动力有限元

摘要： 本文采用隐式动力有限单元法研究了不同的边坡角度和边坡高度对地形放大效应的影响,并以位移峰值放大系数为衡量地震动放大效应的标准,计算了不同边坡角度和边坡高度条件下的地震响应,在此基础上对模型关键监测点的输出波形以及位移峰值放大系数的变化趋势进行了分析,获得了不同监测点处的地震动时程曲线,揭示了坡角和坡高对单体边坡地震动放大效应的定量作用规律.数值结果表明,相同高度处坡面监测点的水平向位移峰值放大系数大于坡内监测点的,地形放大效应在水平方向具有趋表效应.由于坡面存在入射波和反射波的叠加,因此竖直向位移峰值放大系数的最大值出现在坡体内部.

摘要： 打桩施工过程会对周围建筑物及环境产生一定影响.对打桩施工的影响机理及沉桩过程模拟进行理论分析,并结合上海地区河道陆域范围内某新建厂房项目,运用孔穴扩张理论及动力有限元法,计算分析打桩施工对邻近河道的影响.动力有限元的计算结果表明,打桩施工对河道护岸影响较小,且与孔穴扩张理论的计算结论基本一致.同时提出预防和减轻打桩施工影响的设计、 施工、 监测措施,可为类似工程提供借鉴.

摘要： 本文以广东台山核电和辽宁红沿河核电厂两座国内首次建设的核电抗震Ⅰ类物项取水隧洞工程作为工程背景,通过确立相应的结构抗震设防目标,进行二维和三维静、动力有限元分析,计算结构在静、动力作用下的应力和变形、隧洞接缝位移等.综合抗震计算方法系统提出了核安全级取水隧洞的抗震设计理念、方法及抗震措施.在我国核电抗震Ⅰ类物项取水隧洞工程建设领域,本项研究具有重要的理论和实践意义.

摘要： 为掌握钢架与玻璃钢顶板组成的轻型刚性棚洞在落石冲击下的力学性能和破坏模式,以实际工程中的轻型刚性棚洞结构为原型,利用动力有限元方法,对落石冲击下的轻型刚性棚洞的冲击行为进行研究。为分析不同情况下落石冲击行为的异同,考虑设立4种工况对计算结果进行对比,探讨不同工况对落石冲击下轻型棚洞结构的影响。结果表明:(1)随着落石冲击能量的增加,受冲击部位力学响应更加明显,但其它部位影响较小,说明落石冲击下结构的受力是局部力学响应;(2)在结构自重作用下,就高速铁路隧道限界而言,本次的轻型刚性栅洞的不利受力部位在钢架与纵梁结合部位,其次是玻璃钢顶部。

摘要： 为研究隧道楔形分段掏槽爆破方法的减振效率,基于岩体微差破岩理论,推导楔形分段掏槽爆破参数的确定方法,并运用LS-DYNA3D程序对楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破时爆破近区应力波传播过程及质点振动速度进行仿真计算分析,结合数值模拟结果和工程实际情况,开展楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破现场对比试验,结果表明:楔形分段掏槽爆破中炮孔底部有效应力峰值和压缩破坏深度分别约为楔形常规掏槽爆破的1.64倍和1.66倍,槽腔更易达到设计深度;模型中岩体顶面和背面平均减振效率分别达到11.53%和22.45%,但侧面平均减振率仅0.21%;楔形分段掏槽爆破方法可将掏槽爆破振动强度降低30%以上,且施工效率略有提高.%The aim of this research is to study the vibration reduction effect of stepped V-cut blasting (SV-cut)in tunnel blasting. Firstly,the method for determining SV-cut blasting parameters are provided based on the rock millisecond blasting theory. Secondly,numerical computation models for both traditional vertical V-cut blasting(V-cut)and SV-cut blasting are established using the explicit dynamic finite element program LS-DYNA3D. Finally,combined with numerical simulation results and engineering practice,in-situ contrast blasting experiments and vibration tests using both V-cut and SV-cut blasting were performed. The results of the study indicate that the peak Von Mises stress and compression damage range at the bottom of the cut cavity for SV-cut blasting are 1.64 times and 1.66 times larger than that for V-cut blasting,respectively,which results in a more complete cut cavity with SV-cut blasting. At the top and back side of the model,the vibration reduction effectiveness of SV-cut blasting is up to 11.53%and 22.45%,respectively;however,the vibration reduction effectiveness is only 0.21% at the lateral side. SV-cut blasting can not only enable perfect blasting drivage but can also reduce the vibration intensity induced by cut hole blasting by at least 30%.

