穿越断层埋地管线反应数值模拟——建模中的几个具体问题

讨论了地震断层作用下埋地管道有限元分析模型的几个具体问题。建议将穿越断层的埋地管道反应数值模拟问题分解为两个步骤,它们分别是基岩运动作用下覆盖土层的反应分析(步骤A)和断层引起的地面永久变形作用下埋地管道的反应分析(步骤B)。在后者的分析中,取出埋地管道与周围土体建立管土体系模型,并将管道和土体分别模拟为薄壁型空间结构和实体均匀介质,管道、土体及管土间的接触均采用有限元技术建模和分析。对于管土体系有限元模型中涉及到的一些问题,如力学分析模式、计算域的确定、断层运动的施加、管道与土体本构模型的选择、管土接触问题的处理、管土体系初始应力场的确定、管道破坏模式及判断准则等进行了简要分析和讨论。     

混凝土板墙加固后墙片与剪力墙性能的对比研究

首先通过3个墙片的水平低周反复伪动力试验,对比研究了混凝土板墙加固后墙片与剪力墙的承载力、耗能能力等各项抗震性能.由于试验条件的限制,试验仅对比研究了120 mm混凝土剪力墙与双面60 mm混凝土板墙加固后墙片的抗震性能.在试验基础上,利用有限元软件建立合理的计算模型,将计算结果与试验结果进行了对比分析;利用该计算模型...     

非均质软基上桶形基础承载性能有限元分析

作为海洋平台的基础部分,桶形基础不仅承受海洋平台结构及自身重量等竖向荷载的长期作用,而且往往还遭受波浪等所产生的水平荷载及力矩等其它荷载分量的作用.因此,确定软基上桶形基础在竖向荷载(V)、水平荷载(H)和力矩(M)等共同作用下的承载特性,建立其在复合加载模式下的破坏包络面,并进而依此评价海洋平台基础及地基的稳定性,是...     

热采井套损机理及套管强度优化设计

我国稠油资源丰富,然而稠油热采井套管损坏现象普遍存在,且有越来越严重的趋势,提高热采井套管寿命是稠油开采过程中迫切需要解决的问题。分析了热采井套管损坏主要原因,认为高温引起的强度变化、油层出砂亏空、固井质量差、隔热措施不利及套管本身材质问题都有可能引起热采井套管损坏。采用有限元分析软件ANSYS计算了不同隔热措施、不同注汽温度、不同注汽压力、不同套管材料及壁厚条件下套管应力分布规律。计算结果表明,为减少稠油热采井套管损坏,采用隔热措施较好的油管可以明显降低套管上的等效应力,同时在套管柱设计过程中应优选低弹性模量、厚壁套管。提出了VonMises等效应力对比高温屈服强度的校核新方法,为稠油热采井套管强度设计提供依据。     

方中空夹层钢管混凝土受力性能研究

以空心率、名义含钢率、长细比、内钢管径厚比为主要参数,利用有限元软件ANSYS对方中空夹层钢管混凝土柱在轴力和水平荷载作用下进行了非线性有限元计算,以考察不同影响因素对方中空夹层钢管混凝土柱实际受力性能的影响。试验表明：与普通方钢管混凝土柱相比,方中空夹层钢管混凝土柱承载力有了明显的提高,刚度也有所提高。名义含钢率和长细比是方中空夹层钢管混凝土柱设计的主要影响因素,实际工程中要严格控制这两个参数。方中空夹层钢管混凝土柱达到极限荷载后,仍表现出良好的延性和后期变形能力,其受力性能明显优于方钢管混凝土柱,是一种优良的结构形式,它能够满足人们对现代结构安全性和适用性的要求。     

基于ANSYS对车用全复合材料CNG气瓶的安全研究

基于车用全复合材料CNG气瓶近年发生爆炸事故和定期检验中合格率偏低,主要问题在于气瓶内胆存在裂纹、开裂等缺陷。应用ANSYS有限元软件对现役全复合材料气瓶进行模拟,采用自上而下的建模方法,对全复合材料CNG气瓶进行建模,计算、分析全复合材料CNG气瓶在工作压力、试验压力、爆破压力下的应力、应变分布。模拟计算结论为现役全复合材料CNG气瓶出现的裂纹、开裂等缺陷与内胆材料强度不足和气瓶结构设计密切相关。全复合材料CNG气瓶的设计制造阶段要充分考虑内胆材料强度,合理选材,进一步完善气瓶瓶身与瓶阀过渡区域的结构设计,提出改进检验工艺方案。     

