框架结构基准有限元模型的理论及试验

讨论了框架结构基准有限元动力分析模型,给出了基于振动试验结果建立钢结构框架基准有限元模型的步骤.首先讨论了优化算法的基本原理,随后介绍了优化算法中的两种基本算法,零阶算法和-阶算法,最后通过一个钢结构框架的实例,验证了基于优化算法建立有限元基准模型的有效性.经振动试验结果验证的框架结构有限元基准模型,反映了框架结构的真实动力行为,可作为该框架结构各种复杂响应分析、健康监测以及损伤识别的基准.     

再生混凝土低矮剪力墙抗震性能有限元分析

基于再生混凝土低矮剪力墙抗震性能试验结果及分析的基础上,通过非线性有限元软件MSC.Marc(2011)对6片再生混凝土低矮剪力墙进行了数值模拟并得到了构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线及各墙体的初始刚度、极限承载力、位移延性系数等.有限元模型中墙体及钢筋采用分离式有限元模型进行建模,其尺寸均按照试验实际尺寸确定.数值模拟结果与试验结果对比分析表明应用有限元软件MSC.Marc(2011)可对再生混凝土低矮剪力墙的设计及抗震性能研究提供参考和依据.     

复合材料层合板低速冲击后剩余压缩强度研究

应用有限元显式算法计算层合板冲击后压缩强度(CAI值)。建立实体单元与cohesive界面单元相结合的层合板有限元分析模型。首先进行层合板受离面低速冲击中损伤过程的数值模拟,再以该步分析结果(损伤状态)作为初始损伤,进行面内压缩下层合板破坏过程数值模拟。从而实现了层合板从冲击损伤到冲击后压缩破坏的全过程分析。模型应用面内和层间损伤逐渐累积的算法。通过不同加载速率下的分析,考察了显式算法在准静态CAI计算中的可用性。冲击损伤特征、冲击后压缩破坏特征及CAI的计算值与试验结果有良好的一致性,表明文中所采用的模型、算法与损伤处理方法是合理的。     

黏土中吸力式桶形破坏包络面数值模拟研究

为了应用高级土体本构对黏土中的吸力桶基础进行完整的有限元模拟,以建立吸力桶基础的破坏包络面,利用有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下固结黏土中的吸力桶基础离心机试验,对比试验结果验证了使用硬化土(H S)本构模型的有效性;通过径向滑移试验进行了大量的有限元分析,进一步研究了竖向力(V)水平力(H)弯矩(M)空间的破...     

基于无网格有限元方法的心磁场计算仿真研究

利用无网格有限元方法求解毕奥-萨伐定律来计算电流偶极子源在任意形状均质容积导体外产生的磁场分布.通过毕奥-萨伐定律计算容积导体外产生的磁场分布须先得到整个媒质中的电流密度分布,依据相应的边界条件,采用无网格有限元方法求解媒质容积导体有限元模型中各节点的电势;通过对电势求梯度得到媒质内部的电流密度分布;媒质内部感应磁场分布的各个分量可通过对电流密度进行数值积分计算来实现.为了验证提出的无网格有限元方法的有效性,在单层均质球模型上进行了仿真研究,并将该方法应用于从核磁共振成像(MRI)得到的真实形状的心脏-躯干心脏模型上,取得了令人满意的计算结果,表明了算法的有效性及其在心磁图(MEG)和磁场分布(MCG)上的潜在应用前景.     

某型数控车床床身结合面有限元建模及参数优化识别

在数控车床动态试验数据的基础上，应用有限元理论建立了机床床身底座结构的动力学模型，并应用有限元分析软件ANSYS5．7的参量化设计语言APDL(Ansys Parametefized Design Language)编制床身底座结构有限元分析的命令流，利用软件提供的优化模块(Design Optimizer)对结合面线性弹簧-阻尼单元的刚度值进行了参数优化识别。由此所建立的有限元模型较好地反映了机床的动力学特性，所获得的各阶固有频率计算值与动态试验的结果十分接近，最大相对误差不超过5％。因此，基于上述有限元动力学模型及动特性计算的结果，对于该型数控车床结构的进一步动态优化设计提供了重要的参考依据。     

