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梯形单元及其显式分析

浙江大学学报（自然科学版） 1989年第5期23卷 643-654页

作者：汪树玉张科锋浙江大学土木系

本文介绍一种具有显式单刚的梯形元,它既是线性元,又能较方便拟合直线边界,且能直接获得单刚对结点座标的解析导数式,从而可推得位移应力等约束敏度,不必使用数值积分和差分求导,大大节省了机时,使有限元分析能与高效的优化算法有机结... 详细信息

本文介绍一种具有显式单刚的梯形元,它既是线性元,又能较方便拟合直线边界,且能直接获得单刚对结点座标的解析导数式,从而可推得位移应力等约束敏度,不必使用数值积分和差分求导,大大节省了机时,使有限元分析能与高效的优化算法有机结合。文中对比了几种其他类型的单元的计算,并给出了在重力坝分析上的应用情况。示例证明本文导出的显式刚度矩阵及其敏度公式正确无误,计算效率高,结果合理可信,能供工程实际应用。

关键词：水工结构梯形单元显式分析

基于ABAQUS显式分析下的船舶撞击桥梁上部结构研究

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基于ABAQUS显式分析下的船舶撞击桥梁上部结构研究

作者：袁星星长安大学

学位级别：硕士

目前水运船舶运输正在向大型化、高航速、强动力方面快速发展。但对一些已建成的桥梁而言,由于当时的船舶运输条件,其设计的通航标准和净空均较小,不能满足现行的水运航道通行要求,另外由于船舶操作人员误判,将船舶驶入非通航孔,致使船... 详细信息

目前水运船舶运输正在向大型化、高航速、强动力方面快速发展。但对一些已建成的桥梁而言,由于当时的船舶运输条件,其设计的通航标准和净空均较小,不能满足现行的水运航道通行要求,另外由于船舶操作人员误判,将船舶驶入非通航孔,致使船撞桥梁上部结构事故频发。目前对船舶撞击桥梁下部的研究较多,而船撞桥梁上部结构的研究还较少。鉴于此,本文总结了目前船桥碰撞研究现状、船桥碰撞理论及其简化计算方法,对各国规范中船桥碰撞的计算方法进行了对比。本文通过对船撞桥梁上部结构非线性有限元数值模拟,主要讨论了船舶吨位、碰撞速度、碰撞角度、碰撞高度、面积配箍率以及主梁形式对碰撞过程影响,主要结论如下:1.通过对碰撞过程能量分析,发现伪应变能占系统总能量小于7%,表明系统伪应变能较小,运用ABAQUS/Explicit计算结果可靠。2.虎坑大桥第二次船撞上部结构事故数值模拟结果表明:主梁梁肋上方桥面混凝土处于高压应力状态,产生沿全桥纵向的受压损伤带;受拉塑性损伤主要发生在横隔梁上方及其附近,方向沿桥横向;桥面混凝土超过90%区域发生受拉塑性损伤。数值模拟结果和事故桥梁损伤特征相吻合。3.不同主梁形式最大船撞力差异很大,顺序为:T梁＜箱梁＜空心板,T梁最大撞击力约为2.03MN,箱梁为6.66MN,空心板为7.97MN,空心板的最大船撞力是T梁4倍左右。4.采用正交试验分析法建立了船舶吨位、船舶速度、碰撞角度、碰撞高度及面积配箍率5因素5水平的正交试验,试验次数仅为全面试验方案的0.8%,显著减少试验次数。对试验结果做极差分析和方差分析得到:撞击力合力主要影响因素为船舶速度、碰撞高度及船舶吨位,而碰撞角度及面积配筋率影响较小;而切向撞击力主要因素的影响为碰撞角度、船舶速度、面积配箍率和船舶吨位,碰撞高度影响不显著。面积配箍率对切向船撞力影响很大,增加面积配箍率可以提高顺桥向的抗剪刚度。

关键词：船桥碰撞 ABAQUS 显式分析上部结构

ABAQUS显式分析方法在钢筋混凝土结构中的应用

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科学技术与工程 2009年第16期9卷 4688-4692页

作者：王素裹韩小雷季静华南理工大学土木与交通学院广州510640 亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

为了考察ABAQUS显式分析方法在钢筋混凝土结构上应用的适用性和准确性,用显式与隐式两种分析方法对迭代算法和求解时间进行了对比,并且对钢筋混凝土悬臂梁分别进行了隐式和显式模拟分析。用结果曲线详细地对比可知,显式分析方法能够在... 详细信息