Age- and Sex-Specific Thorax Finite Element Model Development and Simulation

Objective: The shape, size, bone density, and cortical thickness of the thoracic skeleton vary significantly with age and sex, which can affect the injury tolerance, especially in at-risk populations such as the elderly. Computational modeling has emerged as a powerful and versatile tool to assess injury risk. However, current computational models only represent certain ages and sexes in the population. The purpose of this study was to morph an existing finite element (FE) model of the thorax to depict thorax morphology for males and females of ages 30 and 70 years old (YO) and to investigate the effect on injury risk.

Methods: Age- and sex-specific FE models were developed using thin-plate spline interpolation. In order to execute the thin-plate spline interpolation, homologous landmarks on the reference, target, and FE model are required. An image segmentation and registration algorithm was used to collect homologous rib and sternum landmark data from males and females aged 0–100 years. The Generalized Procrustes Analysis was applied to the homologous landmark data to quantify age- and sex-specific isolated shape changes in the thorax. The Global Human Body Models Consortium (GHBMC) 50th percentile male occupant model was morphed to create age- and sex-specific thoracic shape change models (scaled to a 50th percentile male size). To evaluate the thoracic response, 2 loading cases (frontal hub impact and lateral impact) were simulated to assess the importance of geometric and material property changes with age and sex.

Results: Due to the geometric and material property changes with age and sex, there were observed differences in the response of the thorax in both the frontal and lateral impacts. Material property changes alone had little to no effect on the maximum thoracic force or the maximum percent compression. With age, the thorax becomes stiffer due to superior rotation of the ribs, which can result in increased bone strain that can increase the risk of fracture. For the 70-YO models, the simulations predicted a higher number of rib fractures in comparison to the 30-YO models. The male models experienced more superior rotation of the ribs in comparison to the female models, which resulted in a higher number of rib fractures for the males.

Conclusion: In this study, age- and sex-specific thoracic models were developed and the biomechanical response was studied using frontal and lateral impact simulations. The development of these age- and sex-specific FE models of the thorax will lead to an improved understanding of the complex relationship between thoracic geometry, age, sex, and injury risk.     

空投装备缓冲气囊匹配设计与仿真计算研究

目的解决缓冲气囊的研制周期长、成本高而设计效果却不够理想的问题。方法针对这个问题,对缓冲气囊的着陆缓冲过程进行解析建模,然后通过参数的无量纲化,将缓冲气囊的解析计算模型转化成无量纲动力学模型。借助缓冲气囊参数匹配图,根据试验需求对气囊缓冲系统进行匹配设计,然后采用有限元方法对气囊缓冲系统进行建模分析。结果搭建了气囊跌落缓冲试验系统,进行了气囊跌落缓冲试验,通过试验验证了参数匹配方法的有效性,并利用试验数据对有限元仿真计算结果进行了验证,配重平台最大加速度和气囊最大压强的误差分别为1.6%和3.1%。结论有限元仿真的精度可以满足分析要求,基本反映了实际的气囊缓冲特性。     

地质滑坡条件下不同因素对油气管道危险性影响分析

地质滑坡对油气管道的安全运行危害很大。建立横向滑坡管道有限元模型,分析管道的力学行为和极限状态,研究了滑坡位移、滑坡规模、埋深和土质等因素对管道变形和应力的影响,为可能滑坡地区管道的设计、施工和维护提供理论依据和技术参考。     

基于有限元与极限平衡分析的露天矿边坡角优化

为保证露天边坡的安全稳定,提出用有限元与极限平衡综合分析法分析其稳定性并优化边坡角。利用数值分析软件ABAQUS模拟出边坡潜在滑动面和张裂缝的位置,再根据极限平衡法计算出不同边坡角下的安全系数值,绘制安全系数随边坡角的变化曲线,最后得到安全稳定条件下的最终边坡角的优化值。采用该方法对某露天矿的边坡进行优化,最终边坡角由原设计的53.5°提高至55.4°,能同时降低剥离工程量,保证边坡的稳定性。