塔脚板底板接触应力非线性分布及弯曲应力表达式

基于我国输电铁塔基础结构中四地脚螺栓塔脚板的相关设计规范，以及对四地脚螺栓塔脚板的有限元数值模拟，分析四地脚螺栓塔脚板与混凝土基础考虑非线性接触时，不同厚宽比下的应力场变化。利用非线性接触理论推导，得出塔脚板底板最大弯矩表达式；再结合有限元仿真结果，得出不同厚宽比下的应力计算表达式以及底板最小厚度表达式。根据相关设计规范设计其他规格实体塔脚板模型，开展有限元仿真塔脚板仿真校核。校核结果表明：所设计的塔脚板应力场分布情况与理论计算结果吻合较好，验证了四地脚螺栓塔脚板与基础接触的应力表达式具有适用性，能够通用于不同尺寸规格的塔脚板。     

塔脚板结构强度与底板接触应力分析

采用里兹法和有限元法以及试验测量对塔脚板进行分析,发现角钢与靴板间的每个连接螺栓的载荷分配并不相同,两端螺栓承受的载荷较大,中间螺栓承受载荷较小;还发现塔脚板底板与基础间的接触应力分布不均匀,离靴板近的底板接触应力大很多,而离靴板远的底板接触应力小。基于里兹法和有限元计算,推导出考虑接触应力非均匀分布的底板弯曲应力解析解和底板厚度的解析解。结果表明:塔脚板有限元计算出的结果与理论推导出的结果相接近,因此该解析解可作为有塔脚板底板厚度设计的依据。     

塔脚板劲板尺寸对底板传递力分配比的影响

现行塔脚板底板厚度规范表达式中没有包含劲板尺寸变化的效应,但塔脚板劲板的尺寸变化对底板力传递和力分配有较大影响。通过有限元数值仿真,寻找塔脚板劲板的长度、厚度、高度与底板地脚螺栓拉力向靴板和向劲板传递力的分配比,给出底板和靴板连接处最大弯矩随劲板尺寸变化的规律。对有限元数值仿真计算结果作无量纲化和回归处理,推导出包含塔脚板劲板尺寸效应的底板厚度设计表达式,该表达式的形式是在现行规范表达式前乘以包含劲板尺寸效应的函数。考虑劲板尺寸效应的底板厚度设计表达式与本文的试验结果相吻合,对工程中塔脚板的设计和应用具有指导意义。     

上海长江大桥索塔锚固区整体空间分析

运用大型有限元软件对包括混凝土基座在内的上海长江大桥整个索塔锚固区结构建立了索塔整体空间模型并进行了详细的受力分析,合理考虑了塔壁混凝土的开裂效应,分析得到了钢锚箱与混凝土塔的协同工作机理以及剪力钉的受力特性,根据计算结果提出了一些对索塔结构设计有意义的结论及建议.     

焦炭塔冷焦水流量的分析

通过动态坐标法模拟了恒速上升的液体介质界面在焦炭塔内沿塔壁爬升的动态边界工况 ,对其在壁中引起的径向和轴向二维瞬态温度场进行了有限元计算。分析表明 :70℃的冷焦水在水面下约 2 0mm处的塔壁上引起最大的内外壁温差已达到了 90℃ ,而 4 95℃的热油在油面下约 30mm处塔壁上引起的内外壁最大温差只达到4 5℃。根据冷焦水在塔壁上造成的径向温差和轴向温度梯度均明显地大于进油过程 ,确定了焦炭塔的防变形重点在如何控制冷焦阶段的热应力。建立了能直观反映进料流量、界面升速、塔壁温度场、塔壁热应力和塔体塑性应变变形等前因后果定量关系的数学模型 ,使得由美国WeilNA等人于 2 0世纪 5 0年代通过大量调查统计提出的经验性防变形骤冷因数有了清晰的理论基础。求得了塔内界面升速与塔壁轴向温度梯度的指数关系曲线 ,实测值与曲线一致 ,证明塔壁的塑性变形有一个敏感的流量范围     