为了考察ABAQUS显式分析方法在钢筋混凝土结构上应用的适用性和准确性,用显式与隐式两种分析方法对迭代算法和求解时间进行了对比,并且对钢筋混凝土悬臂梁分别进行了隐式和显式模拟分析。用结果曲线详细地对比可知,显式分析方法能够在解决材料失效和破坏导致的收敛问题的基础上,较为准确地模拟钢筋混凝土结构响应。最后,给出了采用显式分析参数定义时的注意事项及判定分析结果稳定性的方法。

关键词：显式分析隐式分析钢筋混凝土结构非线性结果稳定性

基于Abaqus显式分析的行李箱盖关闭力分析

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计算机辅助工程 2013年第A02期22卷 170-171页

作者：王磊王峻峰刘莹乔鑫华晨汽车工程研究院车身部沈阳110141

针对包括铰链、锁和密封条等机构在内的行李箱盖,用Abaqus/Explicit分析在快速关闭情况下各部位的受力状况,进而对其布局进行优化,以提高各机构的使用寿命.

关键词：行李箱盖显式分析 Abaqus

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金属切削过程的三维显式动力分析

机械强度 2009年第1期31卷 160-165页

作者：郭建英吕明太原理工大学矿业工程学院太原030024 太原理工大学机械工程学院太原030024

利用非线性有限元程序LS-DYNA,对低碳钢直角自由切削过程进行三维显式动力分析。模型采用单点积分Lagrange算法的三维显式实体单元solid164,以各向同性应变率相关分段线性塑性材料本构模拟切削层材料,以面—面固连断开接触算法模拟切屑... 详细信息

利用非线性有限元程序LS-DYNA,对低碳钢直角自由切削过程进行三维显式动力分析。模型采用单点积分Lagrange算法的三维显式实体单元solid164,以各向同性应变率相关分段线性塑性材料本构模拟切削层材料,以面—面固连断开接触算法模拟切屑与工件母体的分离过程,以同时考虑滑动摩擦与粘结摩擦的模型模拟切屑与前刀面的接触关系。显式分析结果预测低碳钢切削过程中切削力的大小,切削力分析值与已有实验值相比误差为0.6%;模拟出切屑变形过程中金属晶粒的剪切滑移和流动现象;获得切屑的变形形态及切屑中压力及应力应变的分布情况。

关键词：切削显式分析有限元法固连断开接触算法

基于显式动力学的齿轮疲劳寿命预测与故障分析

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基于显式动力学的齿轮疲劳寿命预测与故障分析

作者：张威昆明理工大学

学位级别：硕士

齿轮作为当今机械行业运用最为广泛的传动零件,运行过程中出现故障导致的失效,一直是威胁设备的安全性及可靠性的主要隐患,因此关于齿轮系统的故障机理的相关研究就变得尤为重要,但是在实际情况下齿轮系统在运行过程中复合了内部激励与... 详细信息

齿轮作为当今机械行业运用最为广泛的传动零件,运行过程中出现故障导致的失效,一直是威胁设备的安全性及可靠性的主要隐患,因此关于齿轮系统的故障机理的相关研究就变得尤为重要,但是在实际情况下齿轮系统在运行过程中复合了内部激励与外部激励等复杂条件,给接下来的机理研究带来了极大困难。所以,对齿轮系统进行合理有效的仿真分析具有重要的理论研究价值及实际工程价值。论文在显式动力学基础上,以闭式齿轮箱为研究对象,介绍了对齿轮系统进行显式分析的主要步骤,提出了运用动力松弛法对齿轮显式分析过程进行优化的方法。结合显式分析方法提出了闭式齿轮箱的疲劳寿命预测方法模型。利用该模型分析不同重合度、模数、供油情况对疲劳寿命的影响。利用显式分析研究了故障齿轮的时变啮合刚度特性,并对对应故障特征下的动力学响应进行观察分析。主要工作内容如下：1.针对轻载齿轮显式动态分析仿真中齿轮系统起步阶段经常出现的系统高频振荡问题,提出运用动力松弛理论消除齿轮系统仿真过程中因初始加载产生的系统振荡。2.利用局部应力应变法对齿根弯曲疲劳寿命进行估算。介绍了局部应力应变法的求解步骤,将显式分析结果代入疲劳分析平台nCode,由雨流计数法确定载荷块的设定,最终得到齿根弯曲疲劳寿命估值。3.建立等温润滑条件下考虑冲击载荷、供油条件因素的渐开线直齿轮接触疲劳寿命模型,模型由润滑接触分析数学模型和有限元显式分析模型组成。4.利用前文的方法分析了重合度、模数、供油情况的变化对轮齿疲劳寿命的影响,由于运用了显式动态分析,相比传统的数学模型能够更好地反映出系统动态特性对疲劳寿命的影响。5.最后提出利用显式动态仿真分析绘制轮齿的时变啮合刚度曲线,建立6自由度齿轮系统动力学模型,分别分析了齿根裂纹以及齿面剥落对刚度特性以及动力学特征并以齿根裂纹为研究对象通过实验对动力学响应结果进行分析。