摘要： 为了解落石冲击下拱形护桥明洞的力学响应特征,以高铁双线拱形护桥明洞为研究对象,采用动力有限元方法,分析质量为2000 kg的球形落石,从50 m垂直高度处沿不同方向冲击结构顶部跨中时结构的力学响应.研究表明:冲击过程中结构的受力不利部位与冲击前自重作用下相同,上部结构的拱顶、拱脚内侧、边墙墙脚外侧和下部结构桩基的柱顶内侧和柱脚外侧等部位是受力不利部位,且桩基的外侧立柱受力要大于内侧立柱;冲击过程中结构荷载效应变化率以垂直冲击最大,沿结构纵向45°次之,沿结构侧向45°最小;在本次计算范围内,所设计的拱形护桥明洞结构最大应变率小于1×10-3s-1,属准静态力学范围,落石最大侵彻缓冲层深度为0.9m,而设计的缓冲层厚度为2 m,同时最大、最小应变值均在材料极限应变范围内,说明结构可以承受本次分析工况下的落石冲击;经缓冲层将落石冲击力传递到结构顶部的冲击荷载主要集中在拱顶中部,宽度占结构顶部总宽度的16.7％,拱顶中部承受了整个冲击荷载的44.9％.%In order to learn of the mechanical responses characteristics of arched protection shed of bridge under rockfall impaction,the action effects of structure are analyzed by dynamic finite element method.The results show that:1) The parts of the superstructure such as crown top,inner side of arch springing and outside of sidewall feet and the substructure's pile foundation top and foot joint bear large load both before and after rock-fall impaction;and the load on outside piles are larger than that inside piles.2) The magnification rate of the load effect along vertical direction is larger than that 45° along vertical direction;and that 45° along lateral direction is the smallest.3) The maximum strain rate of the structure caused by rock-fall impaction is less than 1 × 10-3 s-1,which is within the range of quasi-statics scope;the maximum rock-fall penetration depth into buffer layer is 0.9 m,while the design buffer layer is 2 m in depth;the maximum and minimum strain of the structure are within the limit scope of material,which shows that the structure can bear the rock-fall impaction.4) The impaction load acting on the structure top mainly concentrates on the central part of the crown top whose area takes 16.7％ of the whole top while bearing 44.9％ of the impact load.

摘要： Taking a typical reinforced concrete-faced grouted rockfill dam (CFGRD) in Zhoushan of China as study object,the dynamic non-linear constitutive model is established by considering the non-linearity of material,the structural interaction and the seismic uncertainty to evaluate the seismic safety of dam.The dynamic sensibilities of dam-foundation system and key parts of dam are calculated with dynamic FEM,and a comprehensive dynamic response field distribution is obtained.The research results show that the upstream anchorage system of CFGRD is extremely sensitive to seismic wave,and its working status has a controlling effect on the seismic performance of dam structure.%以舟山地区某典型钢筋混凝土面板灌砌石坝为研究对象,考虑坝体复杂分区引发的材料非线性、分区间的接触性态及地震波激励的非确知性,建立动力非线性本构模型,并采用动力有限元法,对坝体-基岩系统整体及关键部位动力敏感性进行分析计算,得到较为全面的动力响应场分布.研究结果表明,面板灌砌石坝的上游锚固体系对于地震波激励极为敏感,且其工作状态对大坝主体结构的抗震安全性能具有控制作用.

摘要： 为了解落石冲击下拱形护桥明洞的力学响应特征,以高铁双线拱形护桥明洞为研究对象,采用动力有限元方法,分析质量为2000kg的球形落石,从50m垂直高度处沿不同方向冲击结构顶部跨中时结构的力学响应。研究表明:冲击过程中结构的受力不利部位与冲击前自重作用下相同,上部结构的拱顶、拱脚内侧、边墙墙脚外侧和下部结构桩基的柱顶内侧和柱脚外侧等部位是受力不利部位,且桩基的外侧立柱受力要大于内侧立柱;冲击过程中结构荷载效应变化率以垂直冲击最大,沿结构纵向45°次之,沿结构侧向45°最小;在本次计算范围内,所设计的拱形护桥明洞结构最大应变率小于1×10-3s-1,属准静态力学范围,落石最大侵彻缓冲层深度为0.9m,而设计的缓冲层厚度为2m,同时最大、最小应变值均在材料极限应变范围内,说明结构可以承受本次分析工况下的落石冲击;经缓冲层将落石冲击力传递到结构顶部的冲击荷载主要集中在拱顶中部,宽度占结构顶部总宽度的16.7%,拱顶中部承受了整个冲击荷载的44.9%。

摘要： 地震作用下水库大坝的坝坡失稳、坝体填土及坝基液化是大坝安全分析的重点.通过拟静力法对大坝抗滑稳定性进行复核计算,用三维动力有限元分析坝体和覆盖层液化可能性.研究结果表明:坝体最小抗滑稳定系数均大于1.2,抗滑稳定系数符合规定要求;坝基覆盖层动孔压力和液化度极值分别为394.08 kPa和51.8％,坝基不存在液化问题.7度地震时,面板出现最大压应力为16.56 MPa(面板中部),面板开裂可能性较小.