调压室水位波动允许值研究

本文首先提出了调压室水位波动允许值的研究问题，接着从调节原理出发，导出了调压室水位波动允许波幅值的计算公式，确定了调压室水位波动允许值后，在实际中就可以设计并采用小于托马断面的阻抗式调压室、降低工程造价。这项研究工作具有理论和实际意义。     

汽车鼓式双向自增力式制动器底板的有限元计算及强度分析

对汽车鼓式双向自增力式制动器底板进行了有限元计算，在此基础上对制动器底板的应力分布进行了分析研究。     

汽车鼓式双向自增式力制动器底板的有限元计算及强度分析

对汽车鼓式双向自增力式制动器底板进行了有限元计算，在此基础上对制动器底板的应力分布进行了分析研究。     

薄壁高塔塔壁对塔内横梁的约束作用研究

电力工程中的脱硫吸收塔属于薄壁高塔结构,工艺要求在塔内设置一些横梁来支承专用设备.塔壁不仅对横梁提供竖向支承.还对梁端有一定的转动约束.提出约束弯矩系数β来衡量塔壁对梁转动约束作用的大小.通过大量非线性有限元计算分析,研究了荷载值大小、塔体壁板厚度、塔体半径、梁截面高度、梁截面惯性矩、塔体与横梁环向接触边长以及环向加劲肋对β值的影响.研究表明,薄壁高塔塔壁对塔内横梁端部的转动约束作用是不容忽略的.提出了计算β值的拟合公式和塔壁对内横梁约束弯矩的计算方法.     

高耸电视塔的动力特性及风振反应分析

建立了合肥塔的杆系和梁系三维空间有限元模型，进行了合肥塔的动力特性分析并比较了2种模型的差异。随后形成二维串联多自由度动力模型，模拟了合肥塔顺风向脉动风荷载，并进行风振反应分析，结果表明合肥塔顶部鞭梢效应极为明显，高振型对合肥塔风振反应的影响不可忽略。     

Coca Codo Sinclair水电站沉沙池结构设计

Coca Codo Sinclair水电站的沉沙池结构复杂、特殊,工作流量比较大.基于此,应用大型通用结构分析软件ANSYS对无拉杆和有拉杆两种池箱结构方案进行三维有限元分析,对不同结构的应力和配筋量进行比较.结果表明:设置拉杆可有效地减小沉沙池边墙及斜坡板的悬臂效应,改善结构的整体受力状态;通过对有拉杆方案的计算分析得知,在池箱两边墙的外侧、排沙孔周、中墙底部及拉杆部位均出现较大的拉应力,这些部位是沉沙池结构的薄弱部位,应在设计中充分考虑并进行处理.     

不同形状硐室拉张破裂有限元数值模拟

目的研究地下硐室开挖过程中,不同形状的地下硐室其围岩的破坏形式.方法采用可模拟拉张破裂的有限元软件,给出拉张破裂的判据,分别选取圆形、直墙拱形、长方形、梯形、半圆形硐室模型进行拉张破裂有限元数值模拟.结果得出了不同形状硐室受拉破裂的破坏形式,圆形、直墙拱形、半圆形硐室的顶部应力集中明显,接近点集中.长方形、梯形拉应力均沿顶、底边线性分布.结论由不同形状硐室的破坏形式可以看出,拉应力集中在硐室顶底部,在拉应力最大点首先开裂,开裂后应力重新分布形成新的应力集中;单元破裂后,抵抗变形和破坏的能力下降,相邻单元出现明显应力集中,加速裂纹的产生;单元破坏后不能再承受拉应力,但是可以承受压应力.     

大跨预应力混凝土箱梁锚固区局部应力研究

针对杭州湾跨海大桥70 m预应力混凝土箱梁大吨位钢索张拉时的结构安全性,用三维有限元方法建立了考虑锚具、螺旋钢筋以及孔道影响的精细分析计算模型,研究了锚固区混凝土的主应力分布状况以及传递机理,根据实测和理论分析结果对比,验证了理论分析锚固区应力的合理性和精度.研究结果表明,锚杯末端圆环形肋板与锚垫板共同参与预压力的传递,并在锚下形成两个局部承压区和横向崩裂区;最大主拉应力和主压应力均发生在锚垫板下侧局部区域;特殊锚具的锚下局部应力可以根据单锚受力条件进行验算,不需要考虑群锚的共同作用;张拉过程中锚具本身的应力远低于材料的屈服应力;锚垫板下侧的拉裂破坏是可能导致采用特殊锚具的大吨位预应力结构在钢索张拉过程中损伤的主要破损类型.     

