边坡稳定分析的有限元强度折减法
广东建材２００６年第７期（ａ）Ｃｕ２／Ｃｕ１＝０．６（Ｆｏｓ＝０．９５）
（ｂ）Ｃｕ２／Ｃｕ１＝１．５（Ｆｏｓ＝２．０３）（ｃ）Ｃｕ２／Ｃｕ１＞２．０（Ｆｏｓ＝２．１４）图２不同条件下土坡破坏时的应变
１强度折减有限元法简介
Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ和Ｌａｎｅ［１］、Ｄａｗｓｏｎ
［２］
等学者曾利用有
限元方法分析土坡和地基的稳定性和确定最危险滑动面，计算表明采用该法所确定的最小安全系数能够保证足够的计算精度。迄今已有几种分析土工安全系数求解的有限元分析方法，最主要的是强度折减法。基于弹塑性有限元分析，强度指标折减法是Ｕｇａｉ提出的一种用来确定平面应变问题最小安全系数的方法［３］。
该法的基本思想是，土体采用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ理论，一般地，土工结构安全系数定义为
ＦＯＳ＝
ｃ＋σｎｔａｎφ
ｃｒ＋σｎｔａｎφｒ
⑴
式中，分子表示土工结构所能提供的强度，分母表示所需的强度，一般假定：
ＦＯＳ＝ｃｃｒ＝ｔａｎφ
ｔａｎφｒ
⑵
而且在有限元计算中同步变化，有限元计算时，施加重力或外荷载，用假定的土的抗剪强度参数ｃＦＯＳ和
φＦＯＳ定义如下：
ｃＦＯＳ＝ｃ
ＦＯＳ
φＦＯＳ＝ｔａｎ－１
（ｔａｎφＦＯＳ
!
#####"#####$
）⑶
式中，ＦＯＳ初始赋值可以假定很小，如０．１，便得到一个弹性问题。然后ＦＯＳ的赋值逐步增加，直到计算中
发散，即认为是临界破坏，此时前一级的ＦＯＳ即定义为安全系数，将ＦＯＳ的增量细化，可以得到更为准确的安全系数。
强度折减有限元法可以很好地应于如下几种情况的土坡稳定分析：①用结构加固了的边坡，如预应力锚杆、预应力锚索及抗滑桩加固的边坡；加筋挡墙；②涉及岩土加载（即开挖或置换）的稳定与安全评价；③受地下水位或稳态渗流和瞬态渗流影响的堤坝；及受外力作用复杂的边坡、码头；④土层复杂和几何边界条件复杂的
边坡。
２计算条件敏感性分析
为了研究各种计算条件对土坡安全系数的计算结果影响，本文的基本算例采用文献⑴中的算例４，模型如图１所示，Ｈ１＝Ｈ２＝２Ｈ３＝２Ｈ，土体计算基本参数如表所示，有限元分析采用平面应变有限元程序。
本文通过分析表明，重力加载过程对求解的安全系数并没有影响，这与Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ［２］的结论相一致。对于涉及复杂的土坡，如有软弱夹层的土提（坝）复杂的稳定稳定问题，数值方法是无可争辩的唯一可以找到最小安全系数和临界变形性状的方法，但连续介质有限元分析不能模拟在潜在破坏面上的不连续，为了提高破坏面的可视，相关技术已有报道
［３］
，如图２（ａ）、（ｂ）及（ｃ）为
边坡稳定分析的有限元强度折减法
梁珊珊
赵莉莉（广州市西关建设开发有限公司）
摘
要：本文采用有限元软件分析土坡稳定问题，着重讨论了强度折减法求边坡安全系数的方法。
关键词：土坡稳定；有限元；强度；安全系数
土体计算基本参数表
土层重度／ｋＮｍ
－３
φ膨胀角
土坡２０００基础
２０
０
０
图１基本算例（不排水分析）
Ｈ１
２Ｈ
Ｈ２
ＨＨ３Ｃｕ１
Ｃｕ２
研究与探讨
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广东建材２００６年第７期
Ｃｕ２／Ｃｕ１＝０．６、１．５和２．０时的临界破坏应变示意图，得到的安全系数分析为０．９５、２．０３及２．１４，与Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ的结果［２］基本一致，也说明了本文计算的正确性。对于Ｃｕ２／Ｃｕ１＝１．５时，同时存在两个潜在滑动面，一是贯穿于基础土层，二是存在于土层界面，这显示出了有限元分析的正确性，而传统的条分法是无法得到这一结果。３结语
本文讨论了强度折减有限元方法分析土坡稳定的分析方法，分析表明该法能有效地进行边坡稳定分析与评价，较之传统的条分法，其优点是显而易见的。●【参考文献】
⑴ＧｒｉｆｆｉｔｈｓｖａｎｄＬａｎｅＰ．Ａ．Ｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，１９９９，３９（３）：３８７－４０３⑵ＧｒｉｆｆｉｔｈｓＤ．Ｖ．ａｎｄＫｉｄｇｅｒＤ．Ｊ．．Ｅｎｈａｎｃｅｄｖｉｓｕａｌｉｚａ－ｔｉｏｎｏｆｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｉｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｃｏｍ－ｐｕｔｅｒａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，１９９６，５６（２）：２６５－２６９
⑶Ｕｇａｉ，Ｋ．Ａｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｏｔａｌｆａｃｔｏｒｏｆｓａｆｅｔｙｏｆｓｌｏｐｅｂｙｅｌａｓｔｏ－ｐｌａｓｔｉｃＦＥＭ［Ｊ］．ＳｏｉｌａｎｄＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ，１９８９，２９（２）：１９０－１９５（ｉｎＪａｐａｎｅｓｅ）
⑷张鲁渝，郑颖人，赵尚毅等．有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究［Ｊ］．水利学报，２００３，（１）：２１－２７
表１储油罐所在场地
需计算沉降土层的各土层地质情况
层编号地质构造
标贯击数Ｎ
（ＳＰＴ）层厚Ｈ（ｍ）
①人工换填土层２０２．０
②细砂１４．８４．０
⑦砂质粘性土１９３．８
⑧－１全风化花岗岩３１．８２．５
１前言
