液压加固补贴对破漏套管的仿真研究

针对胜利油田长距离套管损坏井连续破漏及管体刺漏等套管失效工况,以∅139.7 mm×7.72 mm的N80套管为例,借助于ABAQUS有限元软件建立了破漏套管经液压加固补贴后的有限元模型,并对套管组合体模型的承载极限进行了定量分析。研究结果表明:破漏套管表面裂缝的存在对套管组合体承受外挤工况的影响较大,而对组合体承受轴向拉力、轴向压力以及内压等工况的影响甚微;当破漏套管最小裂缝宽度小于2.5 mm时,经液压加固补贴后的组合体在轴向拉力、轴向压力、内压以及外挤等4种载荷工况下的承载极限均高于无损套管的承载极限,满足现场工况要求;而当最小裂缝宽度大于6.5 mm时,补贴后的套管组合体承受的极限外挤载荷小于63.4 MPa,抵抗极限外挤的能力有所降低;通过更改补贴管材质,可明显提高补贴组合体在内压及外挤工况下的极限承载能力。研究结果对现场施工作业具有一定的指导作用。     

刀刃角与岩石节理倾角对盘型滚刀破岩效率的影响

为了研究节理倾角与刀刃角对滚刀破岩效率的影响,运用ABAQUS有限元分析软件,采用Druker-Prager弹塑性本构模型模拟岩石材料,使用不同刀刃角的滚刀对不同节理倾角的岩石进行滚切加工,并结合破岩比能理论研究破岩效率,以破岩比能最小为依据确定不同节理倾角下的最优刀刃角。研究结果表明:不论倾角如何,节理层处的岩石破碎效果优于其他地方的破碎效果;在节理倾角为0°和30°时,滚刀的破岩比能呈波动的趋势,而且最优刀刃角为60°;在节理倾角为60°时,最优刀刃角为45°~50°;在节理倾角为90°时,最优刀刃角为40°~45°;随着节理倾角的增加,最优刀刃角呈不断减小趋势。该研究结果可为不同地质条件下盾构施工时的刀具选型提供一定的理论依据。     

Evaluation of standard and real fire exposures on thermal response of rail car floor assembly

This work developed a computational methodology to evaluate and compare standard fire exposures such as those outlined in ASTM E119 with real fire exposures and determine the difference in the temperature rise of a rail car floor assembly. The real fire exposures simulated in this work were identified in a review of incidents and consisted of a constantly-fed diesel fuel spill, a localized trash fire, and a gasoline spill simulated from a collision of the railcar with an automobile. These realistic fire exposures were applied to a variety of exemplar rail cars representative of single-level and bi-level passenger cars. These floor assembly models exposed to realistic fires were simulated in Fire Dynamics Simulator (FDS). The thermal exposure at the underside of railcar provided by FDS was coupled with a thermal model in ABAQUS, which provided the evolution of temperature in different components of the floor assembly. The standard scenarios were simulated for 2 hours instead of the typical 30 minutes to identify the appropriate exposure duration in ASTM E119, which can better represent a real fire scenario. The average and maximum temperatures predicted at the unexposed surface for both scenarios were compared with the threshold values given in NFPA 130.     

基于ABAQUS的显式动力学分析方法研究

显式动力学(The Explicit Dynamic)是针对隐式求解器的一个补充,其分析方法对于求解广泛、各类非线性结构力学问题是一个非常有效的工具,显式方法中的单个增量步取决于模型的最高固有频率,与持续时间、载荷类型无关。ABAQUS/Explicit主要用于碰撞、接触以及失效分析。探讨了ABAQUS显式动力学的基本理论、求解的问题,对显示动力学分析方法中的求解算法、稳定时间极限和能量平衡问题进行研究,给出了显示动力学分析的一般性分析方法。通过案例验证了该方法的可行性,应用该方法可有效解决实际工业生产中的碰撞问题、复杂的接触问题以及复杂的后屈曲问题,可为显式动力学分析方法应用于工程实践奠定理论与方法基础。     