摘要： 本文以一简支梁为例,比较了采用动力学有限元计算的频率值和理论解得到的频率值,从比较中发现了一个现象:即不管划分多少单元,动力有限元算出来的最后两阶频率与精确解之间都相差巨大,从建立有限元法的运动方程和定解条件入手,并从数值拟合的角度详细分析了误差产生的原因.作者建议在采用结构动力有限元计算杆系结构动力反应时应该对最后两阶自振频率进行相应的处理或者采用比较完善的频率精确解求解技术.

摘要： 为了验证和校核大型爆炸波模拟装置主体结构初步设计的可靠度与合理性,在初步设计的基础上，采用动力有限元法进行了计算分析，获得了径向位移、径向速度、径向加速度、环向应变等相关峰值参数和时程曲线，计算结果表明：由等效静载法初步设计选取的模拟装置主体结构参数是安全合理的。同时，计算结果也为大型爆炸波模拟装置主体结构工程设计提供了翔实的数值依据。

摘要： 为了获得大型爆炸波模拟装置的钢筋混凝土端墙及扶壁结构动力响应特点，确定结构设计是否安全，采用动力有限元法对该结构进行了计算分析，获得了端墙表面中心的位移、速度、加速度、等效应力、等效应变等关键峰值参数。研究结果表明：所设计的钢筋混凝土端墙及扶壁结构是安全的，且安全系数较大。

摘要： 目的：对地震作用下的边坡稳定性进行合理的分析评价。方法：考虑边坡岩土体材料的动力特性以及地震特性，利用动力有限元时程分析方法对边坡在地震荷载作用下的动力特性进行分析。结果：采用最小平均安全系数对某具体工程加坡进行计算，结果证明该分析方法是可行的。结论：为地震作用下边坡工程设计工作提供一些有益的参考。

摘要： 采用岩土工程专业软件Geo-slope对某核电站取水明渠导流堤工程进行抗震稳定性分析。运用极限平衡法及动力有限元两种方法分析导流堤在地震作用下的稳定性，得出其在地震作用下的稳定安全系数及相应滑动面的位置。从安全系数可以看出，在SL1地震动作用下各工况导流堤的稳定安全系数均大于1，说明导流堤处于稳定状态；在SL2地震动作用下，安全系数出现小于1的情况，说明在极限安全地震动作用下(万年一遇)，导流堤会出现滑动破坏。本分析可为类似工程提供设计依据。

摘要： 结合路基粉土在循环荷载下的动力特性试验,提出动回弹模量与累积变形的预估模型.通过动力有限元分析并与现场实测相比较,研究在列车荷载作用下铁路粉土路基的动应力响应.建立列车在运行条件下铁路粉土路基长期沉降的计算方法,探讨列车速度、轴重、轴载次数以及道床、路基参数等对路基长期沉降的影响.研究表明:当线路平顺性较差且路基压实系数不高时.铁路粉土路基的长期沉降随列车速度提高线性增大,随轴载次数增加先快后慢增长,且列车轴重越大或路基压实系数越低,沉降速率越快;当粉土路基压实系数较低时,适当增加道床厚度或提高路基压实系数均能显著减小路基长期沉降;在列车动载下铁路粉土路基的长期沉降存在一个"临界影响深度",路基压实系数越低.影响深度越大.