在电厂建设过程中，需建一些储油罐，以贮存电厂启动和正常运行所需油料（如锅炉启动时需用０号轻柴油），为此需建油罐构筑物，某电厂有两个２０００ｍ３的储油罐，用于储存０号轻柴油。储油罐基础质量的好坏，直接影响到座落在该基础上的储油罐能否正常安全地投入生产，关系到电厂能否正常运行。所以储油罐基础的设计和建造质量必须引起足够的重视。地基沉降是影响储油罐基础质量的重要因素，如果储油罐下地基出现过大的沉降差，容易造成罐壁圆度的改变及罐壁的局部失稳，使罐壁产生翘曲，产生局部应力集中现象，威胁储油罐安全。本文对储油罐基础的沉降计算作了分析总结，以期为储油罐基础设计提供参考。
２工程概况
电厂位于广东沿海地区，厂区储罐种类很多，本文以２０００ｍ３的储油罐为例，分析储油罐基础的沉降计算。
本场地土层由素填土、细砂、砂质粘性土、全风化花岗岩、微风化花岗岩组成，地基经处理后，罐区地基得到明显改善，场地评价地基质量良好。３沉降计算
本工程地基采用换填法处理，把素填土挖掉，用中粗砂回填，严格分层冲水振实，这样能有效减少地基的不均匀沉降。由于不均匀沉降会使油罐底板造成变形，使油罐焊缝出现抗拉破坏。所以本设计需计算罐中心及边缘的沉降量，以便控制它在规范允许的范围内。
本设计的最终变形量使用《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７－２００２）所推荐的公式计算：
Ｓ＝ψ
Ｓ
Ｓ′＝ψ
Ｓ
ｎ
ｉ－１
!Ｐ０
Ｅ
ｓｉ
（Ｚ
ｉ
α
ｉ
－Ｚ
ｉ－１
α
ｉ－１
）
其中Ｓ—地基最终变形量（ｍｍ）；Ｓ′—按分层总和法计算出的地基变形量；ψｓ—沉降计算经验系数；ｎ—
某电厂储油罐基础沉降计算的实例分析
王永丰（广东省电力设计研究院）
摘要：通过某电厂储油罐基础沉降计算实例分析，详细介绍其设计计算过程以及相应的计算结
果，得出基础沉降大小直接关系到储油罐的安全，必须引起足够重视。
关键词：储油罐基础；压缩模量；沉降计算经验系数；分层总和法""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
研究与探讨
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如何简单的区分ANSYS Workbench有限元分析中的静力学与动力学问题
如何简单的区分ANSYS Workbench 有限元分析中的静力学与动力 学问题 四川 曹文强 “力”是一个很神秘的字，是个象形字，形体极像古代的犁形，上部为犁把，下部为耕地的犁头，也形象的解释“力”含义 ，将无形不可见，不可描述的现象充分的表达了出来。 从初中物理我们就学习过，力是物体之间的相互作用，是使物体获得加速度和发生形变的外因，单独就力而言，有三个要素力的大小、方向和作用点。力学是研究物体的机械运动和平衡规律及其应用的，力学可分为静力学、运动学和动力学三部分。而今天主要是简单介绍一个静力学与动力学。 首先，静力学与动力学区别是什么？ 答案很简单，一个是“静”，一个是“动”，动静的含义就是时间的问题。故，静力学实际是在研究工程结构在静载荷作用下的弹塑性变形和应力状态，以及结构优化问题，其中的静载荷是指不随时间变化的外加载荷，变化较慢的载荷，也可近似地看作静载荷。当然 “静”动力学 静力学
实际上只是相对而言，严格地说，物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态，即加速度为零的状态，也就是平衡的状态。 对于平衡的状态阐述，牛顿第一运动定律（牛顿第一定律，又称惯性定律、惰性定律）就有一个完整表述：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。 此外，静力学的有五大公理 公理一 力的平行四边形法则：作用在物体上同一点的两个力，可合成一个合力，合力的作用点仍在该点，其大小和方向由以此两力为边构成的平行四边形的对角线确定，即合力等于分力的矢量和。 公理二 二力平衡公理：作用在物体上的两个力，使物体平衡的必要和充分条件是：两个力的大小相等，方向相反，作用线沿同一直线。 公理三 加减平衡力系公理：在已知力系上加或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 公理四 牛顿第三定律：两物体间的相互作用力，大小相等，方向相反，作用线沿同一直线。 此公理概括了物体间相互作用的关系，表明作用力与反作用力成对出现，并分别作用在不同的物体上。 公理五 刚化公理：变形体在某一力系作用下处于平衡时，如将其刚化为刚体，其平衡状态保持不变。 在有限元结构仿真里面，可简化为下流程图。 静荷载 大小、方向、作用点 输入 刚度、约束、尺寸、材料输出 位移、内力、应力
强度折减法的原理
二 抗剪强度折减系数法的理论 2．1抗剪强度折减系数法的概念 抗剪强度折减系数(SSRF ：Shear Strength Reduction Factor)定义为：在外荷载保持不变的情况下，边坡内土体所发挥的最大抗剪强度与外荷载在边坡内所产生的实际剪应力之比。这里定义的抗剪强度折减系数，与极限平衡分析中所定义的土坡稳定安全系数在本质上是一致的。 2．2抗剪强度折减系数法的具体内容 所谓抗剪强度折减技术就是将土体的抗剪强度指标C 和φ，用一个折减系数s F ，如式 (1)和(2) 所示的形式进行折减，然后用折减后的虚拟抗剪强度指标F C 和F φ，取代原来的抗剪强度指标C 和φ，如式（3）所示。 s F F C C /= （式1） )/)((tan tan 1s F F φφ-= （式2） F F fF C φστtan += （式3） 式中：F C 是折减后土体虚拟的粘聚力；F φ是折减后土体虚拟的内摩擦角；fF τ是折减后的抗剪强度。 折减系数s F 的初始值取得足够小，以保证开始时是一个近乎弹性的问题。然后不断增加s F 的值，折减后的抗剪强度指标逐步减小，直到某一个折减抗剪强度下整个土坡发生失稳，那么在发生整体失稳之前的那个折减系数值，即土体的实际抗剪强度指标与发生虚拟破坏时折减强度指标的比值，就是这个土坡的稳定安全系数。 2．3抗剪强度折减系数法的优点 结合有限差分法的抗剪强度折减系数法较传统的方法具有如下优点： （1）能够对具有复杂地貌、地质的边坡进行计算； （2）考虑了土体的本构关系，以及变形对应力的影响； （3）能够模拟土坡的边坡过程及其滑移面形状（通常由剪应变增量或者位移增量确定滑移面的形状和位置）； （4）能够模拟土体与支护结构（超前支护、土钉、面层等）的共同作用；
