粘弹性人工边界在ABAQUS中的实现及应用

基于柱面波理论的二维时域人工边界,建立了人工边界点相对于散射波源的局部坐标系下的等效物理系统,利用人工边界点局部坐标系与整体坐标系的转换矩阵,推导了整体坐标下人工边界的等效物理参数,并考虑边界点与散射波源的距离变化,利用该等效物理系统模拟人工边界的散射效应,二维均匀半空间算例验证该法可减弱边界几何形状的影响,且具有较好的精度和适用性.应用该法探讨了不同地基刚度对重力坝非线性开裂损伤的影响,结果表明,地基弹性模量越小,人工边界散射的能量越多,开裂损伤的范围就越小.     

基于粘弹性人工边界的防洪堤动力有限元分析

以大型有限元软件ANSYS为平台,将地震荷载转化为等效节点荷载,通过对比4种不同人工边界条件对地震波的吸收效应,验证了采用粘弹性人工边界在有限元模型时域数值分析方法中的合理性,分析了不同频率下动荷载对结构动力反应的影响,并以福州市闽江防洪堤工程为例,对比分析了在传统的固定边界与粘弹性人工边界两种边界条件下防洪堤的地震响应。结果表明,粘弹性人工边界方法精度高、易于实现、实用性强。     

考虑行波效应的混凝土高坝系统地震分析与损伤评价

为研究地震动行波效应的影响,基于时程分析的数值方法,对国内某高坝系统在强震作用下的动力响应进行模拟,即引入等效三维一致粘弹性人工边界,推导了计入水流向行波效应的地震动输入公式,将等效荷载作用于人工边界对行波输入进行验证;考虑坝体和基岩材料非线性,结合与规范相统一的混凝土本构和能量等效性假设,推导出归一化混凝土本构与损伤因子的对应关系;模拟库水可压缩性和坝体伸缩横缝的开合非线性,以不耦合损伤变量的简化地震损伤评估方法进行安全评价。结果表明,上部坝肩和左、右侧边表孔顶部是抗震的薄弱部位,不考虑水流向行波效应对高坝抗震设计偏保守。     

基于三维粘弹性边界的升船机塔柱结构地震响应分析

以金沙江下游支流上某拟建升船机塔柱结构为例,通过ABAQUS有限元软件,采用编写的计算程序实现了三维粘弹性边界及地震动输入,并通过算例验证了所提方法的正确性。采用考虑无限地基辐射阻尼的三维粘弹性人工边界模型及无质量地基模型,分析了高扬程大型升船机塔柱结构在横河向及顺河向7度地震作用下的动力响应。结果表明,塔柱结构顶部横河向位移大于顺河向;塔柱筒体与筏形基础接触面出现应力集中现象,承受较大的压应力,筏形基础顶部中间部分两端承受较大的拉应力;与无质量地基模型计算的动力响应相比,粘弹性人工边界模型计算的塔柱结构动力响应相对较小。     

基于粘弹性人工边界的动力数值模拟范围研究

为分析地下厂房数值模型及围岩取值范围对厂房动力特性的影响,基于粘弹性人工边界基本理论,编写了Abaqus中快速施加粘弹性人工边界的程序。结合某抽水蓄能电站地下厂房结构,建立了不同数值模型及围岩取值范围的三维有限元数值模型,采用谐响应分析方法计算了机组振动荷载作用下的厂房动力响应。结果表明,地下厂房动力特性分析应采用粘弹性人工边界条件下包含0.5倍厂房跨度的围岩,并考虑地下厂房所有结构的数值模型。     

基于扩展有限元法的混凝土重力坝裂纹扩展研究

针对混凝土重力坝裂纹开裂扩展问题,基于扩展有限元(XFEM)理论,以Koyna大坝为例,分别建立基于附加质量法和无质量地基法的传统抗震分析模型和基于流固耦合法和粘弹性边界法的新型抗震分析模型,并针对两种模型进行线性时程分析和非线性裂纹扩展模拟分析。结果表明,以流固耦合法和粘弹性边界法建立的坝体-地基-库水抗震分析模型的动力峰值响应整体减小了约30%;传统模型的裂缝张开位移有一定程度的夸大,基于流固耦合法和粘弹性边界法建立的坝体-地基-库水抗震分析模型的裂纹扩展路径与实际振动台试验结果更接近。     

