基于数值模拟的钢管脐带缆安装挤压分析

针对钢管脐带缆安装铺设时张紧器挤压力的选择问题,建立钢管脐带缆二维有限元模型,在总挤压力一定时对比不同形式(两履带式、三履带式及四履带式)张紧器下脐带缆关键构件钢管内部应力状态及缆体截面变形情况,发现四履带式作用下的脐带缆不易破坏.探究安装过程中脐带缆在不同截面位置角情况下内部钢管的应力变化和变形,并基于最危险位置角求得脐带缆所能承受的最大挤压力.该分析方法和结果可为脐带缆安装的实际工程提供参考.     

钢管脐带缆弯曲刚度有限元分析

为评价钢管脐带缆的弯曲性能,用ANSYS建立高效的钢管脐带缆三维有限元模型,采用梁单元模拟其中所有构件,在相互接触的构件之间设置线线接触模拟其相互作用,并采用库伦摩擦模拟构件间的摩擦行为.将弯曲刚度的分析结果与经典的理论分析结果进行对比,验证有限元模型的正确性.基于此模型,分析不同螺旋角度以及不同摩擦因数对脐带缆弯曲刚...     

基于有效厚度法的铝合金构件有效截面特性计算

由于我国2007年10月发布的《铝合金结构设计规范GB 50429?007》采用有效厚度法计算铝合金构件的有效截面特性,需要进行反复迭代,并且若同时考虑局部屈曲和焊接对构件截面厚度的折减,则计算变得更加复杂,不方便工程应用,因此基于该规范采用VC++.NET开发基于有效厚度法的铝合金构件有效截面特性计算软件. 对于铝合金构件在受轴向力、单向受弯、单向压弯、双向受弯和双向压弯等情况下,该软件实现常用焊接或者挤压成型工字形、槽形、矩形、C形以及带肋矩形截面的有效截面形状自动绘制和截面特性自动计算. 实例表明该软件能够提高铝合金结构设计和计算的效率及准确性,有助于该规范的推广使用.     

直齿圆柱齿轮冷挤压成形腔参数优化

针对齿轮冷挤压技术存在的成形压力大和坯料填充困难问题,建立了流线型的直齿圆柱齿轮冷挤压成型腔几何模型,并对挤压过程进行了数值模拟。结果表明,流线型挤压腔能够在较小的成型力下保证挤压齿轮齿形填充饱满。通过对模拟过程的分析,研究了不同坯料放大半径λ值对成型腔形状和挤压方式的影响,并通过对不同成型腔的数值模拟,得到最优的参数模型。     

南海某气田脐带缆设计选择

结合南海某气田水下生产系统的实际情况,介绍脐带缆的功能、液压控制系统的选择、组成结构、管线材质、脐带缆内部管线的尺寸设计等。     

可计算的复杂桥梁特征建模技术研究*

由于缺乏有效的计算机图形学技术和三维几何建模支持,当前可计算桥梁三维几何建模面临着很大的困境。通过以下四方面的研究,建立了复杂桥梁的可计算三维特征几何模型：a）通过布尔运算,实现了任意桥梁构件基本截面的定义;b）建立了适合桥梁建模特点的曲线拉伸、渐变和构件放样等基本的三维建模方法;c）通过单元划分和节点编号策略,实现了复杂桥梁三维几何模型的构件间约束的定义;d）通过特征依赖树结合桥梁几何模型,建立了桥梁三维特征模型,并在原型系统BridgeDesign中进行了系统实现。本研究表明,根据复杂桥梁建模的专业     

悬索桥主缆初应力对桥梁动力特性的影响

为掌握主缆初应力对桥梁动力特性的影响,以悬索桥为例,采用静力非线性分析方法计算应力变化过程中悬索桥的跨中挠度、缆索轴力及加劲梁的轴力变化;将得到的内力作为结构的预加应力进行有预应力的模态分析. 应用ANSYS软件进行分析,其中有限元建模时采用4种单元类型:空间梁单元BEAM4用于模拟加劲梁和塔;空间杆单元LINK10用于模拟主缆及吊杆;通过设定BEAM4和LINK10单元初应变进行有预应力的模态分析;采用MASS21单元模拟横隔板、吊杆锚固装置和桥面上的栏杆,并分别考虑质量和质量惯性矩的作用. 分析表明,悬索桥主梁竖弯振动频率受主缆初应力的影响较大,而侧弯振动频率和扭转振动频率受此影响较小. 该结果为同类桥梁的动力特性分析提供参考.     

泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性优化

为获得最大比吸能(Specific Energy Absorption, SEA)的泡沫铝填充薄壁圆管结构,以动态显式有限元分析为基础,结合响应面法(Response Surface Method,RSM),建立结构的SEA优化函数;利用MSC Dytran进行碰撞仿真,得出薄壁构件的SEA随构件薄壁厚度和截面直径变化的规律;以最大SEA为优化函数,对泡沫铝填充薄壁圆管的直径和壁厚进行优化. 轨道列车吸能装置的实际应用表明,该方法在降低吸能装置质量且优化模型不超出原模型最大压缩力的条件下,可以提高结构的变形能和SEA.     

基于ANSYS的40t修井机井架有限元分析与优化设计

提出对修井机井架结构采用有限单元法进行分析,建立修井机的力学模型．通过对修井机井架结构所做的有限元分析．得到了井架的应力分布规律,分析了井架斜撑的布置形式对井架大腿应力的影响、门框结构的作用、危险截面产生的原因等．并计算了井架在工作过程中的应力、应变状态及位移大小．确定了最佳的井架结构。     

CMS环境下基于智能优化算法的单元间布局问题研究*

研究了单元制造系统(CMS)设计中单元间布局设计问题,从单元制造系统的实际出发,提出了一种基于割树(Slicing-tree)的单元间布局设计模型.该模型考虑了单元形状约束、单元I/O点位置优化等诸因素对布局结果的影响.针对基于割树的描述形式,采用遗传算法求解,提出了一种新的割树编码方案,克服了以往编码方案易产生非法子串、不能覆盖整个解空间以及实现困难等缺点.计算结果表明,该算法是有效的、可行的.     

单侧主缆刚度损伤悬索桥的模态分析及1∶1内共振

悬索桥缆索在长期服役状态下损伤很难避免,单侧主缆刚度损伤会使系统出现主梁竖弯与扭转自由度间的耦合,这可能会进一步对悬索桥的模态和大振幅下的非线性响应造成影响.为此,建立了考虑单侧主缆刚度受损的七自由度悬索桥横截面模型,模态分析发现单侧主缆刚度损伤会使得系统前两阶固有频率曲线由交叉变为跃迁,导致两个本身相互独立的模态发生耦合.以此为基础,考虑悬索桥主缆刚度有损伤和未损伤两种工况,运用拓展的增量谐波平衡法(EIHB)计算系统在内共振条件下的非线性振动.研究结果表明：单侧主缆刚度有损伤的悬索桥在外部简谐激励下发生1:1内共振,系统能量表现出明显的转移现象;竖向和扭转简谐激励下,有损伤的悬索桥较未损伤工况响应幅值有所减小,但出现了两个共振响应峰值,对激励频率更为敏感.数值结果与利用Runge-Kutta法计算得到的结果吻合一致,验证了EIHB法的准确性.     

拉伸载荷下钢芯铝绞线的力学特性仿真分析

为了研究钢芯铝绞线(ACSR)结构参数对其在拉伸载荷下力学特性的影响,基于 ANSYS 参数化设计语言(APDL)建立了 ACSR 参数化有限元模型。以 TACSR/AS-410/70 ACSR 为研究对象,基于数值仿真结果研究了该导线股丝应力分布和分层应力应变随拉伸载荷的变化 规律,通过拉伸实验验证了有限元模型的准确性;并基于上述模型数值模拟了不同节径比和铝 钢比下绞线在拉伸载荷下的力学响应。数值仿真结果表明,随铝钢比增加,ACSR 不同层间最 大等效应力随载荷增加而增加的趋势变小,绞线的最大应力值较低,股丝间应力分布更平均; 而 ACSR 节径比越小,绞制越紧密,其不同层股丝应力也越大。研究结果可为 ACSR 的结构设 计、线夹选型及优化设计等提供重要依据。     

Analysis of cable net-panel roof system

The study presented in this paper deals with the analysis of a cable net roof system with precast panels which are prestressed to increase the stiffness of the system. The roof structure can be stiffened by applying a temporary load to the structure after the precast panels are hung in place on the cable net, filling the space between the panels with concrete, and. after the concrete has cured sufficiently, removing the temporary load. This in effect, prestresses the monolithic roof structure.A computer program was developed to analyze a cable net roof structure and an experimental investigation was carried out to verify the theoretical analysis performed by the computer program and to study the response of a cable net-panel system during the prestressing of the panels. The model used in the experimental study was a 4 × 4 cable net with nine panels.     