自补偿液体静压轴承静动态特性有限元分析
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/602032482.html, 自补偿液体静压轴承静/动态特性有限元分析 作者：佐晓波尹自强王建敏李圣怡 来源：《湖南大学学报·自然科学版》2014年第01期 摘要：对一种新型的自补偿双锥面液体静压轴承进行了理论和实验研究.介绍了自补偿双锥面液体静压轴承结构与工作原理，采用小扰动法建立了其润滑油膜的理论模型，自补偿节流公式中计入了转子移动对节流间隙的影响.采用有限元方法求解了轴承的承载力、流量、刚度和阻尼系数，通过对承载力的测试验证了模型的可行性.结果表明：自补偿双锥面液体静压轴承比同条件下固定节流静压轴承的径向承载力高，且其在较小载荷下工作时具有较高刚度. 关键词：液体静压轴承；自补偿；静态特性；动态特性；有限元；小扰动方法 中图分类号：TH133.3 文献标识码：A 液体静压轴承具有承载力大，刚度高，阻尼特性好和磨损小等一系列优点，在精密机床主轴、导轨和转台等基础设备中有着广泛的应用.节流器对静压轴承的静、动态性能具有重要影响.常用的轴承节流器包括小孔、毛细管、狭缝等固定节流器和薄膜等可变节流器，其在现有文献中有较深入的研究.Chen等[1]对毛细管节流静压轴承性能进行了理论研究，郭力等[2]则对毛细管节流的大型动静压轴承进行了实验研究， Chen等[3]以及 Nicodemus和Sharma[4]研究 了小孔节流静压轴承性能，结果均表明节流参数的选择对轴承性能具有重要影响.Sharma等[5]研究了狭缝节流轴颈轴承，指出其失稳速度比毛细管和小孔节流轴承高.郭力等[6]则提出一种圆隙缝节流静压轴承，计算表明其性能优于传统狭缝节流轴承.Singh等[7]和Brecher等[8]研究了薄膜节流多腔静压轴承的特性.Gao等[9-10]分析了一种采用PM流量控制器的新型薄膜节流静压轴承的静态和动态特性.以上类型轴承，节流器的设计、制造往往较为复杂.自补偿节流轴承不使用节流器，采用自身结构实现节流，其性能介于固定节流和薄膜节流之间.夏恒青[11]和王瑜[12]分别对自补偿液体静压轴颈轴承的节流腔结构和动态性能进行了研究.Kane等[13]将节流间隙与承载间隙设计成呈角度相交的两段，制造了一种适用于转台的自补偿静压轴承.现有文献中对自补偿轴承的报道相对较少.本文设计了一种新型的自补偿液体静压轴承，采用小扰动理论建立了轴承计算模型，并采用有限元法计算了其静、动态特性. 1自补偿静压轴承结构及其节流原理 轴承结构示意图如图1（a）所示.轴承采用双锥面形式，主轴由两个圆锥零件和一个连接块组装而成，定子上安装节流环，由节流环的外表面与转子相应配合表面形成的间隙实现润滑油的节流，因不采用传统形式的节流器，所以称为自补偿静压轴承.图1（b）所示为轴承实物
矩形板静力有限元分析
现代设计方法实验报告 题目_矩形板静力有限元分析____ 编号______10、11、12_________ 姓名_______杨操__________ 班级_______2 班__________ 学号_______20092503__________
1.题目概况 矩形板尺寸如下图1，板厚为5mm。材料弹性模量为52 E=?，泊松 210N/mm μ。根据以下情况进行讨论： 比27 .0 = 图1 计算简图 （1）试按下表的载荷约束组合，任选二种进行计算，并分析其位移、应力分布的异同。 （2）如下图，讨论板上开孔、切槽等对于应力分布的影响。 提示：各种圆孔，椭圆孔随大小、形状、数量，分布位置变化引起的应力分布变化；各种形状，大小的切槽及不同位置引起应力分布的变化等，选择二至三种情况讨论，并思考其与机械零部件的构型的相对应关系。
图2 开孔/切槽示例 1.1基本数据 对第（1）题中矩形板按照三种边界约束条件分别进行位移、应力分析； 对第（2）题矩形板开槽情况按照三种边界约束条件分别进行位移、应力分析；对第（2）题矩形板开槽位置不同的情况按照三种边界约束条件分别进行位移、应力分析； 对第（2）题矩形板开槽形状的不同按照三种边界约束条件分别进行位移、应力分析。 1.2 分析任务/分析工况 由于矩形板的板厚远小于长宽，且沿薄板周围边界承受着平行于薄板平面并沿厚度均匀分布的外力，因此该问题属于平面应力问题。 2.模型建立 2.1单元选择及其分析 在进行有限元分析时，应根据分析问题的几何结构，分析类型和所分析的问题精度等要求，选择适合暗送秋波分析的单元类型，本次上机实验选择四节点四
基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析报告
基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析 报告 学院：土木工程与力学学院 专业：结构工程 姓名： 学号： 2016年7月
有限元强度折减法研究进展 摘要：在边坡稳定性分析中，相比于传统的极限平衡法、极限分析法等，有限元强度折减法具有明显的优势。这主要体现在其无须事先假定滑动面的形状和位置，只需通过不断降低边坡岩土体的强度参数，进而使边坡岩土体因抗剪强度不能抵抗剪切应力而发生破坏，并最终得到边坡的最危险滑动面及相应的安全系数。有限元强度折减法兼有数值计算方法和传统极限平衡方法的优点。本文介绍了有限元强度折减法的原理与主要研究现状，并对其中的一些重点问题进行了研究与总结。 关键词：强度折减法;有限元;边坡稳定 1 有限元强度折减法基本原理 所谓强度折减，就是在理想弹塑性有限元计算中将边坡岩土体抗剪切强度参数逐渐降低直到其达到破坏状态为止，程序可以自动根据弹塑性计算结果得到破坏滑动面(塑性应变和位移突变的地带)，同时得到边坡的强度储备安全系数ω, 于是有: ==。 '/,tan'tan/ c cω??