块泽河电站拱坝有限元等效应力强度校核

有限元等效应力法是拱坝设计新规范规定的两种强度校核方法之一,也是新规范规定的拱坝强度设计标准．文中借助于有限元软件ANSYS7．1,对块泽河电站拱坝进行有限元计算及其等效应力计算,并按规范规定的相应强度标准进行校核．介绍有限元等效应力法在拱坝设计中的运用实例．     

黏弹性对沥青路面疲劳开裂的影响

建立了黏弹性三维有限元模型,对典型沥青路面结构路表及沥青层底的水平应力进行了计算,分析了荷载模式及温度对黏弹性响应的影响。结果表明:在循环荷载作用下,路表和沥青层底都经受水平压应力和拉应力的重复作用,且在路表和沥青层底分别产生少量的残余拉应力和残余压应力,这有可能是造成沥青路面从上到下或从下到上疲劳开裂的原因之一。随着温度的升高,残余应力减少,且路表产生的压应力幅值和沥青层底产生的拉应力幅值都降低。     

钢筋混凝土独立基础底板配筋的合理分布

利用有限元法分析了钢筋混凝土独立基础底板的拉应力分布,推算出底板配筋的合理分布。     

双层杆的应力分析

基于平面弹性理论，用两个任意函数表示双层杆的应力，应用最小余能原理，求出了温度变化、下杆两端受拉力及力偶作用时双层杆的应力．层间应力分布在杆件端部，当杆件较长时，双层杆的应力趋于材料力学的结果     

钢筋弯曲过程的有限元模拟

本文针对钢筋在弯曲过程中的大变形及非线性的特点,运用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了钢筋弯箍系统的有限元模型,对钢筋的弯曲过程进行了数值模拟,并分析了钢筋在不同时刻的弯曲应力变化情况。当钢筋弯曲角度接近于零时,钢筋产生的最大应力发生在与弯箍转套接触部位;随着时间的增大,与箍筋模接触部位的应力迅速增大,且应力最大值逐渐由钢筋的边缘部位向中心部位靠近。     

Three-Dimensional Exact Solution for Dynamic Damped Response of Plates with Two Free Edges

具有两自由边壁板动力学响应的三维精确解

王乐，余慕春

（中国运载火箭技术研究院，北京100076）

创新点说明：

本文提出一种计算具有两自由边和两简支边壁板有阻尼振动响应的三维精确解法。通过在本构方程中引入复阻尼模型，并假设自由边的位移函数，得到了满足所有控制方程和边界条件的精确解。通过与三维有限元结果的对比验证了三维精确解法的优越性。

研究目的：

从几何方程、本构方程和平衡方程出发，不引入任何关于位移或应力分布的假设，研究具有两自由边和两简支边壁板有阻尼振动响应的三维精确解法。

研究方法：

将控制方程写成状态空间形式，在本构方程中引入复阻尼模型，对自由边的位移进行假设，结合边界条件求解板的应力和位移分量。

研究结果：

获得了严格满足边界条件的位移和应力解，而且收敛速度快，计算时间明显小于有限元法。

结论：

本文提出的计算具有两自由边和两简支边壁板有阻尼振动响应的三维精确解法可提供严格满足边界条件的位移和应力解。通过与三维有限元计算结果的对比验证了本文方法的优越性。

关键词：三维，精确解，状态空间法，自由边界条件，响应

     

悬臂梁的有限元分析

运用有限元的思想,将悬臂梁化成若干三角形单元,考虑其单元的位移模式以及形态函数后,通过能量法,得到单元的刚度矩阵,而后对其进行整体分析,包括整体刚度矩阵的建立以及边界条件的引入等等。详细讨论了悬臂梁的位移以及应力和应变的变化情况,可以看出有限元针对此问题的收敛性很好。