索材料非线性对平面张弦梁结构承载性能的影响分析

平面张弦梁结构在达到承载能力极限状态时下弦索可能会进入塑性阶段,此时将索视为线弹性材料来进行承载能力分析的做法是不合理的.首先研究了不同索失效应力水平下索材料非线性对结构承载性能的影响规律.然后提出了一种考虑索材料非线性的改进ANSYS有限元模拟方法.利用该方法计算了多种参数情形下索材料非线性对平面张弦梁结构承载性能的影响程度.这为平面张弦梁结构的合理设计提供了参考.     

预应力索杆协同网架结构的抗火性能研究

预应力索杆协同网架结构是一种上弦和腹杆为刚性杆件,下弦杆件被替换为预应力拉索的新型结构.利用ANSYS有限元分析软件建立了该结构的有限元模型,通过改变材料参数和施加温度荷载的方式来考虑温度对结构的影响,并考虑几何非线性与材料非线性,模拟了结构的反应特征,得到应力、变形变化规律和蠕变对结构的影响,为预应力索杆协同网架结构的抗火设计提供了参考依据.     

含铁散粒体电磁加载方法的数值模拟

在矿山相似材料模拟中，相似材料大多数为散粒体，而铁作为一种增加容重的骨料在其中得到广泛的应用．通过对这类相似材料的研究，试图找到一种新的散粒体抗拉强度的测试方法．为此用亥姆霍兹线圈构建了一个均匀梯度磁场，将圆柱形试件放入其中，并采用ANSYS有限元程序进行了数值模拟．通过对所构建的实验模型采用控制变量法，研究了不同结构的亥姆霍兹线圈、不同试件密度、不同线圈安匝数等条件下试件所受的电磁力的情况，为电磁加栽实验方法进行了可行性论证．     

空隙率对潜孔锤凿岩瞬态冲击过程的影响

潜孔锤的钻进过程是一个高度非线性、大变形、破碎岩石的过程,利用非线性有限元程序ANSYS/LS-DY-NA研究了在凿岩过程中,球齿凿入不同空隙率(塑性体积应变)岩石的冲击力特性。结果表明,岩石空隙率对钻头球齿与岩石之间的凿入冲击力幅值有很大影响,随着空隙率的增大,球齿凿入的冲击力显著减小,而对活塞与钻头间冲击力幅值影响甚微。通过ANSYS/LS-DYNA瞬态冲击数值模拟,形象地再现了潜孔锤钻凿系统冲击岩石发生侵入破坏的物理过程,为冲击碎岩瞬态研究提供了一个有效的分析方法。     

直流电法四极装置超前探测正演模拟研究及应用

为研究矿井直流电法四极装置在掘进巷道超前探中的可行性，建立了巷道超前探三维地电模型，利用ANSYS模拟四极装置进行数据采集；对采集数据采用比值法剔除巷道、装置等干扰因素影响，并与无巷道影响下的采集数据进行对比研究；建立3个全空间地电模型，研究四极装置对不同异常体位置的响应，得出四极装置对低阻异常体的响应特征；通过工程实例说明该方法的实用性。研究结果表明：比值法能够消除巷道对异常体的影响，实现四极装置巷道超前探测，巷道超前探中采用四极装置进行数据采集是可行的。     

基于BP神经网络遗传算法的药型罩优化

线性聚能装药爆破效果的影响因素有很多,且各因素的影响多是非线性的,而且非常复杂,其中药型罩结构的优化设计一直是重点。为了探索有效的药型罩优化方法,本研究对楔形罩运用正交试验法设计方案,利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟获得结果,再以结构参数和最大射流速度分别作为BP神经网络的输入和输出进行训练,并将预测值作为适应度,结合遗传算法对药型罩进行最优结构药型罩参数和最优最大射流速度搜索。结果表明,该方法能够结合正交试验法和BP神经网络遗传算法的优点,快速精确地进行药型罩结构优化。     