浮筒转塔式系泊系统中的动态管缆数值分析

借助有限元法,结合非线性时域分析,对浮筒转塔式系泊(Buoyant Turret Mooring,BTM)系统与FPSO脱离前后分别采取不同的分析策略,解决其柔性立管、动态脐带缆和动态电缆(合称动态管缆)的设计分析工作量大以及所面临的高度非线性和强耦合等难题.以我国南海某BTM系统的动态管缆的分析为例,借助专业立管分析软件Orcaflex展示该类系统的数值建模和分析技术,并通过极值和疲劳的分析与评价阐述此类工程设计的技术特点.     

Topology optimization of beam cross-section considering warping deformation

The beam cross-section optimization problems have been very important as beams are widely used as efficient load-carrying structural components. Most of the earlier investigations focus on the dimension and shape optimization or on the topology optimization along the axial direction. An important problem in beam section design is to find the location and direction of stiffeners, for the introduction of a stiffener in a closed beam section may result in a topologically different configuration from the original; the existing section shape optimization theory cannot be used. The purpose of this paper is to formulate a section topology optimization technique based on an anisotropic beam theory considering warping of sections and coupling among deformations. The formulation and corresponding solving method for the topology optimization of beam cross-sections are proposed. In formulating the topology optimization problem, the minimum averaged compliance of the beam is taken as objective, and the material density of every element is used as design variable. The schemes to determine the rigidity matrix of the cross-sections and the sensitivity analysis are presented. Several kinds of topologies of the cross-section under different load conditions are given, and the effect of load condition on the optimum topology is analyzed.     

Application of fuzzy-based Taguchi method to the optimization of extrusion of magnesium alloy bicycle carriers

By using fuzzy-base Taguchi method, this study investigates the optimal process parameters that maximize multiple performance characteristics index (MPCI) for hot extrusion of AZ31 and AZ61 magnesium alloy bicycle carriers. The larger-the-better quality characteristics of flattening strength and T-slot fracture strength as well as the smaller-the-better quality characteristic of extrusion load is considered in the MPCI. Through MPCI inference model, a manufacture method with less extrusion load and better mechanical properties under hot extrusion can be obtained. The signal-to-noise (S/N) ratios of the three quality characteristics??flattening strength, T-slot fracture strength and extrusion load??are calculated for the products based on experimental results. And the S/N ratio serves as the input variable to fuzzy control unit, and MPCI is a single output variable. The obtained MPCI is used to analyze optimal process parameters. This study finds combination of process parameters that optimizes MPCI, and conducts confirmatory experiments to prove the accuracy of optimal combination of process parameters thus selected. Finally, mechanical properties of AZ31, AZ61 magnesium alloy and A6061 aluminum alloy bicycle carriers are tested to identify differences among these three materials.     

基于Abaqus的催化器总成热循环应力分析

基于Abaqus的稳态热分析和热力耦合分析功能,在给定热边界条件下计算某催化器总成稳态热分布;利用Abaqus的顺序耦合功能计算催化器总成在循环温度下的热应力,得到关键部件处的热应力和塑性应变.根据结果初步评价该催化器总成在热循环冲击载荷下的强度特性,为热冲击试验和结构优化提供参考.     

基于异形梁模型的海洋柔性管缆防弯器数值模拟

为防止海洋柔性管缆在自重和环境载荷作用下的局部曲率过大而发生结构失效,在连接部位安装防弯器增加管缆弯曲刚度,并使管缆曲率分布均匀.分析防弯器力学性能和在位特点,阐述计算难点和几种数值建模方法的可行性与效果,并具体讨论用梁单元建立防弯器异形梁有限元模型的优势.利用平面异形梁单元特点,采用等效弯曲刚度进行防弯器结构分析,从而形成一套简洁高效的数值分析方法.通过数值算例评价该计算方法的适用性.