地震下单桩动力响应的有限元模拟

采用ANSYS结构分析软件建立了三维有限元实体模型,计算了地震作用下桩—土动力相互作用体系的动力反应,分析了体系的加速度反应、位移反应、桩身应变、桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力和桩土间接触压力等,并探讨了桩土刚度比、上部荷载等参数对桩—土相互作用体系的影响。     

船撞作用下斜桩基础动力响应研究

东海大桥100MW海上风电示范项目中风机采用斜桩基础,必须考虑船撞作用。本文利用有限元方法,研究了斜桩基础在船撞作用下的动力响应。模拟不同工况,研究船舶吨位、船舶速度、倾斜角、桩径、桩周土体等因素对桩基的动力响应的影响。研究表明:船舶吨位和船舶速度对斜桩的动力学响应影响最大;桩的倾斜角会影响最大桩项位移,最优倾斜角约为10°;在既定的土质条件下,桩径增大到某一值后,桩基动力响应基本不变;土体较软时,桩身的最大应力较小,但最大桩顶位移较大。因此,进行斜桩设计时,必须在理论分析的基础上,选取合适的倾斜角与桩径。本文研究结果对斜桩基础在考虑船撞作用下的设计和施工有一定参考价值。     

飘浮体系斜拉桥全桥船撞动力响应数值模拟

为研究考虑重力和斜拉索力的桥梁-船撞计算模型在船撞作用下的响应,以及探讨有无重力和斜拉索力情况下的桥梁船撞响应区别,以典型的飘浮体系斜拉桥为原型,建立了全桥船撞有限元模型,并计入了重力和斜拉索力的影响.此外,还建立了不考虑重力和斜拉索力的全桥模型和单塔模型用作比较.在船撞作用下,对不同工况的船撞力和桥梁结构关键部位的响应值进行了比较,并着重分析了有无重力和斜拉索力情况下各响应值的区别.研究表明,在考虑重力和斜拉索力的情况下,P-△效应对主塔的影响十分显著;重力和斜拉索力对船撞力、承台位移、桩基础弯矩和剪力等响应的影响不大;单塔模型和全桥模型的各响应值有一定区别.研究结果对今后桥梁结构在船撞作用下进行安全设计时的数值模拟有一定的参考意义.     

高速铁路路基动力响应有限元分析

根据高速铁路列车对路基结构运行的特点,结合路基结构形式,基于弹塑性本构关系,利用有限元软件MIDAS/GTS,选取模型参数,建立轨道-路基体系的三维有限元计算模型,对轨道和路基动力特性进行研究,分析路基在高速铁路列车振动荷载作用下的变形特性,以及路基动位移和动速度随路基深度变化的动力响应特性,并找出其规律性,对高速铁路路基设计具有重要的指导意义.     

季节性冻土区铁路路基动力响应模拟

为了研究列车荷载作用下季节冻土区铁路路基的动力响应规律,采用ABAQUS有限元软件建立京哈铁路路基模型,平衡初始地应力,并以此为基础,对单次列车荷载以及长期列车作用下的高铁路基进行动力响应数值模拟分析。结果表明,在单次列车、列车长期荷载作用下,对比不同时期路基的位移场、应力场变化情况,得出季节性冻土区夏季温度较高时,单次列车荷载下路基表面竖向位移、速度、加速度、应力值均大于冬季,在相同深度处各值的衰减程度也大于冬季;同一时期单次列车荷载与列车长期荷载分别作用下,单次列车荷载作用下的路基竖向位移与应力等值大于列车长期荷载作用下的结果。     

车辆荷载下沉管隧道动力响应有限元分析

依托宁波甬江沉管隧道工程,利用MIDAS GTS NX软件建立沉管隧道三维有限元模型。采用非线性弹簧模拟接头,选取影响接头刚度的主要部件,依据各部件材料特性对接头各向刚度进行取值。通过对路床网格节点添加线性变化的荷载来模拟车辆行驶,对管节及接头产生的动力响应进行分析。结果表明,有限元计算结果与理论计算结果得到的管节中点竖向位移幅值接近,说明有限元模型的可靠性;江中段管节中点竖向位移较岸边段大,靠近岸边的接头两端竖向位移差较中间接头大;车辆荷载下沉管段最大主应力的最大值出现在沉管段北端的顶板处,且靠近岸边的接头剪力和弯矩大于中间接头,需要重点监测。     

数值试验模拟边坡动力响应

依靠ANSYS软件的辅佐运用FLAC岩土软件,对不同高度边坡进行了地震响应分析,抓住动力反应三量中的位移和加速度做重点研究,通过对位移和加速度模拟得到的时程曲线分析,得出地震波从底部传到坡顶需要一定的时间,提出目前动力反应三量放大系数等值线的不妥之处,探讨了建立同时刻的动力反应三量放大效应时程等值线的意义。     

设备振动引起的结构动力响应及其有限元分析

对某大厦内的立体车库进行了振动测试,根据测试结果及有限元分析计算,探讨了由于设备振动引起的结构振动规律,为该大厦的隔振提供了依据.     

