一种新型混合形式的混合连续梁桥结合段局部应力分析

本文以重庆长江大桥复线桥为背景,拟定了组合-混凝土混合连续梁桥结构形式．新拟定的混合结构形式中,钢混结合段采用填充混凝土后承压板连接方式,结合段内力的传递主要由承压板、预应力钢筋和PBL剪力板来完成．运用大型通用有限元软件ANSYS建立组合-混凝土结合段三维有限元模型．根据运营过程中各种最不利荷载工况,计算分析了结合段种工况下的应力状态,检验拟定结构的安全性和合理性．结果表明：结构中钢梁绝大部分应力值都在-200MPa-200MPa之间,混凝土大部分应力值都在-20MPa～3MPa之间．组合梁钢梁在折角和过渡处存在少部分应力集中现象,混凝土极少部分面积区域内力超过规范允许值,但总体满足规范设计要求,可以通过改善预应力钢筋和承压板、混凝土的连接,在钢梁折角处适当增设加劲肋和使用纤维混凝土作为加强措施．     

复杂荷载作用下空冷系统排汽管道力学性能分析——以火电厂空冷岛为例

目的研究火电厂空冷系统排汽管道应力分布情况,确定用于设计的最不利应力分布模式.方法以火电厂空冷岛为例,采用《钢制压力容器分析设计标准》(JB4732-1995)中计算薄膜应力的方法,考虑将基本载荷、地震荷载及风荷载进行组合,形成各种组合工况,应用ANSYS对某300 MW火电厂空冷岛系统的排汽管道进行大量的仿真分析,并对计算结果进行整理.结果各工况结果中管道应力最大的区域发生在三通,该处一次局部薄膜应力最大值为236 MPa,小于应力限值SⅡ=259 M Pa;除三通外其他区域在各种荷载工况下的最大薄膜应力均较小.其中与-X方向风荷载组合的各计算工况中,管道应力水平比之没有风荷载作用的相对较高,说明风荷载对管道应力影响较大,原因是管道属于高耸结构,且上部结构迎风面积较大.薄膜应力与弯曲应力求和后最大值为280 MPa,该应力为一次应力加二次应力,远小于限值SⅣ=518 M Pa.结论管道应力最大的区域为三通,三通区域的应力水平远高于其他区域,最终得出危险荷载工况作用下管道支座、三通、下部三通、折角以及盖板的应力分布,为300 MW直接空冷排汽管道提供设计依据.     

压力容器环向焊缝棱角度超标的安全评定

对容器棱角度超标环焊缝进行了详细应力测量,并分别采用应力分析方法和应力集中系数法,根据安定性准则对棱角度超标的局部结构进行强度校核.结果表明,棱角度超标部位最大应力小于3倍许用应力强度,实测最大棱角度小于计算的允许值.结论为该棱角度超标局部结构是安全的.     

焊缝错位对X80钢管应力分布影响的数值预测

利用有限元软件ANSYS建立了二维有限元模型.通过对三种不同焊缝错位试件(TS１、TS２和TS３)对接焊缝的分析,研究在正常工作条件以及静水压试验条件下焊接错位对X80钢管应力分布的影响.分析结果发现,在水压试验条件下,环形焊接接头的应力集中程度远比正常情况下严重.在正常工作条件和静水压试验条件下,TS１试件最大应力集中区位于设计系数为0.8的管道侧的焊根处,TS２试件则位于设计系数为0.72的管道侧的焊趾处.TS３试样在静水压试验中,周向应力(σz)的峰值不在焊缝表面而是位于焊缝根部以下.计算结果可为X80管道的改进施工提供理论依据.     

热力耦合试验中仿型橡胶皮囊拟静力加载分析

在回转体结构飞行器热力耦合试验中,试验件载荷加载有多种方式,需要考虑试验件结构的特殊性,并要达到试验预期的局部载荷加载效果.试验采用了仿型橡胶皮囊加载作为加载方式,通过Catia软件建立了仿型橡胶皮囊三维结构模型,利用Ansys软件得到了仿型橡胶皮囊的变形与应力分布.结果表明:在仿型橡胶皮囊内压为0.4 MPa的工况下,皮囊最大应力为0.08 MPa,最大变形为0.08 mm;随皮囊内压增大,皮囊大端与小端的边缘均产生应力集中,且小端的变形较大,易发生变薄、裂痕甚至破损等结构性破坏,应对该位置进行加厚处理;支撑工装内仿型橡胶皮囊拟静力加载应力分布均匀,满足试验需求.     