ω 一般地，强度折减弹塑性有限元数值分析方法考察边坡稳定性的步骤是：首先对于某一给定的强度折减系数，通过逐级加载的弹塑性有限元数值计算确定边坡内的应力场、应变场或位移场，并且对应力、应变或位移的某些分布特征以及有限元计算过程中的某些数学特征进行分析，不断增大折减系数，直至根据对这些特征的分析结果表明边坡己经发生失稳破坏，将此时的折减系数定义为边坡的稳定安全系数。尽管强度折减有限元法在边坡稳定性分析中得到重视与发展，但其计算中需要采用一定的边坡失稳评判标准来确定边坡失稳的临界状态，但是，各种判据的选用至今并没有取得统一。 2 主要研究现状 强度折减概念由Zienkiewicz最早提出并用于边坡的稳定性分析，受限于当时数值计算和计算机水平而未能得到大的发展，直到近十几年来，随着数值计算和计算机技术的迅猛发展，强度折减法也得到了极大的发展，国内外许多学者在这方面做了大量的工作。 Ugai假定土体为理想的弹塑性材料，采用有限元强度折减法较为系统地分别对直立边坡、倾斜边坡、非均质边坡以及存在孔隙水压力的复杂边坡的稳定性进行了分析研究，并指出弹塑性强度折减有限元法具有较强的适应性和可行性。Matsui和San将强度折减技术与采用Duncan-Chang双曲线模型的非线性有限元法相结合，以剪应变作为边坡破坏评判指标，研究了人工填筑边坡和开挖边坡的稳定性，指出填筑边坡应采用总剪应变，而开挖边坡应采用局部剪应变增量作为失稳破坏标准，并将分析结果与极限平衡法进行了对比。Ugai和Leshchinsky 将强度折减技术引入弹塑性有限元法中进行边坡的三维稳定性分析，并与极限平衡法的计算结果进行了较全面的比较研究，指出尽管二者的理论基础、实现手段
(完整版)基于ANSYS的重力坝三维静动态结构分析
基于ANSYS 的重力坝三维静动态结构分析 目录 1 引言..................................................................... 1.. 2 工程概况................................................................. 1... 3 基本资料................................................................. 1... 3.1 反应谱............................................................ 1... 3.2 材料参数.......................................................... 2... 3.3 规范要求.......................................................... 2... 4 分析简介................................................................. 4... 4.1 分析模型.......................................................... 4... 4.2 边界条件.......................................................... 6... 4.3 荷载工况.......................................................... 6... 5 计算成果................................................................. 7... 5.1 工况一............................................................. 7... 5.2 工况二............................................................ 8... 5.3 工况三 1..0. 5.4 工况四 1..1. 5.5 工况五 1.. 2. 5.6 工况六 1..4. 5.7 结果总结及分析 1..5 6 结论及建议 1..7. 7 分析命令流 1..7.
111ANSYS进行有限元静力学分析
经典理论 一、设计大纲概述 1、设计目的 （1）熟悉有限元分析的基本原理和基本方法； （2）掌握有限元软件ANSYS的基本操作； （3）对有限元分析结果进行正确评价。 2、设计原理 利用ANSYS进行有限元静力学分析。 3、设计仪器设备 1）安装windows 2000以上版本的微机； 2）ANSYS 8.0以上版本软件。 4、实验内容与步骤 1）熟悉ANSYS的界面和分析步骤； 2）掌握ANSYS前处理方法，包括平面建模、单元设置、网格划分和约束设置； 3）掌握ANSYS求解和后处理的一般方法； 4）实际应用ANSYS软件对平板结构进行有限元分析。 二、题目： 如图试样期尺寸为100mm*5mm*5mm,下端固定，上端受拉 力10000N作用。已知该试样材料的应力-应变曲线如图 所示。计算试样的位移分布。
三、分析步骤： 分析：从应力-应变关系可以看出该材料的屈服极限是225MPa 左右，弹性部分曲线的斜率为常数75GPa。之后材料进入塑性变形阶段，应力-应变关系为非线性的。估计本题应力10000/（0.05*.005）=400MPa,因此材料屈服进入塑性，必须考虑材料非线性影响。 （1）建立关键点。单击菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In ActiveCS，建立两个关键点（0，0，0）和（0，100， 0）。 （2）建立直线。单击菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Staight Line,在关键点1、2之间建立直线。 （3）定义单元类型。单击菜单Main Menu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete, 定义单元Structural>Link>2D spar1(LINK1) （4）定义单元常数。单击菜单Main Menu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete,