摘要： 传统的拟静力法和安全系数时程分析法在评价地震边坡稳定性时存在一定的局限性。本文首先在提出准确的评价地震边坡稳定性所必需的因素基础上，建议对地震边坡稳定性分析方法重新进行分类。根据动力有限元程序FLAC3D分析得到的边坡在地震作用下的破坏机理和破裂面的位置和性质，提出基于拉—剪破坏的动力有限元时程分析法和有限元强度折减动力分析法。第一种方法将FLAC3D计算得到峰值加速度时刻的动应力施加到静力情况下边坡上，采用动力分析得到的拉—剪破裂面，结合极限平衡法求解地震边坡安全系数；第二种方法考虑了拉—剪破坏的有限元强度折减动力分析法，是完全动力有限元方法。最后通过算例分析验证了新方法的可行性，为地震边坡安全系数计算提供了一种新的思路。

摘要： 本文介绍了钢筋混凝土有限元分析的基本原理，利用大型动力有限元程序对广州造纸厂100m烟囱定向爆破倒塌过程进行了力学分析和仿真。仿真计算的结果与真实倒塌过程非常接近，说明通过适当地选取计算参数和计算模型，可以对特殊环境条件下的复杂破坏过程进行模拟分析和仿真。

摘要： 以西安地铁2号线和6号线运营对钟楼台基的振动影响为背景，研究地铁运行振动作用下钟楼台基的动力响应规律。根据铁科院提供的可用于计算的列车荷载施加在轨道仰拱结构上，得到土层和台基中的振动响应。采用ABAQUS软件对地铁列车荷载作用下不同运行工况、不同加固方案下的隧道-加固桩-土体-台基体系进行了三维有限元计算，对西安地铁2号线和6号线在采取不同运行方式和加固措施下对台基的振动响应进行了计算和对比分析，从而得到各运行方式和加固措施下的振动效果。文中的研究方法为研究列车振动对邻近建筑的影响预测提供了重要参考。

摘要： 以西安地铁2号线和6号线运营对钟楼台基的振动影响为背景，研究地铁运行振动作用下钟楼台基的动力响应规律。根据铁科院提供的可用于计算的列车荷载施加在轨道仰拱结构上，得到土层和台基中的振动响应。采用ABAQUS软件对地铁列车荷载作用下不同运行工况、不同加固方案下的隧道-加固桩-土体-台基体系进行了三维有限元计算，对西安地铁2号线和6号线在采取不同运行方式和加固措施下对台基的振动响应进行了计算和对比分析，从而得到各运行方式和加固措施下的振动效果。文中的研究方法为研究列车振动对邻近建筑的影响预测提供了重要参考。

摘要： 本发明涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，该建模方法基于有限元单元节点构建胎面花纹有限元三维网格模型，通过MATLAB编程与AutoCAD二次开发技术并结合HyperMesh软件操作，实现了由胎面花纹二维结构设计图直接生成轮胎有限元三维网格模型，省去了构建胎面花纹三维几何造型的繁琐步骤，大幅提高了建模效率，同时保证了有限元网格单元的高质量特性。本发明由胎面花纹二维结构设计图通过建模程序自动生成轮胎花纹有限元三维网格模型，建模效率比传统方法提高了一倍以上，建模过程科学高效，具有很大的应用价值，并且为子午线轮胎复杂胎面花纹有限元自动建模技术的探索提供了新的思路。

摘要： 本发明公开了一种活塞销孔的有限元网格圆整方法，用于将活塞有限元网格中，单一直径，且直径为R的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，其包括：1)以上述销孔有限元网格的轴线为Z轴构建坐标系；2)利用三角函数关系确定销孔有限元网格的喇叭口段中，各处有限元网格节点的坐标。该有限元网格圆整方法能够将活塞有限元网格中单一直径的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，利于提高有限元分析的精度。本发明还公开了一种活塞有限元分析方法，其应用了上述活塞销孔的有限元网格圆整方法，避免了销孔上朝向活塞内部的喇叭口由软件自动生成，提高有活塞的有限元网格中销孔的喇叭口处的网格精度，利于确保该活塞有限元分析方法的精度。

摘要： 多体动力学和有限元显式动力学联合仿真车辆碰撞过程的方法及系统，包括：获取多体动力学的仿真车辆模型；进行多体动力学的车辆碰撞仿真分析，进而得到其运动姿态信息；将运动姿态信息作为输入控制信息，添加到有限元非线性瞬态动力学的模型中，进行显式动力学分析；根据车辆的显式动力学仿真结果确定车辆碰撞损伤程度，作为汽车碰撞远程无人定损的仿真依据。本发明兼顾了多体动力学计算时间短和显式动力学计算结果精度高的特点，获得汽车仿真碰撞分析的结果，作为远程无人定损的仿真依据。

摘要： 本发明公开了一种基于abaqus有限元软件的切石机基础有限元建模及动力仿真分析方法，abaqus有限元软件包括前处理、求解和后处理三大步骤。前处理主要是有限元建模及网格划分；求解是对已建好的有限元模型进行计算；后处理则是对计算结果进行分析、处理。本发明分析方法简单，以切石机基础建立有限元模型，为有限元模拟达到预期的研究效果，能够得到精确地仿真数据。

