转子临界转速的求解方法比较

工程中的各种高速转子都需要确定其临界转速,以确保其在安全的转速范围工作,不发生共振.以一种实验型转子为研究对象,分别采用解析法和基于ANSYS的有限元法对其临界转速进行求解;再利用实验测量的方法测得该转子的临界转速值;把用解析法和有限元法计算所求得的数值与用实验所得实测值进行比较和分析,考查解析法和有限元法计算的准确性、可行性.结果表明基于ANSYS的有限元法对转子临界转速的计算准确性高,计算方便,为工程上其它转子临界转速的求解提供方法依据.     

非均质堤基管涌小尺寸试验模拟与预测模型研究

采用小尺寸模型对层状非均质堤基管涌发展过程进行了试验模拟,对非均质堤基管涌发展过程、管涌破坏临界水头进行了分析,并采用Mseep程序对试验结果进行验证.结合模型试验和Mseep程序计算,验证了Sellmejier管涌预测模型对非均质堤基的适用性,推导了非均质堤基管涌预测模型公式.通过两次施加水头的试验方法,初步分析了历史管涌对堤基整体抗渗能力的影响.     

具有硬壳层的涵洞地基极限承载力分析

依据涵洞两侧填土荷载的特点,基于极限平衡理论,在迈耶霍夫-汉纳极限承载力公式基础上,推导了用于计算具有硬壳层的涵洞地基极限承载力的计算公式.将汉森加权平均法、应力扩散角法、本文提出的改进公式法和有限元法的计算结果进行对比分析,研究了路堤填土高度、硬壳层厚度、硬壳层与下卧软土层的黏聚力比和内摩擦角比对极限承载力的影响,并将工程实例结果与4种理论计算方法的计算结果进行对比.结果表明:随着路堤填土高度和硬壳层厚度的增加,改进公式法和有限元法计算的地基承载力结果最为接近;黏聚力比和内摩擦角比的变化对改进公式法和有限元法的计算结果影响较为一致;改进公式法的计算结果比汉森加权法和扩散应力角法更加接近工程实例.     

基于有限单元法的大型水轮发电机组自振特性研究

基于有限单元法,建立了考虑各种影响因素的大型水轮发电机组自振特性的计算模型,推导了用有限元法求解临界转速的计算公式.使用ANSYS和MATLAB等大型软件,对工程实例进行了计算,讨论了陀螺效应、不平衡磁拉力、导轴承刚度等因素对机组临界转速的影响及影响程度.计算结果的合理性,说明该计算模型和计算方法可用于水电机组的自振特性计算和振动设计,也可为其他转子动力学问题的研究提供参考.     

考虑残余应力影响的蜂窝梁畸变屈曲性能研究

基于蜂窝梁残余应力的试验研究成果和普通工字钢梁的残余应力分布研究成果,给出了蜂窝梁的残余应力分布模型,并与已有试验研究结果对比,以验证该模型的正确性。通过分析梁的长度、翼缘厚度和宽度等对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载的影响规律,进一步探索了残余应力对蜂窝梁畸变屈曲荷载的影响程度及简化考虑残余应力影响的计算方法。研究结果表明：翼缘宽度和厚度对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载影响较大,而腹板厚度对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载影响较小;提高钢材强度可在一定程度上提高蜂窝梁畸变屈曲临界荷载,但残余应力的影响程度会相应增大;提出采用折减系数Kd=0.85来计算蜂窝梁畸变屈曲荷载中的残余应力影响,该方法安全且简便,便于实际工程应用。     

堤基管涌模型试验研究

针对堤基进行了管涌砂槽模型试验研究,观察并分析了管涌发生、发展并导致溃堤的过程.试验结果表明,管涌破坏均发生在透水层的顶面,只要低于临界水头,管涌就仅在一定范围内发展并最终停止,如果超过临界水头,管涌通道持续发展并最终与上游河水连通,连通管流的强力冲刷力最终导致堤基整体破坏和溃堤.     