边坡强度折减法
基本原理： 强度折减法中边坡稳定的安全系数定义为：使边坡刚好达到临界破坏状态时，对岩、土体的抗剪强度进行折减的程度，即定义安全系数为岩土体的实际抗剪强度与临界破坏时的折减后剪切强度的比值。强度折减法的要点是公式1、2来调整岩土体的强度指标C 和φ(式中，F C 为折减后的粘结力，F φ为折减后的摩擦角，trial F 为折减系数），然后对边坡稳定性进行数值分析，不断地增加折减系数。反复计算，直至其达到临界破坏，此时得到的折减系数即为安全系数S F 。公式如下： trial F F C C /= （1） t a n =F φ-1)/)((tan trial F φ（2) 实现过程： 目前尚无统一的边坡失稳判据，现行的边坡失稳判据主要有以下几种： 1 以数值计算的收敛性作为失稳判据 2 以特征部位位移的突变性作为失稳判据 3 以塑性区的贯通性作为失稳判据 在FLAC3D 中求解安全系数时，单次安全系数的计算过程主要采用的是第一种失稳判据。假设数值计算模型所有非空区域都采用摩尔-库伦本构模型，便可使用命令Solve fos 来求解安全系数：首先，通过给粘结力设定一个大值来改变内部应力，以找到体系达到力平衡的典型时步r N ;接着，对于给定的安全系数s F ，执行r N 时步，如果体系不平衡力与典型内力比率R 小于10-3，则认为体系达到力平衡。如
果不平衡力比率R大于10-3，再执行r N时步，直至R小于10-3退出当前计算，开始新一轮折减计算过程。除上述以力不平衡比率小于10-3作为终止条件外，FLAC3D还采用： 1 前后典型时步运算结束时的不平衡力比率R差值小于10% 2 强度折减后的计算过程已运行了6个典型时步r N作为计算终止条件 计算过程中，只要满足上述三个标准中的任何一个，便退出当前计算。这样做的目的只要是为了控制整个强度折减法循环计算过程中的求解时间。 可以从这几个方面判断：边坡沿滑动面产生滑动、软弱面处产生的沿X方向的位移是否最大、剪切应变增量云图、安全系数、剪切应变增量云图、变形矢量图及速度矢量图、水平位移、竖直位移、垂直应力、最大不平衡力、在坡顶边缘和坡脚处设置监测点（水平应力竖直应力位移）。 FLAC是快速拉格朗日差分分析(Fast grangian Analysis of Continua)的简写。它是以岩石力学理论为基础，以介质物理力学参数和地质构造特性为计算依据，建立在客观反映原型和动态演化过程仿真力学效应基础上的一种新型数值方法。虽然其基本原理类同于离散元法，但却可与有限元一样适用于多种材料模式与边界条件非规则区域的连续问题求解。而且计算中利用的“混合离散化”技术可针对不同介质特
基于ABAQUS的电梯层门静力学有限元分析
基于ABAQUS的电梯层门静力学有限元分析 摘要根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》[1]中7.2项规定了门及其框架的强度；随着经济的发展，电梯也变得越来越重要，电梯事故频发，电梯层门的门机械机构强度也是一个重要的检验项目，关系到特种设备的安全运行。本文针对现场检验中的电梯层门，以Abaqus有限元软件为工具，具体量化其机械结构，建立相关的简化模型并进行网格的划分，基于现场检验提供的数据，设置电梯层门门板的载荷与边界条件，模拟电梯受到静力的物理过程，通过其特定材质厚度的仿真分析，分析特定材质下的门板变形影响情况，为电梯层门门板的设计及检验提供一定的参考。 关键词曳引电梯；层门门板；检验；强度分析 1 电梯层门机械强度的标准要求 根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》7.2.3.1规定层门在锁住位置时，所有层门及其门锁应有这样的机械强度： （1）用300 N的静力垂直作用于门扇或门框的任何一个面上的任何位置，且均匀地分布在5 cm2的圆形或方形面积上时，应： ①永久变形不大于1 mm； ②弹性变形不大于15 mm； 试验后，门的安全功能不受影响。 （2）用1000 N的静力从层站方向垂直作用于门扇或门框上的任何位置，且均匀地分布在100 cm2的圆形或方形面积上时，应没有影响功能和安全的明显的永久变形[见7.1（最大10 mm的间隙）和7.7.3.1]。 注：对于（1）和（2），为避免损坏层门的表面，用于提供测试力的测试装置的表面可使用软质材料。 2 现场的检验 2.1 电梯基本技术参数 以现场检验电梯为例，进行层门的测量。结合检规规定的测量方法。该电梯产品制造商为某著名电梯公司，产品型号为TE-Evolution，电梯类别为有机房曳引驱动乘客客梯，额定载重量为1000kg，额定速度为1.75m/s，站/层/门为7/7/7。根据现场的测量，记录下层门相关数据，查阅安装资料，确定层门材质及尺寸。
橡胶件的静、动态特性及有限元分析
橡胶件的静、动态特性及有限元分析 北方交通大学 硕士学位论文 橡胶件的静、动态特性及有限元分析 姓名：郑明军 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：谢基龙 2002.2.1 file:///E|/Material/new download/Y476948/Paper/pdf/fm.htm2007-7-3 11:31:00