高温超导电机磁体支撑结构焊接残余应力分析及影响研究!

焊接残余应力不仅可能使高温超导电机磁体支撑结构产生裂纹,还可能与外加载荷叠加后改变磁体支撑结构的承载能力。应用轴对称模型及单元生死技术,对高温超导电机磁体支撑结构进行了焊接数值模拟,得到了焊缝残余应力的分布规律,同时在结构强度分析中考虑了焊接残余应力的影响。数值模拟结果表明:最大残余Mises应力出现在焊缝区域,远离焊缝区的应力几乎为零;整体退火对焊接残余Mises应力的降低非常有效;焊接残余应力和外载荷作用下的Mises应力进行了叠加,导致磁体支撑结构的强度明显下降。研究结果为磁体支撑结构的设计、生产工艺的优化及降低焊接残余应力提供了理论依据。     

焊缝形式对自卸汽车车箱结构强度的影响

为分析焊缝形式对自卸汽车车箱结构强度的影响,建立了以板壳单元为基本单元的有限元分析模型,采用多体动力学仿真分析软件SIMPACK,仿真计算得到了油缸的举升力,按朗肯主动土压力理论计算得到了装载的砂石对各板的作用力,应用Hyperworks有限元软件对连续焊和断续焊缝车箱结构强度进行了静态强度分析。结果表明,车箱举升角为1．2。时,断续焊的最大应力比连续焊的最大应力大60．4MPa,举升角为51。时,断续焊的最大应力比连续焊的最大应力小32．5MPa,但断续焊的最大应力均在材料的许用应力范围内,采用断续焊可以提高生产效率。     

凹陷管道建模方法及其力学性能影响参数研究

利用三维扫描仪对凹陷管道进行数据采集及建模,评价了凹陷管道处的剩余强度;在建立模型的基础上,运用ABAQUS软件对三维建模的含凹陷管道进行有限元分析,采用数值模拟的方法进行了应力应变分析;通过几何变形检测方法对凹陷管道进行检测,计算并分析凹陷管道处的应力应变,对凹陷管道的承载能力进行了评估;对管道有/无内压两种情况进行了对比分析。结果表明,在有/无内压两种情况下,凹陷处的最大Von Mises应力相差较大;在有内压情况下,最大Von Mises应力位于管线凹陷处的周边,而不是凹陷处;在有内压情况下,凹陷附近区域的最大等效应力为22.6 MPa,而无内压情况下的最大等效应力为14.8 MPa;压头设置50 mm的向下位移约束,管道所受的最大Von Mises应力分布在凹陷最深处,其值为710.3 MPa,最大等效应变为8.99%,分布在凹陷管道的内侧。在工程应用中,采用三维扫描技术可以更快捷地得到管道凹陷的轮廓,利用输出数据为后续的应力应变分析、管道评价以及修复提供技术支持。     

中承式蝴蝶型系杆拱桥三角刚构区域应力分析

为明确蝴蝶型系杆拱桥三角刚构区域的应力分布规律,开展了三角刚构区域光弹性模型试验与有限元分析。结果表明:光弹性模型试验和有限元分析结果相互验证了二者的正确性。三角刚构区边拱拱腹、主拱拱背和转角处均出现局部拉应力,最大拉应力5.40 MPa;横梁节点拉应力较大位置主要集中在横梁边跨牛腿与混凝土主拱结合处、混凝土主拱与横梁上表面结合处、边跨牛腿支座处和主跨牛腿支座处,最大拉应力3.89 MPa,均超过规范限值。建议在三角刚构区的边拱空腹区域两端和横梁转角处等应力集中区域增设加腋和倒角过渡,同时拉应力较大区域加强受拉普通钢筋或预应力钢筋的配置。 更多还原     

大型扁挤压筒结构及受力分析研究

用有限元法分析计算了扁挤压筒内套850 mm×250 mm在其外边缘加不同的分布力时其应力分布情况,并分析计算了不同扁挤压筒结构的应力,得到如下结论:在内比压为520MPa时,其内套外边缘采用部分紧配合,可使扁挤压筒的受力显著改善,降低应力集中处最大应力值,从而大大提高扁挤压筒寿命。     