关键词：闭式齿轮箱显式分析疲劳寿命时变啮合刚度动力学响应

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多落石冲击被动柔性防护体系的动力响应分析

西南交通大学学报 2020年第6期55卷 1297-1305页

作者：李华东左明宇李浦赵晋恒四川师范大学工学院四川成都610101 西华大学土木建筑与环境学院四川成都610039 西北大学大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 国网四川省电力公司技能培训中心四川成都610072

应用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对被动柔性防护体系在落石冲击作用下的变形和能量进行研究,采用ANSYS/LS-DYNA的显式分析方法,模拟了多块落石在不同运动模式下,其冲击荷载对被动柔性防护体系的动力响应,根据时程曲线,对比分析了多块... 详细信息

应用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对被动柔性防护体系在落石冲击作用下的变形和能量进行研究,采用ANSYS/LS-DYNA的显式分析方法,模拟了多块落石在不同运动模式下,其冲击荷载对被动柔性防护体系的动力响应,根据时程曲线,对比分析了多块落石在不同运动模式下的位移、冲击力、能量变化规律.分析结果表明:随着落石初始冲击动能的增加,防护网达到最大位移所需时间总体呈现减少趋势,且冲击时间在0.11~0.14 s之间;落石的最大冲击荷载出现在0.04~0.07 s,且随初始动能增加逐渐增大;在落石冲击过程中,被动柔性防护结构发生能量耗散,其中钢丝绳网在落石为滚动状态下的能量大于落石为弹跳状态下的能量,且钢柱在落石为滚动状态下的最大峰值能量大于落石在弹跳状态下的最大峰值能量;在钢丝绳网被冲破时落石在滚动状态下钢柱的能量发生急剧增大.

关键词：防护体系显式分析冲击荷载动力响应

接头局部增强的复合材料层合板螺栓连接试验与数值模拟

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复合材料学报 2013年第6期30卷 191-196页

作者：章继峰谢永刚张璐哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院智能结构与先进复合材料实验室哈尔滨150001 湖北航天飞行器研究所武汉430040

采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了四种局部增强的复合材料层合板螺栓连接试件,通过试验及数值模拟对其力学性能进行了研究。数值研究中将复合材料层合板连接件的拉伸作为一个准静态问题,运用ABAQUS的显示分析算法及所编写用户材料子程... 详细信息

采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了四种局部增强的复合材料层合板螺栓连接试件,通过试验及数值模拟对其力学性能进行了研究。数值研究中将复合材料层合板连接件的拉伸作为一个准静态问题,运用ABAQUS的显示分析算法及所编写用户材料子程序VUMAT对连接件进行了三维渐进失效模拟,同时在有限元模型中采用内聚力单元模拟了层合板与所设增强层的界面分层失效。数值计算结果与试验结果取得了较好的一致,验证了本文中数值方法的有效性。研究结果表明,不同的局部增强方案对复合材料螺栓连接性能的影响较大,设置[0/90/0/90]S铺层的内置纤维增强层能显著提高层合板的螺栓连接性能。

关键词：复合材料层合板螺栓连接接头局部增强显式分析数值模拟

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高强钢平端板连接滞回性能模拟方法

同济大学学报（自然科学版） 2017年第10期45卷 1429-1436页

作者：孙飞飞唐志明孙密李国强同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 国网冀北电力有限公司经济技术研究院北京100038

为了满足高强钢平端板连接的滞回性能精细化分析和简化分析需求,分别基于实体单元和零长度单元进行了模拟方法研究.基于实体单元进行了隐式分析和显式分析模拟.在隐式分析滞回模拟中存在无法收敛问题;在显式分析模型中改进加载步设置规... 详细信息

为了满足高强钢平端板连接的滞回性能精细化分析和简化分析需求,分别基于实体单元和零长度单元进行了模拟方法研究.基于实体单元进行了隐式分析和显式分析模拟.在隐式分析滞回模拟中存在无法收敛问题;在显式分析模型中改进加载步设置规则,采用每个幅值设置单独加载步的方法,解决了同一加载步有多个加载幅值时的误差过大问题.针对零长度单元,提出了修正四折线模型以考虑对于高强钢平端板连接转动能力预测不可忽略的螺栓弯曲变形和梁翼缘转动两个因素;通过卸载刚度损伤指标取值体现高强钢连接和普通钢连接损伤退化规律的差异性并建立了基于Pinching4模型的简化分析模型.同时,平端板连接的数值模拟表明简化分析模型能较好地模拟滞回曲线中的滑移效应和捏拢效应.

关键词：平端板连接高强钢显式分析修正四折线模型简化分析模型