目录 文摘 英文文摘 第一章绪论 1.1引言 1.2选题背景 1.3本论文的主要研究内容第二章橡胶类材料的本构关系 2.1引言 2.2橡胶材料的本构关系2.2.1橡胶材料的统计理论2.2.2橡胶材料的唯象理论2.3橡胶材料的应力应变关系2.4小结 第三章非线性橡胶材料的有限单元法 3.1引言 3.2非线性橡胶材料的罚有限元法3.3非线性橡胶材料的混合有限元法3.4非线性橡胶材料的杂交有限元法 3.5ANSYS软件的非线性有限元分析方法3.6小结 第四章橡胶材料常数的研究 4.1引言 4.2测定橡胶材料常数的实验方法 4.3 Mooney-Rivlin型橡胶材料常数C1和C2的测定4.4橡胶硬度对Mooney-Rivlin型橡胶材料常数的影响 4.4.1橡胶硬度与弹性模量的关系4.4.2橡胶柱的压缩试验 4.4.3橡胶柱的有限元分析 4.4.4橡胶支座的有限元分析 4.4.5不同硬度下橡胶材料常数C1和C2的确定5小结 第五章橡胶夹层的断裂分析 5.1引言 5.2双悬臂橡胶夹层梁的有限元分析5.2.1试验研究 5.2.2有限元分析 5.2.3计算结果分析 5.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.3.1双悬臂橡胶夹层梁界面J积分5.3.2双悬臂橡胶夹层梁应变能释放率G 5.3.3双悬臂橡胶夹层梁的断裂力学分析5.4双剪切橡胶夹层的有限元分析 5.5双剪切橡胶夹层的断裂力学分析 5.5.1双剪切橡胶夹层界面断裂韧性 5.5.2双剪切橡胶夹层的断裂力学分析 6小结 第六章橡胶弹性车轮动态特性分析 6.1引言 6.2橡胶弹性车轮的特点 6.3橡胶弹性车轮的结构 6.4橡胶弹性车轮的有限元分析6.4.1橡胶弹性车轮的有限元分析 6.4.2橡胶弹性车轮的减振效果 6.4.3橡胶硬度对弹性车轮动态特性的影响6.5小结 第七章结论 7.1橡胶材料常数的研究 7.2橡胶夹层的断裂分析 7.3橡胶弹性车轮动态特性分析 参考文献 致谢
齿轮动态啮合有限元分析
齿轮动态啮合有限元分析 作者：陕西法士特齿轮有限公司孙春艳郭君宝 齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。通常齿轮安装于轴上并通过键连接，转矩从驱动轴经键、齿轮体和轮齿最终传递到从动轮的齿轮。在这一过程中，齿轮承受应力作用。另外，为了润滑齿轮传动与减少齿轮传动时产生的热量，通常在齿轮轮体上开设润滑油孔(图1)。油孔的开设位置将影响齿轮的应力及其分布，进而影响齿轮疲劳寿命。 图1中的齿轮A在实际使用过程中，经常发生油孔附近轮齿断裂的现象。本文的目的在于计算齿轮动态啮合过程的应力分布，得到齿轮轮齿根部应力及接触应力的分布情况，从而为齿轮的结构优化提供理论依据。 传动齿轮在工作中速度高，所受载荷大，引起的应力情况复杂。传统的齿轮强度分析是建立在经验公式基础上的，其局限性和不确定性日益突出。有限元方法在齿轮仿真分析中的应用，提高了齿轮设计计算精度。目前，轮齿接触有限元分析多建立在静力分析基础上，未考虑动力因素的影响。而在齿轮轮齿啮合过程中，动力因素对轮齿的受力和变形状态会产生较大的影响，尤其在轮齿啮入和啮出时，由于轮齿受力变形，会产生较大的啮合冲击。本文应用参数化方法首先建立齿轮轮齿的精确几何模型，然后采用动力接触有限元方法，对齿轮轮齿啮合过程中的应力变化情况进行仿真分析，得到轮齿应力在啮合过程中随时间的变化情况。 本文主要针对图1中的齿轮A和与其配对齿轮在运转过程中的应力变化情况进行有限元分析。其主要参数为：主动齿轮齿数20，从动齿轮齿数19，模数4.5，压力角为20°，齿宽为23mm，从动齿轮上所受扭矩为400N·m。
如图2 所示，首先利用Pro/ENGINEER软件建立四齿对啮合的齿轮轮齿几何模型。这是因为，对于重合度大于1的齿轮副，需要考虑几对轮齿同时啮合的情况，建立多对轮齿的几何模型，在此基础上划分有限元网格，如图3所示。由于轮齿接触区域很小，需要对接触齿面的有限元网格加密。边界条件为约束齿轮内圈表面节点的径向和轴向位移，只保留沿轴向的转动自由度。在主动齿轮上施加轴向的角速度载荷，在从动齿轮上施加扭矩负载，然后应用显式非线性动力有限元方法进行求解。对于动力接触这种非线性问题，可采用拉格朗日增量描述法。设质点在初始时刻的坐标为Xi，任意时刻t，该质点坐标为xi，质点运动方程为：xi=xi(Xi,t), i=1,2,3。结合动量方程、质量守恒方程和能量方程，并考虑沙漏效应和阻尼影响，得到总体运动方程： 其中M为集中质量矩阵;P为总体载荷矢量;F为单元应力场的等效节点力矢量组集而成; H 为总体结构沙漏粘性阻尼矩阵;为总体节点加速度矢量; C为阻尼矩阵。对总体运动方程采用显式时间积分法求解。本文采用ABAQUS 有限元分析软件对上述模型进行有限元分析，得到该对齿轮的一对轮齿啮合全过程，及Von Mises应力变化，如图4 所示。
ANSYS进行有限元静力学分析
一、设计大纲概述 1、设计目的 （1）熟悉有限元分析的基本原理和基本方法； （2）掌握有限元软件ANSYS的基本操作； （3）对有限元分析结果进行正确评价。 2、设计原理 利用ANSYS进行有限元静力学分析。 3、设计仪器设备 1）安装windows 2000以上版本的微机； 2）ANSYS 8.0以上版本软件。 4、实验内容与步骤 1）熟悉ANSYS的界面和分析步骤； 2）掌握ANSYS前处理方法，包括平面建模、单元设置、网格划分和约束设置； 3）掌握ANSYS求解和后处理的一般方法； 4）实际应用ANSYS软件对平板结构进行有限元分析。 二、题目： 如图试样期尺寸为100mm*5mm*5mm,下端固定，上端受拉 力10000N作用。已知该试样材料的应力-应变曲线如图 所示。计算试样的位移分布。
三、分析步骤： 分析：从应力-应变关系可以看出该材料的屈服极限是225MPa 左右，弹性部分曲线的斜率为常数75GPa。之后材料进入塑性变形阶段，应力-应变关系为非线性的。估计本题应力10000/（0.05*.005）=400MPa,因此材料屈服进入塑性，必须考虑材料非线性影响。 （1）建立关键点。单击菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In ActiveCS，建立两个关键点（0，0，0）和（0，100， 0）。 （2）建立直线。单击菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Staight Line,在关键点1、2之间建立直线。 （3）定义单元类型。单击菜单Main Menu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete, 定义单元Structural>Link>2D spar1(LINK1) （4）定义单元常数。单击菜单Main Menu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete, 在弹出的Real Constants for LINK1对话框中，输入 如下的单元几何参数：截面面积AREA=25 出始应 变=0