基于ANSYS的三维初始地应力场模拟方法

为了精确模拟三维初始地应力场,为后续地下工程数值分析奠定基础,通过将地层材料假设为正交各向异性,利用其弹性本构关系,提出了一种仅需设置地层三个正交方向的泊松比即可实现ANSYS软件对地应力模拟的新方法。结果表明:采用新方法模拟所得地应力分布与理论值吻合;利用等效节点反力平衡法消除得到的初始位移在10-15m以下,满足精度要求;当地层材料为弹性时,该方法适用于所有常用单元,而当地层材料为弹塑性时,例如DP材料或双线性随动强化材料,则仅有SOLD45等部分单元适用。总体而言,该方法避免了目前常规模拟方法中复杂的编程过程,具有较好的可行性与较高的模拟精度。     

基于真实细观结构的FFT数值方法对岩石材料非线性力学行为的研究

岩石的非均质性(矿物夹杂、微裂隙、微孔洞等细观结构)对其非线性力学行为和破坏过程有着显著影响。本文采用无需对复杂细观结构划分网格的快速傅立叶变换(FFT)数值方法,直接获取图像中的像素点作为材料点,准确得到非均质材料的细观结构特征和力学性质的特点,与数字图像处理(DIP)技术有机结合,建立了基于真实细观结构的FFT数值计算方法,模拟了非均质岩石在外荷载作用下的弹塑性变形过程,探究了岩石内部细观结构对非线性力学行为的影响规律与宏观力学性质的内在联系。研究结果表明:基于真实细观结构的FFT模型,能很好地预测不同埋深和不同围压条件下黏土岩的峰前非线性行为和峰值强度,细观结构的形状、大小和分布直接决定了黏土岩内部应力场的分布。研究结论为研究岩石细观结构特征及其非线性力学行为提供了一个重要手段。     

溪洛渡水电站干海子滑坡非线性动力学模拟

滑坡的位移过程是一种非线性的动力学过程，在研究了滑坡推力传递法的基础上，采用显式有限差分模型，利用牛顿第二定律差分格式导出的动力学公式，提出一种滑坡非线性动力学模拟的方法，并对溪渡水电站干海子滑坡进行了几种荷载情况下的动力学模拟，对滑坡进行正确的稳定性评价及准确的预测预报提供了有益的参考，图8，参7。     

矿用链传动非线性接触的数值模拟与分析

针对矿用链传动的非线性接触问题,考虑摩擦和冲击的影响,运用显示动力学理论、弹塑性理论及有限元方法对其进行了理论分析与数值模拟,利用罚函数法推导出接触力算法及碰撞计算处理方法,并运用加勒金法得到了发生冲击的条件,采用ANSYS/LS-DYNA对链传动的动力学特性进行数值模拟。结果表明,链传动非线性接触受到弹性滑动与多边形效应的影响比较明显。     

大型直线振动筛动应力分析与模型模态分析

应用ANSYS软件,建立了振动筛的有限元模型,为了避免产生共振,根据模态分析结果对模型进行了修改,进而对该振动筛模型进行了谐响应分析,计算出筛体在不同频率下的响应,得到一些幅频特性曲线;并对该振动筛模型样机进行了实验模态分析,探索了大型筛分机械的数值分析方法和实验模态分析技术。     

PE250×400型颚式破碎机机架的模态分析

以PE250×400型颚式破碎机机架为研究对象,利用三维设计软件SolidWorks对机架进行了三维实体建模,然后导入到有限元软件ANSYS Workbench中对其进行了固定模态计算,得到了机架的固有频率和振型,为后续进行的谐响应分析、瞬态响应分析、振动故障诊断和预报,以及结构动力特性的优化设计奠定了基础。通过分析表明,由驱动电动机、主轴和皮带传动引起的激励频率远远低于机架的最低固有频率175.9Hz,因而不会导致机架共振的产生;机架高阶振型的振动形式较复杂,机架低阶振型的振动形式简单,但振幅较大,对机架的强度和刚度影响较大,工作时应注意使破碎机周围的振源频率与之避开。     

中远场振动有限元分析中微差爆破荷载的等效施加方法研究

建立了微差爆破荷载等效施加方式的关系式, 首次提出了中远场振动有限元分析中的微差爆破荷载的等效施加方法。结合新城金矿采场中深孔微差爆破回采项目, 基于动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA, 应用微差爆破荷载等效施加方法模拟距爆源不同距离的中远场巷道围岩质点振动速度, 通过对数值模拟和现场数据的分析比较, 证明了微差爆破荷载等效施加方法的有效性和可行性。该方法显著提高了爆破荷载下中远场岩体振动特性数值模拟的效率。     

