基于拓扑优化的变参数桥梁结构优化设计

以第十四届全国大学生结构设计竞赛赛题《变参数桥梁结构模型设计与制作》为依托,综合应用拓扑优化、形状优化和尺寸优化等设计方法,探索在限定空间、随机静止荷载和运动荷载组合条件下,满足结构强度、稳定性和位移变形要求的竹制桥梁结构模型。对于左右对称并叠加动荷载的加载情况,优化得到的结构模型质量为290.2g,测点最大位移ε₁=-2.642mm;左右不对称同时叠加动荷载加载情况下,优化得到的结构模型质量为294.2g,测点最大位移ε₂=-2.823mm。结果表明：对变参数桥梁结构模型进行拓扑优化设计能够避免结构发生失稳破坏,同时可大幅降低试错成本。     

顶煤破坏与工作面推进速度研究

使用RFPAR数值计算软件对某矿21121工作面巨厚煤层进行数值模拟。从结果来看,工作面模型的支承压力有较大的侧倾,顶煤在运动和破裂过程中的层状和周期效应更明显,顶板的旋转效应很重要。因此基于对这些运动和断裂特性的理论分析,得出“在顶煤破坏和断裂释放之前经历的最大变形和断裂过程是初始压缩和塑性变形区”的结论。该研究结论可为开采厚煤层顶部提供理论参考。     

基于等效结构应力法的塔吊焊接节点疲劳寿命评估

为了评估塔式起重机焊接节点焊缝处的疲劳性能,以QTZ25塔式起重机为例,利用有限元软件Ansys建立了包含焊缝细节的塔臂焊接节点模型.将模型导入FE-SAFE疲劳分析软件中,通过等效结构应力法完成了网格不敏感结构应力的转换,结合疲劳设计主S-N曲线,对塔臂焊接节点疲劳寿命进行了分析.结果表明:塔臂焊接节点焊缝处所能承受...     

岩质矿坑边坡稳定性分析及加固治理效果评价

为研究矿坑边坡重整过程中的现状稳定性,采取相应加固措施进行治理,通过对长沙恒大童世界矿坑边坡BC～FG段共5个边坡进行现状边坡及加固后的数值模拟,通过对其应力松弛带的判断,采用节理控制来模拟其可能的破坏模式,通过强度折减法计算,获得其稳定安全系数.发现矿坑各边坡现在稳定状态处于欠稳定～稳定状态,现状边坡存在不同种类的破...     

常见网架(壳)破坏模式剖析与治理措施探讨

对水泥行业中网架(壳)在设计使用年限内发生的破坏模式进行了总结,提出了土建支撑结构损坏、杆件失效、螺栓失效和围护结构破损四种破坏模式,并对相关原因进行了分析,分别提出了相应的治理措施。同时提出了设计建造与使用建议:土建支撑结构设计时应考虑车辆、堆料的冲击荷载,设计时考虑适量安全系数;使用中应将车辆运载工具避开混凝土柱与梁,避免对支撑结构造成破坏;设计时应确保螺栓球螺孔的方向与位置,安装网架时应制定合理的施工方案,避免杆件产生初弯曲;当采用对接焊缝连接杆件时,应严格保证焊接质量,保证焊缝满足计算与构造要求;檩条、压型钢板等围护结构在使用中极易生锈与破损,设计时应合理考虑围护结构所受荷载;压型钢板固定时应采用密封性较好的材料;使用过程中应定期对破坏的檩条与压型钢板进行更换或加固。     

多弱层边坡破坏机理分析及形态优化

为了探讨多弱层边坡变形破坏机理,以某露天矿北帮边坡为例,综合分析以往勘探资料及研究成果,确定岩土体物理力学指标推荐值,并建立典型工程地质模型剖面。借助有限元软件分析边坡破坏机理,利用极限平衡法计算边坡稳定系数,并进行边坡形态优化。结果表明：多边坡破坏模式主要为沿弱层的“坐落—滑移式”滑动,易呈现多滑体滑动,弱层为破坏主控层;设计边坡稳定性沿弱层(1)(2)滑动存在不足,沿弱层(3)～(6)滑动存在富余;自上而下进行边坡角度优化,提出陡帮开采,提高煤炭回收率。     

岩石切削过程中破坏机制的离散元分析

利用离散单元方法(DEM)对两种不同属性的花岗石样本模型进行了切割模拟,通过调整不同的切削参数计算并分析了岩石切削过程中的切削力、切削深度、切削比能及切削力倾角的变化规律,从细观上探讨了临界切深对岩石脆性破坏模式和塑性破坏模式及其转变的影响,指出了当切削深度逐渐增大时,破坏模式依次从塑性破坏模式到过渡破坏模式最后转变为脆性破坏模式,同时切削力倾角并不随切削深度变化。将离散单元法分析的结果与实际实验进行了比较,表明该方法是合理的。     

花岗岩热损伤抗拉强度和声发射特征试验研究

针对核废料处置库、地热开采工程、煤炭地下气化等地下工程围岩结构高温稳定性问题,研究花岗岩在25～700℃加热后的抗拉强度变化和声发射特征,并分析花岗岩的微裂纹损伤特征和宏观破坏模式。试验结果表明：试样的应力时间曲线表现为明显的近线性增长和迅速破坏特征,应力近线性增长速率随温度增加先缓慢上升后下降;花岗岩的抗拉强度随温度增加不断减小,其中在300～400℃抗拉强度下降最快;随温度增加声发射b值波动更为剧烈,声发射累计振铃计数在不同温度下也表现出差异性增长特征,声发射能量随温度总体上是不断减小的,声发射事件数水平和出现频率在高温条件下显著增大;随温度增长裂纹出现越早,裂纹损伤应力门槛比值则是先减小后增大;花岗岩破坏模式在不同温度下均是以主裂纹为主,断裂面的粗糙度、不平整度随温度不断增大。     

含弱夹层边坡张拉破坏演化模拟过程分析

边坡上缘张拉开裂是露天边坡破坏的普遍现象,为模拟某矿含弱夹层边坡拉张破坏过程,采用有限元法,基于Mohr-Coulomb破坏准则,通过二次程序开发加入此破坏准则模型,进行模拟分析。从第一主应力、变形来看,模拟过程能够很好模拟含弱夹层边坡拉张破坏过程,通过计算表明该种方法可行。该种模拟方法可为模拟含弱夹层边坡后缘裂缝深度、带裂缝边坡岩土体失稳力学机理研究提供借鉴。     

跳回失稳研究

本文以单元形函数作为单位分解函数，位移间断用富集节点的附加自由度表示，建立了允许单元内部位移非连续的统一位移场函数。结合粘结裂纹模型，研究了结构从延性到脆性失稳的特性以及引起脆性破坏的影响因素。数值计算表明：增加脆性指数可以提高结构的承载稳定性；初始预制缝可以增加结构延性但会降低极限承载力。