有限元强度折减法和极限平衡法适用性研究
有限元强度折减法和极限平衡法适用性研究 曾红丽 戚明军 陕西省建筑设计研究院有限责任公司 710003 西安 摘要：简述了有限元强度折减法原理和两种极限平衡理论进行边坡稳定性分析的方法，分别利用ANSYS 和SLOPE/W 程序对一均质土坡进行了稳定性分析。建立了同样尺寸的两种计算模型，得出了分别采用有限元强度折减法、Bishop 法和Janbu 法在未考虑地下水的情况下边坡安全系数。将计算结果进行比较分析，表明基于极限平衡理论的分析方法分析得到的结果偏小，而有限元强度折减法由于考虑了土体内部应力应变关系所得结果更切合工程实际。 关键词：有限元强度折减法；极限平衡法；适用性；稳定性 1引言 边坡工程是公路、铁路、水利水电以及矿山工程一个不可或缺的组成部分，因此边坡稳定性问题的研究就成为岩土工程界研究的热点问题。国内外学者，已经取得了大量研究成果。目前，研究边坡稳定性的传统方法主要有：极限平衡法，极限分析法，滑移线场法等。随着计算机技术的发展，有限元强度折减法 在边坡稳定性分析中已经得到了较好的应用[1～5] 。本文通过算例分析，比较分析有限元强度折减法和基于极限平衡理论的方法在边坡工程中适用性的差别。 2有限元强度折减法原理[6] 所谓强度折减，就是在理想弹塑性有限元计算中将边坡岩土体抗剪强度参数逐渐降低直到其达到破坏状态为止，程序可以自动根据弹塑性计算结果得到破坏滑动面，同时得到边坡的强度储备安全系数K ，也称为强度折减系数。 通常，边坡的稳定性安全系数定义为沿滑动面的抗剪强度与滑动面的实际剪力的比值，公式表示为 ??+=dA dA c K τ?σ)tan ( （1） 将式（1）两边同时除以K ，得 ????+=+=dA dA c dA dA K K c τ?στ?σ )'tan '()tan ( 1 （2） 式中，K c c ='，)arctan(tan 'K ??=，c 为粘聚力，?为内摩擦角，σ为滑动面上的法向应力，τ为滑动面上的抗剪强度。 通过逐步调整系数K ，得到不同的'c ，'?，将'c ，'?代入有限元程序，反复分析边坡，直到坡体达到临界状态，坡体达到临界状态时的K 值即作为边坡稳定性安全系数。 3极限平衡法 利用极限平衡法对边坡的稳定性进行了分析，该方法的基本特点是，只考虑静力平衡条件和土的Mohr-Coulomb 破坏准则，也就是说，通过分析土体的破坏那一刻的平衡来求得问题的解[7]。极限平衡理论的主要思想是将滑动土体进行条分，由极限状态下土条所受力和力矩的平衡来分析边坡稳定性。它是目前应用最多的一种分析方法。文中所用极限平衡理论的方法有以下几种[8]。 （1）Bishop 法：该方法考虑了土条间的作用力，这是对传统的瑞典条分法的重要改进。该方法忽略各土条之间的切向条间力，认为条间力的合力是水平的，同时假设破坏面是圆弧面，且定义边坡安全系数为沿整个滑动面上的抗剪强度与实际产生的剪应力的比值。该方法的计算结果比较接近实际，常用于土质、软岩质及碎岩边坡的稳定性分析。 （2）Janbu 法：Janbu 提出了同时满足力和力矩平衡的“通用条分法”。这一方法区别于其他方法的一个重要方面，就是通过假定土条侧向力的作用点而不是作用方向来求解安全系数的。采用非圆弧面，按条块滑动平衡确定条间力，按推力线确定法向力的作用点，简化计算条间切向力为零，然后再对稳定系数进行修正。 4算例分析
SOLIDWORKS Simulation 动态有限元分析视频教程
SolidWorks Simulation动态有限元分析视频教程第一章一根弯管的振动 1、介绍动态分析及频率的相关理论概念 2、理解静态和动态方法的区别，并学会选用算例 3、定义并完成一个基础的动力学瞬态分析 4、理解模态分析方法的基础 第二章基于标准MILS-STD-810F的瞬态振动分析 1、定义瞬态动力学算例 2、了解阻尼与相关的理论概念，并理解模态时间历史算例 中的时间步长 3、基于标准MILS-STD-810F确定加载参数 4、从动态分析中后处理结果 5、使用远程质量特征简化模型 第三章支架的谐波分析 1、谐波分析的概念 2、分析外部载荷随频率变化的模型 3、完成谐波分析 第四章响应波谱分析 1、响应波谱的概念 2、分析物体在波谱形式载荷作用下的最大响应 3、运行响应波谱分析 第五章 Ipad支架的随机振动分析 1、运行随机振动分析 2、随机振动的相关概念 3、理解随机振动分析的输入和输出 第六章包含碰撞的非线性动态分析1、执行一个碰撞挤压的非线性动态分析 2、在算例中引入初始条件的设置 3、使用塑性Von Mises材料模型，模拟动态分析中材料的 非线性行为 4、理解非线性动态分析的结果 第七章自行车架的线性与非线性动态分析 1、运行非线性动态分析 2、比较线性动态分析和非线性动态分析 3、理解何时需要非线性动态分析 4、使用瑞利阻尼 第八章基于谐波载荷的疲劳分析 1、运行谐波响应分析计算结构应力 2、使用谐波响应分析的结果执行谐波载荷疲劳分析 第九章车轮动态弯曲疲劳分析 1、理解相关试验标准要求 2、建立合理的分析模型 3、通过动态分析找出最危险载荷方向 4、执行静强度分析计算结构强度 5、使用疲劳分析评估结构耐久性 第十章机台振动变形分析 1、简化模型，压缩不必要的零部件 2、使用“分布质量”包含零部件质量效应 3、列举“质量参与”信息 4、定义速度激发条件 5、生成位移响应响应图解 技术交流QQ群：474293508 个人QQ：285037033 视频观看地址：优酷网搜索“仿真Show”账号
齿轮轴的静力学有限元分析.