超音速火焰喷涂镍基涂层颗粒沉积特性的数值模拟

目的 考虑后续不同粒径颗粒随机冲击的影响,探索热喷涂涂层颗粒的沉积特性。方法 利用ABAQUS建立颗粒与基底冲击模型,通过颗粒冲击的凹坑深度和应力分布进行网格收敛性研究。通过实验验证模型的可行性。随后,应用验证模型研究颗粒以不同入射角和速度冲击基底时的沉积特性,以及4个颗粒重叠冲击基底及多颗粒随机冲击基底表面时的沉积特性。结果 在颗粒入射角从15°增至60°时,颗粒更好地附着于基底表面;当颗粒速度从350 m/s增至500 m/s时发生了溅射现象,可能造成绝热剪切失稳现象,形成有效结合;在4个颗粒冲击基底时,第2个颗粒对第1个颗粒及基底的影响都最明显;当多颗粒随机冲击基底时,在后续颗粒的冲击和沉积作用下,填充颗粒的形状不规则,同时第1层颗粒可能与基底形成机械咬合。结论 在超音速火焰喷涂时应当倾斜一定角度,同时提升颗粒速度,这对制备涂层更有利;在颗粒重叠冲击时,后续颗粒增大了第1个颗粒的压缩效果,且更深入地嵌入不锈钢基底,这有利于颗粒与颗粒之间的后续黏结;当多颗粒随机冲击基底时,在第1层沉积颗粒与基底之间,以及涂层内相邻颗粒之间均观察到高塑性应变,表明涂层出现黏结,同时后期沉积的颗粒未完整压缩变形。     

浅埋大跨公路隧道施工过程和支护优化的研究

基于沪蓉西八字岭隧道大跨段的工程特点,采用大型非线性有限元软件ABAQUS模拟大跨隧道的开挖和支护全过程,提出优化大拱隧道的衬砌结构形式,取消原有设计的中隔墙。同时开展隧道的现场监控量测,测试结果表明围岩的变形规律和数值分析规律基本一致,但数值分析结果量值略微偏高。本文的研究成果表明:在选择较好的施工工序下,对浅埋大跨四车道公路隧道采用无中隔墙法是可行的,研究成果还将在沪蓉西的其它几座分岔隧道的实践中得到应用。     

两层双柱岛式地铁车站结构水平向非线性地震反应分析

采用在ABAQUS软件上开发实现的土体动非线性黏弹性模型模拟土的动力非线性,采用J.Lee提出的混凝土动力塑性损伤模型模拟隧道管片混凝土在循环荷载下的非线性特性,利用大型商业有限元软件ABAQUS对南京地区两层双柱岛式地铁车站结构的水平向非线性地震反应特性进行了数值模拟。数值分析表明:地铁车站在侧墙和顶板、中板和底板的连接处发生动应力集中现象,其中尤其是在中板和侧墙的连接部位动应力反应尤为严重;其次是上层中柱顶端和下层中柱底端出现很强的动拉压应力;在中板和中柱的连接部位也出现很强的动应力集中现象。这些计算结果表明,两层双柱岛式地铁车站结构的中柱和中板是地震反应最不利部位,这应引起地铁车站结构设计人员的重视。     

基于ABAQUS的三轴立式镗铣加工中心动态特性分析

以辛辛那提750为例,研究三轴立式镗铣加工中心的动态特性,根据有限元模型分析方法建立模型后进行模态特性分析机床各阶振动模态的特点,找到了机床结构上薄弱环节;在此薄弱环节上选取一点进行谐响应分析,计算出机床上最大激振力误差以及相应的特征频率。结果表明:机床结构的主轴箱位移量较大,激振力频率与机床结构第十阶固有频率接近时容易发生共振。     

基于ABAQUS的拉刀性能分析

A形刃拉刀是一种先进的键槽拉刀,与常用的直齿键槽拉刀相比,其性能优异。本文基于有限元软件ABAQUS,对两种拉刀的切削性能做了对比分析,结果表明,在仅仅刃形不同,而其它参数都相同的切削条件下,A形刃拉刀的切削性能优于直齿键槽拉刀。     

基于材料劣化的既有混凝土构件数值建模方法研究

基于ABAQUS,以多龄期混凝土构件为研究对象,在数值建模方面,采用三维实体线性减缩单元C3D8R和两结点三维单元T3D2模拟混凝土材料、内嵌钢筋的力学行为,将指数衰减摩擦模型用于锈蚀钢筋与混凝土间接触问题上,并将Hsich-Ting-Chen四参数强度准则作为混凝土材料的破坏准则;在材料性能退化方面,基于修正斜压场理论,以锈蚀箍筋、纵筋、受压区锈胀开裂混凝土及核心区约束混凝土为对象,综合各既有材料退化模型,预测了材料退化后的力学性能,得到了开裂混凝土、锈蚀钢筋、混凝土及其之间黏结滑移的本构模型。进而,采用多龄期混凝土构件抗震性能试验研究结果,对提出的基于ABAQUS软件平台的锈蚀混凝土构件数值建模理论进行了可靠性验证,结果表明:所建立的数值建模理论可以有效地模拟锈蚀混凝土构件的抗震性能退化规律,为既有混凝土结构的数值建模理论提供了一种有效的研究方法。