目标散射问题的有限模型

将有限元法同人工透射边界的处理方法结合起来,首次以一种图象清楚、过程简单、适应性强的计算方法对目标散射问题进行讨论,对简单散射问题与解析解对比,并讨论误差情况.     

宁南黄土丘陵区某土坝工后裂缝成因分析

宁南某水库首次蓄水后坝体出现数条宽度15—50mm的裂缝,在分析该工程勘察设计与施工资料的基础上,选取了3个桩号的典型横剖面,分别采用分层总和法和有限元法对坝体沉降变形进行了模拟计算,并将计算值与土坝变形实际观测数据进行对比分析．结果表明,坝体工后裂缝的主要原因是坝基湿陷性黄土及沟壑处理不彻底导致坝体不均匀沉降,进而产生裂缝．     

斜坡软弱地基路基稳定性及变形规律分析

根据斜坡软弱地基上路堤填筑的工程特点,结合工程实例进行定量计算,分析软土强度指标、软弱土层厚度、路堤高度和地层坡度等几何参数,对斜坡软弱地基稳定特性及路基变形规律的影响.指出抗剪强度指标ψ、C以及地层坡度对斜坡软弱地基路基影响明显,软弱土层厚度和路堤高度的影响随数值增大趋于收敛;工程中可将1:10软弱土层坡度作为路基支护加固的临界指标.     

纯剪切矩形薄板屈曲理论分析及有限元计算

分别采用能量法和有限元法两种分析方法,利用数学分析软件Matlab和有限元分析软件ANSYS,对简支矩形薄板受纯剪切的弹性失稳问题进行了详尽的分析求解。通过增加挠度函数的三角级数项,提高计算精度,增补和修正了参考文献中的临界应力K值。通过大量有限元计算和分析,拟合给出了K值表达式,并论述了将薄板在小挠度理论限定挠度值下的剪应力,作为临界剪应力的合理性。两种分析方法结果表明,有限元分析给出的K值拟合函数,在工程应用中具有更为普遍的实用意义和安全性。     

河堤背水侧采用盖重土层的渗流控制计算

在双层地基河堤背水侧采用盖重土层是一种有效的防止渗透变形的措施 .建立了计算盖重土层宽度和厚度的理论模型并提出了相应的求解方法 ,实例计算表明 ,用这一模型计算出的盖重土层的尺寸是合理和经济的     

不同地基条件下矩形沟埋涵洞垂直土压力分析

在四种地基条件下,对刚性矩形涵洞进行施工过程有限元模拟,分析涵洞土压力变化规律,讨论沟槽宽度和地基刚度对涵洞顶垂直土压力的影响．结果表明,地基与回填土体弹模比相同条件下,洞顶垂直土压力系数呈先曾后减的趋势;填土高与槽宽比相同条件下,洞顶垂直土压力系数随地基与回填土体弹模比的增大而增大;地基弹性模量增大时,涵洞顶部的土压力增大．     

中等压缩性土短桩网复合地基变形现场测试特性

为优化高速铁路中等压缩性土地基处理方案,依托赣龙高速铁路试验段,采用现场试验及理论分析方法,研究了短桩网复合地基的变形特性,并与天然地基进行对比。结果表明：复合地基加固区沉降占总沉降的62%~75%;地基侧向位移主要发生在预压土堆载期,20 m深度范围是主要的侧向位移层,在相似条件下,复合地基与天然地基沉降主要发生的时间、主要的沉降土层厚度及路基横断面沉降差异较大。结果显示了短桩网复合地基可有效控制中等压缩性土地基变形。     