基于刚度与变形的船撞力基本动力模型

基于撞击力大小与船艏撞深的关系,提出了一种新的桥梁船撞动力荷载模型,以区别于以往将船撞荷载作为静力荷载的考虑方法,有利于考虑船撞荷载的动力效应,方便于有限元计算分析。     

摩擦阻尼式剪力墙的有限元动力分析

用有限元法编制了结构动力反应分析程序,比较了加与不加阻尼器两种开缝剪力墙之间的动力反应差异。结果表明,摩擦阻尼式剪力墙在延性、耗能及动力反应上都明显好于其他形式的剪力墙,这种剪力墙体系为结构抗震作了第二道防线,使得结构在地震中将损害减至最小。     

大型输电塔地震动力响应三维有限元分析

以旋喷水泥短粗墩基础替代输电塔常见的筏式基础可以简化施工方法、缩短建造周期、节约造价。对旋喷水泥短粗墩基础的输电塔进行地震动力响应分析,地基的边界条件采用透射边界进行处理,采用三维有限元方法建立输电塔的三维整体有限元模型,计算输电塔在地震力作用下的动力响应。同时计算了筏式基础输电塔的地震动力响应。二者结果对比说明,采用旋喷水泥短粗墩基础替代大型输电塔常见的筏式基础是可行的。     

框架结构爆破倒塌的有限元仿真

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序,对一栋多层框架结构的爆破拆除过程进行了动态仿真,仿真计算结果与实际倒塌过程基本一致,说明只要通过适当的选取计算参数和计算模型,可以通过有限元方法对这类复杂的倒塌破坏过程进行模拟分析和动态仿真,能够做到对倒塌过程的定量分析,在优化爆破方案的同时降低了工程风险。     

液固两相饱和介质动力分析的一种显式有限元法

以经典的Biot液固两相饱和介质动力理论为基础，建立了以固相位移和液相移为未知量的液固两相饱和介质动力分析的一种有限元法。该显式方法克服了隐式方法需要求解联立方程组的缺点，具有节省计算机内存空间和计算时间的优点，可以方便地应用于求解大自由度和介质非线性问题。算例分析表明，该方法具有较高的计算精度。     

钢筋混凝土烟囱减震有限元分析

为降低大震下钢筋混凝土结构的刚度,以减轻结构物的地震灾害,采用在筒壁上开竖缝的方法,研究其对抗震性能的影响。对不同竖缝宽度、长度及不同数量的钢筋混凝土烟囱,用有限元法进行了对比分析,得出了些结论供工程参考。     

岩质边坡开挖过程模拟的动态有限单元法

 借鉴流形元的思想,提出三维岩质边坡开挖过程模拟的动态有限单元法。该方法在模拟边坡开挖过程中,建立有限元网格时仅需考虑结构面和复杂地形,而不用考虑开挖面的位置;开挖面信息仅作为动态参数在计算过程中实时输入,大幅度降低了前处理的难度。该方法根据几何拓扑判断,计算确定单元中的保留域和开挖域。运用常规有限元的位移插值模式,组装整体刚度矩阵和荷载向量,并运用加密高斯点法完成数值积分。其中,整体刚度矩阵来源于保留域,开挖域则提供开挖荷载。编制相应的计算程序,并将其应用于小湾孔雀沟料场边坡的开挖仿真分析中,通过该方法计算结果与常规有限元法计算结果进行对比,证明该方法的有效性。该方法的最大优点在于前处理简单,能运用于复杂边坡、洞室的快速开挖仿真和体型优化分析中。     

多支撑水平系杆索力求解的有限元法分析

结合拱桥系杆结构与受力特点,基于能量变分原理,构造出能够综合考虑抗弯刚度和边界条件和弹性支承影响的高精度索结构单元,同时结合频率法进行拱桥索力测试的基本原理,在获取系杆结构的各阶自振频率基础上,提出了一种求解系杆索力的有效算法,并且编写了相应的matlab计算程序进行验证。     

脱硫塔结构的有限元分析及动力简化计算

利用有限元方法对某电厂烟气脱硫吸收塔进行结构计算分析,得到塔体的频率、振型等动力特性,然后对塔体结构建立等效简化地震反应分析模型.分别对实体模型和简化模型输入地震波,进行动力分析,研究塔体结构的抗震性能,数据比较表明:实体模型与简化模型的地震反应吻合较好.建议在设计脱硫吸收塔结构时可采用此简化方法对其进行地震作用的计算分析,以满足工程设计的实际需要.     

广义有限元法对动态裂纹扩展的数值模拟

介绍了一种分析平面动态裂纹扩展的有效方法，无需网格重新划分。利用Shepard公式、可视准则、标准有限单元的形函数，构造出在裂纹处不连续的单位分解函数。利用白定义函数基，构建在覆盖上的局部逼近空间。结合这两者，可形成非连续的广义形函数，进而引入位移的不连续性，它与标准有限元法可很好衔接。利用推广的Newmark方法求解动态非线性的裂纹扩展问题；利用基于能量平衡原理的虚拟扩展区域积分方法求解动态应力强度因子，在求解该区域积分时，引入了一个新的辅助函数，改善了数值精度与稳定性。     

大型地下洞室群地震响应分析的动力子模型法

 水电站地下洞室群埋深大,在动力分析时若将模型建至地表将使网格规模庞大,不利于分析效率的提高。提出适合于大型地下洞室群地震响应分析的动力子模型法。该方法将大范围、粗网格的地下地震波动场计算与小范围、细网格结构动力计算分开,分别建立粗网格和细网格模型进行分析。首先,根据深部基岩的地震波传播特性,采用幅值线性折减的方法对地表加速度时程向基岩深处推算,得到在模型底边界的加速度时程,再输入模型可算得大范围的地震波动场。其次,把结构计算模型边界节点放入波动场计算模型中插值,可获得计算模型边界条件,最后,完成地震荷载的输入。算例表明,推算所得模型底部加速度时程考虑工程具体条件,比规范规定的单一折减系数更能反映实际工程的地下地震动特性。同时,在地下洞室的地震响应分析中,地震波过早被地表反射或不考虑地震波的反射,都会对计算结果造成误差,动力子模型方法能够在保证计算结果精确性的同时,使细网格的计算模型不建至地表自由面,可显著缩减网格规模,提升动力计算效率。