弹性和柔性地基上动力人工边界及地震动输入方法

为完善粘弹性边界在弹性地基地震动输入中的应用,并实现柔性地基的地震动输入,系统研究了弹性和柔性地基上动力人工边界及其地震动输入方法,对均质弹性地基,分析了弹簧刚度系数不同取值方法、网格尺寸和模型截断边界范围的影响,在将底边界和侧边界均设置为粘弹性边界时,现行弹簧刚度系数的不同取值方法均可行,网格尺寸应小于波长的1/20,截断边界范围不需考虑上部结构尺寸;对规则水平成层柔性地基,底边界可设置为粘弹性边界,当侧边界设置为截断自由边界时截断边界宽度应不小于地基高度的15倍,当侧边界设置为粘弹性边界时截断边界宽度应不小于地基高度的2倍。对不规则成层柔性地基,底边界可设置为粘性边界,侧边界可设置为截断自由边界,其宽度应不小于地基高度的10倍。分析表明,这些动力人工边界的设置方法可将最大相对误差控制在5%左右,满足实际工程的精度要求。     

壳单元在钢板桩支护基坑有限元分析中的应用

采用壳单元模拟钢板桩支护基坑能准确反映钢板桩的实际变形及受力情况,但有限元模型的建立较为复杂繁琐,不利于工程应用。对此,以某基坑工程为例,采用壳单元模拟钢板桩真实截面,同时利用刚度一致原则分别建立等效壳截面和等效实体截面模型,对三种情况进行有限元计算。对比发现三种情况下钢板桩及土体的变形、支撑内力情况基本吻合,钢板桩的内力值存在一定的修正关系,且等效壳截面的计算结果更接近真实值。表明在基坑钢板桩的有限元模拟中,可采用等效壳截面或实体截面代替真实情况,其中等效壳截面的精确度略高,在保证分析结果可靠性和准确性的基础上,可简化模型建立,提高有限元计算速度。     

地震波倾斜入射对土石坝动力反应的影响

为研究土石坝在地震波倾斜入射时的动力反应,采用粘性人工边界及其对应的等效荷载地震动输入方法,对某典型土石坝有限元模型,分别计算了SV波和P波以不同角度、不同方向入射时的坝体动力反应,探讨了坝顶加速度放大系数随入射角度的变化规律。结果表明,随地震波入射角度的变化,坝顶加速度反应存在明显的差异,且在入射角度较大时表现得更加显著,说明行波效应的影响增强;此外,地震波自上、下游两侧入射时的结果截然不同。因此,在土石坝抗震设计及安全评价中,考虑地震波倾斜入射以及行波效应的影响是十分必要的。     

基于ADINA软基上地震动输入方法研究及其应用

针对传统的刚性边界模型不能真实反映结构与地基的相互作用且对结构的动力响应影响较大的问题,研究了ADINA中实现软基上等效一致黏弹性人工边界及在该边界上波动输入的方法和技术,将其应用于某软基上泵站的三维结构—地基—水体有限元模型,在地震荷载下对结构进行动力分析,并与传统无质量地基模型结果进行对比,发现考虑地基辐射阻尼能有效降低泵站的动力响应,表明本文方法可行、有效。     

基于跟踪轴参考位错位法的定日镜自动纠偏系统

以北京延庆塔式太阳能热发电站的定日镜场自动纠偏系统为研究对象,基于跟踪轴参考位错位法提出定日镜自动纠偏流程以及定日镜两旋转轴参考位偏差量的计算方法。利用迭代的方法,依据这两个方向上的偏差在短时间内修正定日镜的跟踪角度,直至偏差小于纠偏阈值。在每个定日镜跟踪角度修正过程中,两个方向的偏差被用于产生一个临时的对称目标点,并利用定日镜跟踪角度计算公式计算此目标点对应的跟踪角度。利用定日镜场两台定日镜进行实验,实验结果显示定日镜自动纠偏系统可减小定日镜的跟踪误差。     

热力系统疏水利用节能效果的算法研究

为了满足热力系统中疏水泵和疏水冷却器的节能效果分析的需要，建立了热力系统经济性评价的热平衡分析模型、等效焓降整体模型与等效焓降局部定量模型；以热平衡模型为基准，比较了3种算法模型的差异，计算结果表明：热平衡计算和等效焓降整体计算在本质上是一致的，而等效焓降局部计算存在可以接受的误差；对等效焓降局部计算模型进行了分析，指出了误差存在的原因，并给出了修正算法，计算结果表明，修正后的等效焓降局部算法模型可以在热力系统有不太大的局部变化情况下减少计算误差。此外，对热力系统不同疏水利用方式的效率比较，为热力系统的节能改造提供定量数据的支持。     