桩基三维非对称局部冲刷坑条件下土体应力计算简化模型

桥梁桩基周围形成局部冲刷坑时会导致桩基有效埋深减小，增大工程结构的安全隐患。目前研究的冲刷坑模型多为对称形态，而工程实际中的冲刷坑多为非对称形态，使得桩基处于更不利状态。合理计算桩周形成非对称冲刷坑后土体的应力变化是评价桩基承载力的关键之一，目前尚没有严格的理论计算方法。针对该问题，根据试验实测的非对称冲刷坑形态提出了三维非对称冲刷坑的简化模型。将冲刷坑最大深度以上土体重度看做荷载并基于Boussinesq点荷载方程在半无限空间中的应用，推导得到了非对称局部冲刷坑内土体垂直及水平有效应力计算方法。采用有限元中“生死单元法”模拟了半无限空间地基中冲刷坑的形成，并将有限元计算结果与理论计算方法所得结果进行对比，验证了理论计算方法的正确性。基于理论计算方法考虑了冲刷坑内存在桩基的影响，并与有限元计算结果进行了对比，对比结果表明了理论计算方法的可行性。在此基础上，设计了一系列工况，对三维非对称冲刷坑简化模型中的参数进行了敏感性分析，得到了非对称冲刷坑条件下桩周土体的垂直及水平有效应力差的变化规律。     

地基压缩层厚度的数值模拟分析和探讨

采用FLAC3D数值模拟的方法探讨土质不同对地基压缩层厚度的影响.分别对均质土地基及双层土地基建立模型,观察荷载作用下地基压缩层厚度的变化规律,得出对于均质土体,在相同荷载作用下,当土的压缩模量越大,土的压缩层厚度越小;对于上软下硬土体,下部硬土层的存在会减小土体的压缩层厚度;对于上硬下软土体,下部软土层的存在会增加土体的压缩层厚度.     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

真空预压法加固淤泥地基的效果分析

深圳市宝安区裕安路软基采用真空预压法加固.主要是加固淤泥层,其软基平均淤泥厚度达到10 m以上,地基施加相当于80 kPa荷载的真空压力,90 d后地基表面沉降量可达到1 m以上,地基平均固结度超过90%,达到设计要求.加固后的软土地基的含水量明显减小,压缩模量和抗剪强度明显提高.证明采用真空预压法加固淤泥地基是行之有效的方法.     

确定深基坑隆起破坏面的优化方法

采用有限元程序求得深基坑支护结构和土体开挖前后的应力状态以及土体任一点处的极限状 态函数值;运用人工参与的优化方法选择坑底最大可能隆起破坏的起点与终点以及潜在隆起破裂面的 形状和位置,并计算相应的安全系数。计算表明,潜在破裂面终点的位置对围护桩插入比不敏感,而潜 在破裂面起点位置随围护桩入土深度的增加而逐渐靠近围护桩。工程实例证实了组合优化算法对潜在 破裂面确定的有效性和实用性。     

条形基础稳定性弹塑性大变形有限元分析

对土体失稳过程中弹塑性大变形的问题,采用大变形问题的Updated Lagrangian描述方法,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：计算了均布竖向荷载情况下的条形基础地基稳定性,通过与Prandtl解和弹塑性小变形有限元法所得结果的对比,说明了用弹塑性大变形有限元法进行土体稳定性计算是可行的．通过对倾斜荷载作用并考虑土体自重情况下的条形基础地基稳定性分析,表明弹塑性大变形有限元法不仅能反映土体抗剪强度指标对土体稳定性影响,而且也能反映土体弹性参数对土体稳定性影响,说明了用弹塑性大变形有限元法计算土体稳定性的合理性及对工程安全的重要性．     

基于Optistruct的电池包箱体优化设计

本文基于ANSYS Workbench平台对电池包箱体进行静、动态有限元分析,找到箱体结构的薄弱位置。 采用Optistruct软件,运用形貌优化和复合材料优化技术对箱体进行优化设计,得到了在箱体上盖设置的凸包结构的最优几何参数和平面布局,并构建了优化后上盖的三维模型,同时得到下箱体各层组的厚度分布情况及最优厚度。经验证,优化后箱体最大变形量较优化前降低了82%,刚度提升显著,最大等效应力降低了70%,箱体强度得到明显改善,其一阶固有频率为32.5Hz,可避免共振情况发生,优化后箱体重量减轻了67%。优化后电池包箱体对动力电池安全工作能起到更有效的防护作用,且轻量化效果显著,此研究为进一步分析实际电池包箱体结构奠定基础。