含凹坑压力管道受轴向弯矩时的极限载荷分析

采用ANSYS有限元分析软件对含外壁凹坑的压力管道受轴向弯矩时的极限载荷进行了研究,建立了压力管道有限元模型,检验了有限元模型的计算结果。研究结果给出了管道结构塑性区扩展过程,分析了凹坑几何尺寸对管道极限载荷值的影响规律,结果表明,有限元模型计算结果与实测值比较吻合。     

Comparison of cohesive zone elements and smoothed particle hydrodynamics for failure prediction of single lap adhesive joints

This research investigates the use of a meshless smoothed particle hydrodynamics (SPH) method for the prediction of failure in an adhesively bonded single lap joint. A number of issues concerning the SPH based finite element modelling of single lap joints are discussed. The predicted stresses of the SPH finite element model are compared with the results of a cohesive zone based finite element model. Crack initiation and crack propagation in the adhesive layer are also studied. The results show that the peel stresses predicted by the SPH finite element model are higher and the shear stresses are lower than those predicted by the cohesive zone finite element model. The crack initiation and propagation response of the two models is similar, however, the SPH finite element model predicted a lower failure load than the cohesive zone finite element model. It is concluded that the current implementation of SPH method is a promising method for modelling cohesive failure in bonded joins but requires further development to allow for interfacial crack growth and better stress prediction under tensile loading to compete with existing methods.     

JCOE预弯成型工艺理论分析与有限元计算

首先介绍了JCOE预弯成型的重要性,并对预弯成型进行了深入分析,运用弹塑性理论,确定出理论分析的数学模型,然后运用有限元分析软件对常用材料X80的预弯成型进行有限元模拟,对模拟结果进行了分析,最后将有限元模拟结果与理论计算结果进行了对比,证明了理论分析具有实际应用价值,为JCOE预弯成型的工业化应用奠定良好的基础。     

Finite element modeling of curing of epoxy matrix composites

A two‐dimensional finite element model is developed to simulate and analyze the mechanisms pertaining to resin flow, heat transfer, and consolidation of laminated composites during autoclave processing. The model, which incorporates some of the best features of models already in existence, is based on Darcy's law, the convection–diffusion heat equation, and appropriate constitutive relations. By using a weighted residual method, a two‐dimensional finite element formulation for the model is presented and a finite element code is developed. Numerical examples, including a comparison of the present numerical results with one‐dimensional and two‐dimensional analytical solutions, are given to indicate the accuracy the finite element formulation. Moreover, using the finite element code, the one‐dimensional cure process of a laminate made of 228 and 380 plies of AS4/3501‐6 unidirectional tape is simulated and numerical results are compared with available experimental results. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 103: 2310–2319, 2007     

固体推进剂螺旋压伸挤出过程流变模型建立

在对固体推进剂的螺旋压伸过程进行研究的基础上,探究了一种新型的固体推进剂流变模型的建立方法,即采用最小二乘法拟合基于毛细管流变仪测试所得数据,得到初步固体推进剂流变本构模型,利用Polyflow有限元仿真软件模拟毛细管流变仪测试过程,对流变本构模型参数进行修正,确定最终的推进剂流变本构模型.通过实验数据拟合与有限元模拟...     

严寒地区冻融混凝土内钢筋应力滑移模型及OpenSEES有限元模拟

在严寒地区冻融混凝土与钢筋局部粘结滑移模型的基础上,基于冻融混凝土内钢筋沿锚固长度的受力机理分析及迭代过程分析,建立了冻融混凝土内钢筋应力滑移计算方法,提出了冻融混凝土内钢筋的应力滑移关系骨架曲线。基于有限元计算软件OpenSEES,将推导的冻融混凝土内钢筋应力滑移关系曲线嵌套于零长度截面单元,并将该单元应用于梁柱纤维模型,对3根既有的冻融钢筋混凝土框架柱进行模拟,与试验结果进行对比分析。结果表明,冻融钢筋混凝土柱有限元模型的模拟结果与试验结果的符合程度良好,从构件层次验证了推导的冻融混凝土内钢筋应力滑移关系曲线具有较好的精度和可靠性。研究成果可为严寒地区冻融混凝土内钢筋应力滑移推导及有限元模拟提供理论参考。     