轮边驱动电动客车扭杆弹簧双横臂独立悬架强度分析方法

针对轮边驱动电动客车的扭杆弹簧双横臂独立悬架强度分析方法不成熟的问题,在分析该类悬架结构特点的基础上,利用有限元技术,构建适用于该悬架特征的有限元分析模型;将经过有效性验证的模型用于评估悬架强度,形成轮边驱动电动客车扭杆弹簧双横臂独立悬架的强度分析方法。以轮边驱动电动客车扭杆弹簧双横臂独立悬架为案例,计算7种典型载荷工况下的悬架等效应力及位移,结果表明:衬套、球铰、限位块等刚度和自由度的合理设置以及预载的正确施加验证了该模型的有效性;由于扭杆支架结构的薄弱性、结构承载的不均衡性以及存在扭杆弹簧应力集中的情况,导致极限工况下最大等效应力达到1 800 MPa,强度不满足设计要求。最后根据计算结果提出结构优化建议,并进一步通过计算验证了结构改进的有效性,整个悬架在极限工况下的最大等效应力降低为993 MPa,扭杆支架最大等效应力在700 MPa以内。     

低温环境下栓钉环焊缝焊接残余应力场数值模拟

为了研究低温环境对栓钉焊接残余应力分布规律的影响,通过ABAQUS建立栓钉模型进行数值模拟,考虑了5个不同的温度进行有限元热-固耦合分析。结果表明：Mises应力、径向残余应力最大值均位于焊缝附近10 mm处,随着距离的增加迅速衰减;环向残余应力在焊缝附近为残余拉应力,远离焊缝处为残余压应力,最大值位于焊缝中心;低温会提高焊接残余应力,Mises应力集中表现在焊缝中心,环向残余应力集中表现在焊缝附近,径向残余应力在焊缝中心及焊缝附近均有所增加。低温对提高焊接残余拉应力影响明显,对残余压应力影响不大。     

天然气平板闸阀的有限元应力分析及结构改进

为了研究某闸阀发生开裂事故的原因,利用有限元方法对闸阀结构进行了应力分析.根据闸阀结构二维图纸的相关参数,运用三维建模软件建立闸阀的几何模型;将几何模型导入有限元分析软件ANSYS的仿真平台Workbench,建立闸阀的有限元分析模型;以闸阀的实际工作情况为依据,对闸阀的有限元分析模型施加边界条件,计算出闸阀的应力分布.闸阀的应力分布结果显示,闸阀在其凸台结构处具有应力集中现象且闸阀的最大应力也出现在凸台结构处,易引起闸阀凸台处的开裂.为了缓解闸阀凸台结构处的应力集中现象,对闸阀结构进行改进,去掉闸阀上引起应力集中的凸台结构.改进后的闸阀有限元应力分析表明：其最大应力值比改进前降低了37％左右,能更好地保证闸阀的安全使用.     

钢桥面板—纵肋双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子

双面焊有望改善顶板—纵肋焊接构造细节的疲劳抗力,而初始焊接缺陷是影响该类构造细节疲劳性能的关键因素。基于断裂力学理论,采用FRANC3D-ABAQUS交互技术建立了含初始裂纹的钢桥面板多尺度有限元模型,研究顶板—纵肋连接焊缝疲劳裂纹应力强度因子。分析了焊缝熔透率、顶板厚度、初始裂纹形状比等对双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明：钢桥面板—纵肋连接焊缝细节处疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型疲劳裂纹;双面焊缝顶板焊根处疲劳裂纹应力强度因子最大值比单面焊缝小64.3%,改善了顶板—纵肋焊缝的疲劳性能;焊缝熔透率对顶板—纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子影响较小;加厚顶板显著降低了顶板—纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子;随着初始裂纹形状比增大,裂纹应力强度因子减小。     

输油管道梁式直跨段弯管处应力的数值计算

在长输埋地管道的施工中, 由于地形复杂多变, 弯管被广泛应用于管路系统当中。因为弯管具有特殊的形状和结构形式, 所以弯管不但可以改变管道的轴线方向, 而且增加管线的柔性。但是, 在特殊的环境条件下,弯管往往是管路系统中应力集中的部位, 在一定的条件下会引起塑性变形, 给管道的安全运行带来隐患。应用有限 元分析软件, 对埋地输油管道的特殊点处( 弯管) 的应力进行了数值计算与分析, 得到了埋地输油管道在管路穿越段局部承受径向压力载荷时弯管处 V o nM i s e s应力分布规律, 以及当载荷长度、 弯管角度和曲率半径对弯管所受应力的影响规律。     