粘弹性边界在流固耦合系统动力分析中的应用

将粘弹性人工边界应用于重力坝—地基—库水系统的地震反应分析中,分析了系统在水平地震荷载作用下的响应,并与传统的无质量地基模型和无限地基模型进行比较,粘弹性边界模型所得结果与无限地基模型非常接近,而无质量地基模型的计算结果偏大。通过比较不同地基范围下粘弹性边界对坝面加速度和动水压力分布的影响,得出了在采用粘弹性边界时地基范围取1.5H坝高即可满足要求。尽管考虑库水可压缩性增大了坝面动水压力,但却减小了坝面加速度响应。     

基于等效热降法的WGGH系统节能最优化研究

为定量计算WGGH系统回收烟气低品位热量的节能效果,并分析其对汽轮机排挤抽汽等效热降的最大化问题,针对带有疏水冷却器回热系统的特点,对传统等效热降表达式进行了修正,并使用效能-传热单元数法计算WGGH系统凝水加热器的换热量,与修正后的等效热降公式结合建立了WGGH系统排挤抽汽的等效热降表达式,利用该表达式可以计算出当机组工况为100%THA和75%THA时,最佳凝水分流系数分别为0.10和0.12,可以降低机组发电煤耗0.49 g/k Wh和0.38 g/k Wh。结论表明WGGH系统节能效果存在最优化问题,利用该研究方法可以有效地计算最佳的凝水分流系数。     

凝汽机组主蒸汽参数耗差分析方法的研究及其应用

主蒸汽运行参数偏差,会使得汽轮机膨胀过程线发生变化,从而对机组热经济性产生很大的影响.本文重点介绍了汽轮机热力系统简化的变工况计算方法和热力学法,对凝汽机组主蒸汽参数进行耗差分析.在应用实例中,将这两种方法分别与特性曲线法和特性试验法进行了比较,计算结果表明这两种方法都具有一定的可行性.并且,可以利用热力系统简化变工况计算方法来修正汽轮机特性曲线.     

高性能比例边界有限元场地动力模型研究

针对厂房-基础-地基动力相互作用的时域数值分析,建立有效合理的地基无限域计算模型。采用基于加速度脉冲响应函数的高性能比例边界有限元,结合真实的地基开挖参数,针对地基无限域相互作用力的求解进行了分析,并对比粘弹性人工边界模型与核电规范模型,研究了高性能比例边界有限元模型的工程适用性。结果显示该模型在保证精度的前提下,有效降低了卷积运算量,数值稳定性好,对基坑开挖的参数敏感性高,具有良好的工程实用前景。     

滑带控制型边坡地震稳定性分析

针对滑带控制型边坡动力稳定性问题,提出了一种基于滑带局部强度折减下的完全动力有限元分析方法,根据地勘资料在基岩和滑体间建立薄层单元模拟滑带,以滑带最后塑性屈服附近点作为整体安全系数关注点,以可能形成滑动通道的局部贯通点作为局部安全系数关注点,采用粘弹性人工动力边界,在静力折减应力场的基础上进行同等程度下的动力折减,根据关注点动力位移拐点进行动力失稳判断。实例应用结果表明,该方法合理、有效。     

一种有效的感应器辅助设计方法

1前言感应器设计是以电磁场理论的分析、计算为基础的。由于电磁场分布的数学模型比较复杂 ,在工程设计中 ,基本上是采用先将磁场分布的数学模型理想化 ,然后再根据经验系数进行修正的方法。由于修正系数多为经验数据 ,其适用范围有一定的局限性 ,而对感应器的参数设计要求则随着用户的不同需要经常变化。感应器的两个主要指标———品质因素Ｑ和一定频率下的等效阻抗经常会出现令人不满意的偏差。尤其是等效阻抗的偏差过大 ,将会导致设备无法达到额定功率状态。作为专业设计生产单位 ,每个月都要设计几套非标准感应器 ,若经常返工既浪费时…     

等效焓降法与常规热平衡法在热力系统的计算分析

文中分别采用常规热平衡法和等效焓降法,以N600-24.2/566/566型超临界机组为研究对象,在充分考虑系统中的各项漏汽做功损失的前提下,对机组进行整体定量计算。结果表明:用于热力系统整体计算的等效焓降法与常规的热平衡法得到的结果一致。     

燃气轮机工质普朗特数的计算方法

燃气轮机工质的传热计算和温度场分析,需要计算得出工质的定压比热容、动力黏度、导热系数和普朗特数。介绍了混合气体普朗特数的计算方法,给出了湿空气的上述参数的修正方法和计算结果,得出标准烟气的计算修正结果,并采用REFPROP数据库和实验数据分别对湿空气和烟气的计算结果进行了验证。结果表明,采用此普朗特数计算方法和修正方法,结果的相对偏差在工程上是可以接受的,该方法可以用来计算绝大部分燃气轮机工质的普朗特数。研究成果可为燃气轮机工质的传热计算和温度场分析提供参考。