基于非线性本构关系的有限元计算复合材料层合板的强度

复合材料的桥联模型本构理论考虑了基体材料的非线性特性.本文根据联模型理论编制出用户自定义材料库程序,与有限元软件ABAQUS实现接口,以方便地分析计算复合材料层合板结构的非线性响应与极限强度问题.在限元计算中荷载采用逐步加载的方式施加,最终得到复合材料层合板极限坏时的内力包罗图和应力应变曲线.有限元模拟的结果与桥联模型解析解结果吻合得很好,并且与实验结果相一致.     

基于有限元形状优化方法实现等强度梁的探讨

为了应用有限元形状优化方法,获得材料力学中简支梁的等强度梁结构,我们首先建立简支梁的平面有限元模型,进行形状优化,得到了平面等强度梁的结果;然后建立三维简支梁的有限元模型,计算得到形状优化的三维等强度梁结果.将材料力学中等强度梁与有限元形状优化结果比较可知,两者结论一致.进而,如果选择不同的优化区域则可以得到不同的结果.这说明应用有限元形状优化方法建立等强度梁,可以方便学生理解材料力学等强度梁的内容,激发学习兴趣.     

Effects of equivalent beam element on the in-plane shear performance of 3D stochastic fibrous networks

The stochastic fibrous network structure in papers, nonwovens, and fibrous tiles have been used and studied widely. The connections in stochastic fibrous networks not only transmit loads between fibers but are also crucial to the mechanical performance of the networks. In this study, a finite element model for three-dimensional (3D) stochastic fibrous networks is built and the connections are treated as equivalent beam elements. Subsequently, the in-plane shear performance of 3D stochastic fibrous networks is investigated. The stress–strain curve and failure analysis obtained from the finite element model agree with the experimental results, thus validating the finite element model. Our simulation suggests that the connections between fibers are crucial on the macromechanical performance of the networks, especially when the damage accumulation is dominated by connections. Flexible connections increase the energy absorption capacity of the material significantly. The diameter of the connecting beam not only affects the strength and modulus of the network, but also changes the elasto-plastic behavior of the network.     

基于Abaqus的双裂纹不同间距对裂纹扩展速率的研究

扩展有限元法是近年经过大量运用的,在传统有限元的范围中求解不连续问题一种有效计算方法,它是基于单位分解的思想,在计算不连续问题时加入跳跃函数。以ABAQUS为平台,基于扩展有限元方法 (XFEM),以含双穿透型裂纹的有限宽板受横向拉伸载荷为力学模型,建立相应的裂纹尖端应力的有限元模型,研究焊接接头区域不同间距双裂纹相互作用对裂纹扩展速率的影响。结果表明:双裂纹间距的的大小并没有对裂纹的扩展速率产生影响。     

裂缝性地层井壁稳定研究

通过对裂缝性地层井壁稳定开展研究,利用离散元模型与有限元模型对井壁井眼稳定进行分析,得出利用离散元方法是基于剪切破坏而没有考虑岩块松散(井眼扩大),虽然大多数情况下坍塌确实是有剪切破坏引起的,但是在高压差作用下,井眼扩大也会造成很严重的问题。而利用有限元模型研究裂缝性地层井壁失稳和井眼膨胀。但是因为假设条件的不同,计算误差也偏大。但如果能合理的选取适合的边界条件,还是能满足工程计算的需要。     

微型桩抗拔承载特性的数值模拟分析

开展微型桩抗拔承载特性的现场载荷试验,通过建立微型桩三维有限元数值分析模型。在利用现场载荷试验资料反演有限元计算参数和验证有限元模型合理性基础上,探讨桩长、桩径、二次注浆和水平荷载等因素对微型桩抗拔性能的影响规律。结果表明:三维有限元模型适于微型桩的抗拔承载特性分析,接触系数Ri为合理模拟不同注浆施工工况提供了有效途径,数值模拟得到的相关结论对优化抗拔微型桩设计有积极的指导作用。     

