景本文研究如下:(1)对于3D打印这类层层堆叠的结构在ABAQUS模... 详细信息

作为一个新兴技术混凝土3D打印建造技术本身拥有更高的灵活度和机械化程度,并且更是绿色环保型技术。但是目前针对混凝土3D打印出的结构其力学性能的研究仍有欠缺。基于此背景本文研究如下:(1)对于3D打印这类层层堆叠的结构在ABAQUS模拟中采用在层与层之间插入cohesive粘结单元的方式模拟3D打印的粘结层状态。通过对打印试块三个轴向进行加载并且分为4种不同折减的工况展开模拟,得到近似的层间折减率,确定cohesive粘结单元的参数。在模拟中得出打印体结构的各向异性系数随层间折减率的增大而增大。打印结构X轴方向即顺着打印方向的抗压强度最大。层间折减率改变对Y轴与Z轴加载影响较为明显,而对X轴加载影响较小。(2)建立打印层厚度为20mm、40mm、50mm的钢纤维混凝土3D打印短柱还有一个对比用的普通C30浇筑钢筋混凝土模型。对试件施加轴向荷载后分析得到20mm的单层打印厚度裂缝扩展的速度较快最后会形成较大的贯通裂缝,但是打印单层厚度40mm和50mm的壳体会出现更多的裂缝条数。通过分析荷载—位移曲线还有延性指数(DI)计算得到结论,3D打印的结构短柱强度和延性都低于浇筑的结构短柱。轴压状态下钢纤维混凝土3D打印短柱的延性随着打印层厚度的降低有所下降,而结构的抗压强度随着打印层厚度的降低而有所提高。在改变打印层宽度的情况下呈现钢纤维混凝土3D打印短柱峰值荷载随打印层宽度增加逐渐减小的现象。(3)对四种短柱进行往复荷载的滞回模拟,得到打印层厚度为20mm的钢纤维混凝土3D打印短柱的滞回曲线类似于对比浇筑混凝土短柱都是饱满的梭形,但是在前3轮加载循环内出现最高点后,强度有较为明显的下降。随着打印层厚度的增加,钢纤维混凝土3D打印短柱滞回曲线逐渐由梭形转向弓形且所围面积在不断变小,结构耗能能力有所下降。所有的钢纤维混凝土3D打印短柱都有在达到最大峰值荷载后之后的一个峰值荷载会陡然下降,随后下降趋势放缓的情况。随着打印层厚度的增大,钢纤维混凝土3D打印短柱在往复荷载下将表现出更高的最大峰值荷载和更小的延性。在能耗方面打印层厚度较小的20mm钢纤维混凝土3D打印短柱的耗能能力明显大于40mm和50mm的钢纤维混凝土3D打印短柱。强度退化方面打印层厚度较小的20mm钢纤维混凝土3D打印短柱会先于另外两个打印层厚度的钢纤维混凝土3D打印短柱产生强度的退化,但是退化的幅度远小于两者。并且三根钢纤维混凝土3D打印短柱在产生一次强度退化后在之后的往复加载中能保持一定的承载力强度退化趋于平缓。刚度退化方面打印层厚度较小的20mm钢纤维混凝土拥有着远大于其余两者的初始刚度,但是之后刚度退化明显在10mm位移后三者的刚度区别不大。改变打印层宽度对结构滞回影响不大,滞回曲线包络面积随打印层宽度的增加而略有下降,打印层宽度越小曲线越饱满。当打印层宽度增大最大峰值荷载会有略微提升,但是之后下降速度也越大。

关键词：混凝土3D打印力学性能分析有限元分析