基于荷载试验数据修正桥梁结构有限元计算模型的研究

以浙江省长兴县上莘大桥为对象,采用一般方法建立桥梁分析的初始有限元计算模型,根据桥梁交工验收荷载试验采集的静、动载试验数据,通过建立考虑变形、频率及振型等静、动力信息的多目标函数对初始有限元模型进行修正,得到能够反映桥梁结构真实状况的基准有限元模型.修正后基准有限元模型计算结果与不同静载试验工况下实测数值、动载试验工况下实测振动频率、模态等响应结果进行了对比,结果表明:利用桥梁荷载试验实测数据对桥梁有限元计算模型修正后,有限元计算模型计算结果与荷载试验实测响应结果均能保持一致,利用荷载试验数据修正桥梁结构有限元计算模型是可行的.     

复杂组合结构的有限元模态分析

目的　建立某大功率柴油机机体 +曲轴组合结构的有限元模型 ,并对其进行有限元模态分析 .方法　应用动态子结构法建立有限元模型 ,用虚拟材料来模拟其结合面的动态性能 .结果　计算出前 5阶固有频率和主振型 ,与试验结果比较吻合 .结论　说明所建机体 +曲轴组合结构的有限元模型正确 ,为其下一步的动力学仿真研究奠定了基础     

Oldroyd-B流体的解耦有限元算法

建立了求解稳态Oldroyd-B流体模型的有限元算法.为了降低该流体模型的耦合性和有限元方程的求解规模,考虑将Oldroyd-B流体模型解耦为Stokes方程和本构方程.对于Stokes问题,使用加权最小二乘有限元方法求解;而对于含有对流项的本构方程,则采用具有较好数值稳定性的流线迎风Petrov-Galerkin(SUPG)方法求解.针对本构方程的非线性特点,利用迭代算法将其进行线性化处理.分析了解耦有限元解的先验误差估计.通过粘弹性Oldroyd-B流体在管道内的流动问题,验证了算法的有效性和收敛性.     

整体预应力板(梁)柱体系模型振动台试验模型相似关系及其实践

通过模型振动台试验，以整体预应力板(梁)柱体系的人工质量模型为例，对动力特性试验和有限元计算结果进行对比分析，介绍了模型设计、制作应满足的量纲理论、相似关系及其在试验中的具体应用．     

钢管混凝土组拼管拱面外屈曲参数分析

以福鼎山前大桥空间有限元模型为基础,分析了影响钢管混凝土组拼管拱面外屈曲的主要参数,包括横撑布置形式、横撑刚度、拱脚约束情况、截面含钢率和混凝土弹性模量。有限元分析结果表明,横撑布置形式、横撑刚度和截面含钢率对钢管混凝土组拼管拱面外屈曲影响很大,但混凝土强度等级和拱脚约束对其影响很小。     

夹杂薄板扩展有限元分析

扩展有限元法在分析不连续问题中体现了比常规有限元法的优越性,能够分析规则夹杂的应力问题.然而实际夹杂大都是不规则的,为此,本文通过引进Mum-ford-Shah模型分割不规则夹杂,利用其水平集函数跟踪不规则夹杂的边界,对于任意形状夹杂建立扩展有限元的附加函数.另外,在网格划分时,采用图像像素作为有限单元,最后列举了两个实例.计算结果表明,该方法能够分析多个任意形状夹杂的应力,与常规有限元法比较,该方法的分析结果是精确的、可行的.     

钢纤维混凝土动态本构模型及其有限元方法

利用改进的BP神经网络,以钢纤雏混凝土的分离式霍普金森压杆试验数据为训练样本,建立了钢纤维混凝土的隐式动态本构模型。以显式动态有限元软件ABAQUS／Explicit为开发平台,采用FORTRAN语言编写了材料用户子程序VUMAT,将神经网络表达的材料动态本构模型嵌入到有限元计算中,实现了冲击荷载下钢纤维混凝土结构响应的数值模拟。算例显示,建立的本构模型和相应的有限元方法是有效的。     

双曲拱桥荷载横向分布计算的探讨

阐述了4种双曲拱桥的荷载横向分布系数常用计算方法,即弹性支承连续梁法、弹性支承连续梁法的简化算法、刚性横梁法和有限元法.以一座单跨双曲拱桥为工程背景,采用4种方法计算荷载横向分布系数,并与实测值进行对比分析.研究表明,采用刚性横梁法和有限元法计算的荷载横向分布系数与实测值最为接近,建议对于宽跨比小于0.5的双曲拱桥(窄桥)采用刚性横梁法计算荷载横向分布系数,而有限元法适用于双曲拱桥的精细分析.     