基于有限元分析的轮胎胎圈耐久性能优化

以新开发的175/70R14半钢子午线轮胎为研究对象,针对胎体帘布反包端点裂口问题建立有限元仿真模型。根据有限元分析结果提出增大胎体帘布反包端点高度的改进措施。结果表明,增大胎体帘布反包高度能够有效改善胎圈裂口现象,提高胎圈耐久性能;有限元分析结果与试验结果有很好的一致性。     

U形管固有频率的有限元计算方法

对采用ANSYS有限元软件计算U形管固有频率的方法进行了详细的介绍,并将计算结果同实验数据和工程常用简化方法进行了比较,得出了如下结论:有限元计算方法更为精确;Moretti-Nguyen三跨简支子系统计算方法与TEMA方法同有限元计算方法相差较大,全系统的方法同有限元计算最为接近;当R/l较小时,端跨长度变化对U形管固有频率可能产生很大影响,在一定的参数范围内可近似地按多跨直管对U形管进行近似。     

轮胎橡胶材料裂纹开裂方向的研究

用断裂力学的方法分析了二维板状试样轮胎橡胶材料的裂纹扩展特性。建立了二维轮胎橡胶材料的有限元模型，用应变能密度这个参数模拟了试样承受单向拉伸时裂纹的扩展方向。模型中考虑了橡胶材料的非线性和不可压缩性，以及断裂奇异单元的收敛性。通过有限元分析，得出了橡胶材料单向拉伸时的裂纹扩展方向，并将计算结果与试验结果进行比较，两者吻合得很好。实验证明：应变能密度是解决橡胶断裂问题的一个有效参数。     

环焊缝含不同心缺陷压力管道的极限载荷分析

针对环焊缝含不同心缺陷的压力管道,建立有限元模型,计算管道的极限载荷.在有限元计算结果的基础上,将极限载荷拟合为管道直径、壁厚及缺陷大小的函数.数值验算表明,拟合关系公式在管径从500 ～ 900 mm,壁厚从6～10 mm,不同心量从1°～10°范围内具有很高的精确度.     

负压空气橡胶隔振器静态特性研究

设计了一种基于负压空气和帘线-橡胶复合气囊的全新低频隔振器,建立了有限元分析模型,得出的静态力学特性与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性;同时,研究了不同负压腔室压力大小下的特性曲线。结果表明,负压空气橡胶隔振器具有良好的低频隔振特性。     

RC结构二维非线性有限元分析模型的探讨

由于钢筋混凝土结构组成材料的特殊性,在有限元分析过程中,材料本构模型特别是混凝土的材料模型对分析结果的合理性和准确性有很大的影响。对RC结构的二维有限元分析(2D-FEA)的钢筋、混凝土的材料本构模型的合理选取进行了探讨,通过RC平板和单层剪力墙的二维非线性有限元分析,分析结果与试验结果符合较好,得出文中所探讨的材料本构模型能较好地模拟RC结构的非线性特性。     

机械密封用挤压成型金属波纹管应力及轴向刚度的有限元分析

研究挤压成型波纹管机械密封中波纹管的轴向刚度及应力状态,将有限元计算与采用工程实际经验公式的计算结果和该波纹管的试验结果进行了比较。同时通过建立的波纹管有限元模型,分析了外压作用下波纹管结构对波纹管的应力状态的影响。     

温度变化对复合材料双面搭接接头拉伸强度的影响分析

介绍了复合材料三种连接方式之一——胶接。对双面搭接接头进行了有限元建模,在不同的高温环境下进行拉伸试验,运用相关的失效准则,分析判断复合材料胶接接头的破坏形式,确定温度对破坏形式的影响。通过试验,验证了分析的正确性,对复合材料胶接接头的强度校核及设计改进有重要的指导作用。