基于Adams高速数控平台的动态响应性分析

在Solidworks中建立高速数控平台三维模型,利用动力学理论对模型进行简化,在动力学分析软件Adams中,对模型进行动力响应的仿真分析。观察模型在不同丝杠布局的驱动载荷作用下,工作台自由振动时振幅的数值情况,从而得出能够抑制振动,等效于重心驱动的双驱动形式的高速数控平台结构。     

支架搬运车前车架谐响应分析

为了消除因支架搬运车发动机振动而导致的发动机托架及前车架颤动,改善发动机外围附件的疲劳使用寿命,在支架搬运车的前车架和发动机间增加了减震整体托架,并利用ANSYS Workbench对某新型支架搬运车动力总成车架结构进行谐响应分析,对车架的振动进行预测。     

石灰石矿山台阶边坡爆破振速安全阈值研究

爆破是矿山露采的必要手段,爆破振速安全阈值的确定对矿山台阶边坡的安全开采起着重要的作用。以四川兴联石灰石矿山台阶边坡为例,采用速度判别法,选取规范中的爆破振速安全阈值为拟静力法和动力显示分析法作参考;采用拟静力法,选取优势结构面作为潜在滑动面反演得到爆破振速安全阈值;采用ANSYS/LS-DYNA的动力显示分析法,建立台阶边坡模型,选取模拟监测点数据与实际监测数据进行对比,并结合质点振动速度与应力进行回归分析得到爆破振速安全阈值。通过对三种方法的对比研究得到,拟静力法与动力显示分析法得到的结果接近,且符合速度判别法中的规范。综合三种分析方法最终对台阶边坡爆破振速安全阈值进行合理取值。     

K型石油钻机井架瞬态研究

根据钻机井架实际工作情况建立井架振动模型,通过测试实验得到动态载荷,应用ANSYS软件对K型钻机井架进行瞬态响应分析。研究结果表明:在动载荷作用下,钻机井架各部分变化具有同时性,而达到最大值的时刻不同,说明井架响应具有滞后性;井架以上下振动为主,同时具有一定程度的扭振;位移变化主要发生在井架顶部,而扭转振幅从顶端向下逐渐减弱;最大振动位移、最大弯矩、最大应力分别为108.33 mm、80990.8 N·m、-0.16354E+09Pa,均满足设计要求。在瞬态振动过程中,振动衰减最快的是扭转,而X向、Y向、Z向振动位移中X向衰减最快,这与实际情况一致。因此,运用实际动载荷对井架进行瞬态分析为井架结构设计以及安全评估提供了参考依据。     

转子系统中轴承位置对联轴器不对中量影响的研究

介绍了产生转子不对中故障的原因和形式,基于转子动力学理论,应用有限元分析软件ANSYS建立了轴承-转子-联轴器系统的有限元模型。应用谐响应分析方法,研究了联轴器处模拟圆盘的谐响应曲线,并通过改变轴承与联轴器之间的距离得到不同的谐位移。研究结果表明,联轴器与轴承之间的设计间距是影响不对中量的重要因素,因此,轴承的设计与安装应尽量避开不对中量的峰值。     

横向激振力作用下锚杆动力响应分析

在锚杆无损检测技术中主要是根据测定锚杆的动力响应信号,从而计算出锚杆锚固质量的各种参数。建立锚杆横向振动力学模型,采用ANSYS数值模拟的方法,对锚杆支护系统进行瞬态动力学分析,确定了系统中锚杆工作载荷、刚度阻尼系数和采样位置的不同对锚杆横向振动响应信号的影响规律。     

基于ANSYS的应力分类协同优化

在ANSYS应力分类与结构尺寸优化的协同下,提出一种新的协同优化设计方法,并成功应用于与某企业的合作项目中。该方法采用ANSYS的二次开发语言APDL编程,对钢结构进行分析、等效线性化处理和分析结果评定,最后通过迭代计算实现结构尺寸优化。工程实例袋式除尘器箱板结构的优化设计结果表明,在满足强度、刚度的前提下,应力分类协同优化设计的箱板结构钢耗量降幅高达24.5%。该协同优化设计方法有利于用户研发轻量化结构,为实际工程中开发新产品提供了一种新思路。