有粘结预应力FRP筋混凝土梁受弯有限元模拟

采用有限元软件ABAQUS对预应力FRP筋混凝土梁受弯性能进行模拟。通过降温法施加预应力,忽略预应力筋与混凝土之间的粘结滑移。在收敛度差调整到3%、线性受拉损伤值dt的峰值取为0.9时,模拟结果与他人的试验结果比较基本吻合。     

多层砌体填充墙框架结构的非线性有限元分析

采用ABAQUS软件中非线性分析常用实体单元C3D8R模拟混凝土框架和砌体填充墙,杆单元T3D2模拟钢筋,弹簧单元SPRINGA模拟框架和填充墙体的连接,建立了有限元非线性分析模型。对4榀单跨双层和1榀单跨单层砌体填充墙钢筋混凝土框架结构模型进行了非线性有限元分析,同时将计算值与试验值进行了比较,论证了有限元分析的可行性,进一步分析了砌体填充墙对框架结构性能的影响。     

基于XFEM的混凝土三点弯曲梁开裂数值模拟研究

扩展有限元法通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使对非连续位移场的表征独立于单元边界.采用扩展有限元法对单边切口混凝土三点弯曲梁进行数值模拟,混凝土采用最大主拉应力牵引损伤开裂准则和线性软化损伤模型,并将结果与试验进行对比,验证模型有效性.结果表明,扩展有限元法模拟值与试验值在起裂韧度、失稳韧度等方面存在差异,但总体相差不大.分析认为存在的差异主要是由于混凝土梁自重、支座摩擦力等原因造成,扩展有限元可有效模拟混凝土梁在含有初始裂缝情况下从加载到失稳破坏的全过程,获得裂纹萌生、扩展的过程及破坏形态.     

预应力连续箱梁桥的动力有限元模型修正

以张家港河大桥为对象,建立主桥的初始有限元模型,基于频率指标和振型相关系数指标,定义了相比传统更合理的目标函数,利用实数编码加速遗传算法,基于环境激励模态试验的前7阶模态参数,对其初始有限元模型进行修正,并利用后3阶模态参数,对修正后有限元模型的预测能力进行评估。由修正结果和预测能力可知,采用上述指标定义的目标函数和实数编码加速遗传算法,对预应力混凝土连续梁桥的有限元模型进行修正,获得准确反映其实际动力行为的有限元模型。     

钢管混凝土桁梁管内混凝土受压应变状态

利用自制的内埋式混凝土应变计和通用有限元软件,对钢管混凝土桁梁试件受压弦杆管内填充混凝土的应变状态进行研究.试验研究结果表明,在单调加载条件下,自埋式混凝土应变计能准确测读受压弦杆管内混凝土的应变状态;混凝土应变随荷载增大呈双折线增长模式,桁梁试件破坏时混凝土受压应变达到5 000 με.当采用平面塑性梁单元对钢管混凝土桁梁进行整体分析时,不管弦杆受压还是受拉,管内混凝土均应考虑套箍效应;桁梁受压弦杆管内混凝土纵向应变有限元计算值与实测值吻合良好,桁梁试件破坏时混凝土应变处于高套箍状态.     

基于LS-SVM响应面法的基坑支护结构优化设计

由于受安全性和经济性的双重指标要求,基坑支护结构优化设计一直是基坑工程中的研究重点之一.本文结合均匀试验设计(UD)和粒子群算法优化的最小二乘支持向量机(PSOLSSVM),提出了一种基于LS-SVM响应面法的基坑支护结构优化设计方法.其中,以工程量为优化目标,以安全系数作为约束条件,首先通过UD和有限元计算高效构造学习样本,然后利用PSO-LSSVM模型的高度非线性映射能力建立学习样本响应面,并预测由Monte-Carlo模拟生成的多组随机样本结果,最后从中筛选满足全部约束条件的且目标函数值最小的样本作为优化设计最优解.通过算例分析表明,该方法优化效果明显,且具有较好的效率和精度.