运营充水状态高密度聚乙烯管的爆破振动响应特性

结合武汉市管道预埋地层特点,通过全尺度预埋高密度聚乙烯（HDPE）管道现场爆破试验,分析不同工况条件下（不同药量、不同爆破心距）无压状态管道爆破振动速度及动应变分布特征;结合LSDYNA动力有限元分析方法,通过现场试验数据的对比验证计算模型及参数的可靠性;分析爆破振动荷载作用下不同运营状态（即不同充水水位高度）HDPE管道动力响应特性;结合管道运营状态环向容许应力控制准则,提出HDPE波纹管爆破振动速度安全控制标准. 研究结果表明：当HDPE管道受到爆破振动影响时,环向应变最大;管道合振速与等效应力随管内水位高度的增加而降低,且管道同一截面处迎爆侧的合振速和等效应力大于背爆侧,最大空管合振速为18.56 cm/s,最大等效应力为0.912 MPa;管道振速最大位置处X方向振动速度与主频随水位高度升高而降低,Y、Z方向振动速度与主频随水位高度的升高而增加;通过米塞斯屈服强度准备得到的管道运营状态安全控制速度为25.79 cm/s.     

吊耳焊缝应力分析及其结构设计

为探究吊耳根部焊缝开裂现象,采用有限元分析软件对吊耳焊缝的应力应变过程进行分析,得到焊缝截面上的应力分布规律,罐身直径1 400 mm的中药提取罐吊耳根部焊缝承受最大拉应力为148.98 MPa,其大于焊缝许用应力,焊缝易产生裂痕.通过加入补强筋板的方式,使其危险截面最大应力值降至77.08 MPa,有效地预防了焊缝开裂.     

环口板加固T型圆钢管节点的应力集中系数

由于焊接钢管结构在焊缝处的刚度具有不连续性,因此,该部位存在很高的应力集中现象。局部高应力的存在,使节点在长期循环荷载的作用下,会产生微小的疲劳裂纹,而疲劳裂纹的扩展最终会导致整个节点的疲劳破坏。在研究管节点疲劳破坏时,主要通过热点应力幅(S-N曲线方法)确定其疲劳寿命。在计算焊缝处的热点应力幅大小时,经常用到焊缝周围的应力集中系数。本文对4个环口板加固T型圆钢管节点试件以及相应的4个未加固试件的应力集中系数进行了试验研究。通过试验测试和结果分析,得到了轴向荷载下环口板加固试件及未加固试件沿焊缝的应力集中系数分布,通过比较发现,环口板加固后的T节点试件的应力集中系数相对于未加固试件有明显减小,说明这种加固措施可以提高管节点的疲劳寿命。     

运营充水状态高密度聚乙烯管的爆破振动响应特性

结合武汉市管道预埋地层特点,通过全尺度预埋高密度聚乙烯（HDPE）管道现场爆破试验,分析不同工况条件下（不同药量、不同爆破心距）无压状态管道爆破振动速度及动应变分布特征;结合LSDYNA动力有限元分析方法,通过现场试验数据的对比验证计算模型及参数的可靠性;分析爆破振动荷载作用下不同运营状态（即不同充水水位高度）HDPE管道动力响应特性;结合管道运营状态环向容许应力控制准则,提出HDPE波纹管爆破振动速度安全控制标准.研究结果表明：当HDPE管道受到爆破振动影响时,环向应变最大;管道合振速与等效应力随管内水位高度的增加而降低,且管道同一截面处迎爆侧的合振速和等效应力大于背爆侧,最大空管合振速为18.56 cm/s,最大等效应力为0.912 MPa;管道振速最大位置处X方向振动速度与主频随水位高度升高而降低,Y、Z方向振动速度与主频随水位高度的升高而增加;通过米塞斯屈服强度准备得到的管道运营状态安全控制速度为25.79 cm/s.     

基于CAESARⅡ的集气站放空管道应力优化研究

为了保证某集气站改建的放空管道安全运行,对其设计方案进行管道应力优化研究.利用CAESARⅡ软件分别对管道设计压力,操作温度,管道壁厚,约束条件的影响机制进行模拟计算和分析.结果表明:管道一次应力随着设计压力的升高而增大,随着管道壁厚的增加而减小;二次应力随着管道运行温度与环境温度温差的减小而减小,随管道壁厚的增大而减小;设置约束可以有效减小位移和一次应力,但固定约束会使二次应力增加,承重约束对减小管道位移作用较小.在设计中,管道一次应力较大,可以采用增设15个导向约束,并合理布置约束位置的方法进行优化,放空管道的最大一次应力降低10.8％ 左右,符合安全要求.