计算机软件在本科生工具类课程教学中的应用--以《有限单元法》为例

以工科专业本科生课程《有限单元法》的教学为例,讨论了工具类课程教学特点。根据以往教学过程中积累的经验,提出短学时课程教学要点。基于理论与软件相结合的教学方式,提出实例教学、层层深入、分组讨论相结合的授课方式,以达到让学生理论“听得懂”,软件“学得会”,实践中“用得了”软件的目的。     

张量分析中简化记法在公式推导中的应用及张量分量的计算

张量分析在计算力学中应用广泛,但其理论比较复杂,较难掌握和熟练运用。为此,给出了张量简化记法,这种记法与Fortran程序中或商业软件Matlab中的数组形似。将简化后张量的表达式应用于公式推导,可快速准确地得出结论。同时,通过引入矩阵的矢量化概念,将四阶张量的分量用一个方阵表示出来,这有利于符号运算和数值计算。以上两者结合可使得张量分析变得易于掌握,也有利于张量运算的推广。     

缸径液压支架液压系统的动态特性仿真研究

以ZY12000／28／64D型两柱掩护式大缸径液压支架为研究对象,采用灰箱建模方法建立数学模型,运用仿真软件Matlab／Simulink对液压支架液压控制系统的卸载过程进行动态特性的仿真研究并进行分析,得到适当增大控制端面积,可以减小卸载液压冲击。     

平面网格结构拟膜分析法及其参数验证

建立了一种正交斜放网格结构的单胞模型,并将这种网格结构比拟成膜,利用能量等效计算出拟膜的弹性参数计算公式。同时,分析了将这种结构固结于各向同性基体材料中形成的复合材料的弹性参数的计算公式。用数值分析验证了公式的正确性。     

含周期性索-杆胞元的二维网格结构拟膜分析

利用拟膜法分析含周期性索-杆胞元的二维网格结构的面内有效弹性性能。拟膜法是将具有周期性微结构的平面网格结构在力学性能上比拟成均匀的连续体。根据两者在面内力学行为上的等效性,网格结构的拟膜的弹性本构参数可由网格结构中单胞的材料和几何参数解析表示。分析表明索-杆胞元存在拉压性能差异现象。这导致拟膜表现出双模量特点,即材料沿某一方向的拉伸弹性模量与压缩模量不同。采用悬臂梁算例考察这些参数的正确性:利用网格结构和其拟膜分别构造同尺寸和工况的两个悬臂梁;利用有限元方法分析两个梁;比较得出两个梁的中性层位置与解析解均吻合,且两个梁中性层挠度之间的相对误差极小。     

结构力学教学中桁架的概念分析与实践

概念结构力学在课程教学中愈来愈受到重视,但概念分析的教学方法和内容体系尚不健全。基于此,围绕各类桁架结构展开概念分析,培养学生的概念分析能力,提高学生的综合素养。教学实践表明,桁架结构的概念分析可激发学生的学习兴趣,拓展学生的视野,提升学生的知识层面,有助于学生深入理解各类桁架结构的受力机理与力学特性。     

含周期性圆形孔洞胞元的材料等效弹性性能研究

基于变形等效原理,研究了含周期性圆形孔洞方形胞元的多孔材料的等效弹性性能。通过分析具有不同直径圆孔的方形胞元的弹性性能,拟合了胞元的等效弹性参数与孔径之间的函数关系。其中胞元内圆孔直径与胞元边长比例在0.1~0.8内变化。利用该函数关系,可以预测任意一个圆孔直径与胞元边长比值介于上述范围内的胞元的弹性性能。为考察上述函数关系的正确性,由胞元构造悬臂梁,通过比较其解析解和数值解,对所得结果进行了验证。结果表明,即使应悬臂梁中胞元数目较少时,解析解与数值解也吻合很好。     

钢结构课程教学内容和方法的改革

文章在分析土木工程专业钢结构课程特点及教学现状的基础上,提出对钢结构课程教学内容和教学方法的改革思路,旨在充分挖掘学生潜力,激发学生学习兴趣,提高钢结构课程的教学效果。     

具有多约束连续体结构仿生拓扑优化方法

通过浮动参考区间法分析具有多约束连续体结构拓扑优化问题。浮动区间法是指将结构的拓扑优化过程看作是骨骼重建过程,通过引入参考应变区间,将结构中所有各点处主应变绝对值落入参考应变区间作为重建平衡状态,当结构处于重建平衡状态时获得结构的最优材料分布。为了使得优化结果满足给定的性态约束,参考应变区间在优化迭代过程中须不断变化。讨论了几种常见性态约束对结构性能的要求。给出了结构具有多约束时优化问题的算法。数值算例表明该方法可行。     

大采高液压支架的安全可靠性分析

液压支架作为地下综采工作面的关键设备,在工作过程中的受力多为组合变形,且情况比较复杂,因此其强度、刚度、稳定性问题显得尤为重要。本文采用Pro/E软件对ZY12000/28/64D液压支架的构件进行建模、组装,然后将三维模型导入ANSYS中进行有限元分析,分别以液压支架的顶梁、掩护梁、连杆和底座作为研究对象,分析当顶梁受到偏心载荷,同时底座两端也受到载荷作用时,其应力和位移的分布情况,并分析出每个结构在此工作状态中均存在应力集中现象。根据其分析结果,在保证安全和焊接工艺合格的前提下对构件进行结构优化,将应力集中比较严重的筋板的厚度进行修整。结构优化后应力集中得到有效的改善,增强液压支架的安全可靠性。