摘要： 本发明提供一种基于逆有限元与有限元方法的结构状态监测及载荷识别方法，包括：选用适配的逆壳单元对板壳结构进行离散；基于mindlin板理论计算每个逆壳单元的膜应变、弯曲应变以及剪切应变；在逆壳单元的上下表面选取应变测量点，并在应变测量点上粘贴应变传感器实时测量应变，得到应变测量数据；基于应变测量数据，计算每个逆壳单元的膜应变以及曲率；基于最小二乘方法构造泛函，对节点自由度求导，得到逆壳单元的类刚度矩阵和载荷矩阵并组装，赋予恰当的边界条件，计算结构的位移场；利用有限元方法构建的位移场与加载力向量之间的关系，并利用Tikhonov降低应变采集和位移重构产生的误差，实现对结构的状态信息的监测和载荷信息识别。

摘要： 一种基于有限元超收敛性的静电场光滑有限元数值算法。输入数据，所述数据为数值数据；根据节点编号和节点坐标，对所有节点按照节点序号顺序循环，并判断其是否为内部节点；当节点为内部节点时，确定重构点附近的单元集合，计算重构点附近超收敛点坐标和超收敛点原始梯度，以此计算多项式展开和重构梯度，所述内部节点为至少预设数目的单元的共同节点；当节点不为内部节点时，确定重构点附近的单元集合，计算不同单元中重构点的梯度和重构点梯度平均值。本发明提出了一种高精度、高效率的静电场光滑有限元数值计算方法，在保证计算效率的前提下，极大改善了静电场梯度计算的精度与收敛速度。

摘要： 本发明涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，该建模方法基于有限元单元节点构建胎面花纹有限元三维网格模型，通过MATLAB编程与AutoCAD二次开发技术并结合HyperMesh软件操作，实现了由胎面花纹二维结构设计图直接生成轮胎有限元三维网格模型，省去了构建胎面花纹三维几何造型的繁琐步骤，大幅提高了建模效率，同时保证了有限元网格单元的高质量特性。本发明由胎面花纹二维结构设计图通过建模程序自动生成轮胎花纹有限元三维网格模型，建模效率比传统方法提高了一倍以上，建模过程科学高效，具有很大的应用价值，并且为子午线轮胎复杂胎面花纹有限元自动建模技术的探索提供了新的思路。

摘要： 本发明公开了一种活塞销孔的有限元网格圆整方法，用于将活塞有限元网格中，单一直径，且直径为R的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，其包括：1)以上述销孔有限元网格的轴线为Z轴构建坐标系；2)利用三角函数关系确定销孔有限元网格的喇叭口段中，各处有限元网格节点的坐标。该有限元网格圆整方法能够将活塞有限元网格中单一直径的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，利于提高有限元分析的精度。本发明还公开了一种活塞有限元分析方法，其应用了上述活塞销孔的有限元网格圆整方法，避免了销孔上朝向活塞内部的喇叭口由软件自动生成，提高有活塞的有限元网格中销孔的喇叭口处的网格精度，利于确保该活塞有限元分析方法的精度。

摘要： 多体动力学和有限元显式动力学联合仿真车辆碰撞过程的方法及系统，包括：获取多体动力学的仿真车辆模型；进行多体动力学的车辆碰撞仿真分析，进而得到其运动姿态信息；将运动姿态信息作为输入控制信息，添加到有限元非线性瞬态动力学的模型中，进行显式动力学分析；根据车辆的显式动力学仿真结果确定车辆碰撞损伤程度，作为汽车碰撞远程无人定损的仿真依据。本发明兼顾了多体动力学计算时间短和显式动力学计算结果精度高的特点，获得汽车仿真碰撞分析的结果，作为远程无人定损的仿真依据。

摘要： 本发明提供一种不同风压等级下的动力学响应有限元分析法，所述方法包括以下步骤：根据台风数据，基于高斯风场时间历程，得到基于JT变换的非高斯脉动风场时间历程；对不同风压等级下的塔线体系进行动力学分析；通过概念建模得到铁塔与架空导线的线体模型，添加瞬态分析模块；对铁塔及导线进行固定约束；施加非高斯风载荷，得到非高斯风场下导线的摆动情况；施加自重载荷、不同风压等级的风载荷，得到被研究模型在不同风压等级下的动力学响应规律。本发明在建立塔线体系的线体模型的同时能够得到塔线体系中不同位置处的变形情况，且模拟过程相对简单且易于实现。