课程论文封面 课程名称：结构分析的计算机方法 论文题目：齿轮轴3的静力学有限元分析学生学号： 学生姓名： 任课教师： 学位类别：学硕
目录 1. HyperMesh软件介绍 (1) 1.1 HyperMesh简介 (1) 1.2 HyperMesh的优势 (1) 2. 齿轮轴3的理论分析 (2) 2.1 齿轮轴3的平面简图 (2) 2.2 齿轮轴3的受力分析 (2) 3. 齿轮轴3的三维建模 (4) 3.1 插入斜齿轮 (4) 3.2 绘制轴的三维模型 (5) 4.齿轮轴3的有限元分析 (7) 4.1 几何模型的编辑 (7) 4.2 网格划分 (12) 4.3 材料属性和单元属性的创建 (19) 4.4 施加约束和载荷 (21) 4.5 求解计算和结果分析 (25)
1. HyperMesh软件介绍 1.1 HyperMesh简介 HyperMesh 是一个高质量高效率的有限元前处理器，它提供了高度交互的可视化环境帮助用户建立产品的有限元模型。其开放的架构提供了最广泛的CAD 、CAE 和CFD 软件接口，并且支持用户自定义，从而可以与任何仿真环境无缝集成。HyperMesh 强大的几何清理功能可以用于修正几何模型中的错误，修改几何模型，从而提升建模效率;高质量高效率的网格划分技术可以完成全面的杆梁、板壳、四面体和六面体网格的自动和半自动划分，大大简化了对复杂儿何进行仿真建模的过程:先进的网格变形技术允许用户直接更改现有网格，实现新的设计，无需重构几何模型，提高设计开发效率:功能强大的模型树视图能轻松应对各种大模型的要素显示和分级管理需要，特别适合复杂机械装备的整体精细化建模。HyperMesh 的这些特点，大大提高了CAE 建模的效率和质量，允许工程师把主要精力放在后续的对产品本身性能的研究和改进上，从而大大缩短整个设计周期。 HyperMesh 直接支持目前全球通用的各类主流的三维CAD 平台，用户可以直接读取CAD 模型文件而不需要任何其他数据转换，从而尽可能避免数据丢失或者几何缺陷。HyperMesh 与主流的有限元计算软件都有接口，如Nastran 、Fluent 、ANSYS 和ABAQUS 等，可以在高质量的网格模型基础上为各种有限元求解器生成输入文件，或者读取不同求解器的结果文件。 1.2 HyperMesh的优势 1 .强大的有限元分析建模企业级解决方案 ●通过其广泛的CAD!CAE 接U 能力以及可编程、开放式构架的用户定制接 口能力，HyperMesh 可以在任意工作领域与其他工程程软件进行无缝连接工作。 ●HyperMesh 为用户提供了一个强大的、通用的企业级有限元分析建模平台， 帮助用户降低在建模工具上的投资及培训费用。 2. 无与伦比的网格划分技术一一质量与效率导向 ●依靠全面的梁杆、板壳单元、四面体或六面体单元的自动网格划分或半自动 网格划分能力，HyperMesh 大大降低了复杂有限元模型前处理的工作量。 3. 通过批量处理网恪划分( Batch Mesher ) 及自动化组装功能提高用户效率 ●批处理网格生成技术无需用户进行常规的手工几何清理及网格划分工作，从 而加速了模型的处理工作。 ●高度自动化的模型管理能力，包括模型快速组装以及针对螺栓、定位焊、粘 接和缝焊的连接管理。 4. 交互式的网格变形、自定义设计变量定义功能 ●HyperMesh 提供的网格变形工具可以帮助用户重新修改原有网格即可自动 生成新的有限元模型。 5. 提供了由CAE 向CAD 的逆向接口 ●HyperMesh 为用户提供了由有限元模型生成几何模型的功能。
有限元强度折减法
有限元强度折减法 1 背景 1974年，Smith & Hobbs[1]使用有限元方法分析了φu=0条件下的边坡稳定性 并与Taylar[2]的结果进行对比，得到了很好的一致性；1975年，Zienkiewicz等[3]考虑c’、φ’进行有限元边坡稳定性分析，其结果与圆弧滑面解有较好吻合；1980年Griffiths[4]验证了一系列具有不同材料特性和形状的边坡稳定性并通过与 Bishop& Morgenstern[5]的结果进行了对比确定了数据的可靠性；此后也有研究证 实了利用有限元方法进行边坡稳定性分析的可靠性[6,7,8,9]；在文献[9]中，引入一些 案例证明了有限元强度折减法的准确性，并证明了有限元强度折减法在分析非均 质边坡时相对于传统方法的优越性。2001年，郑颖人等[10]把有限元强度折减法 引入国内，并对此进行了后续研究[11,12,13,14]。 相较于一些传统的边坡稳定型分析方法，有限元强度折减法有以下几个优点[9]： (1)不必假设滑面的位置和形状，当土体自身强度不足以抵抗剪应力时土体 失稳会自然发生。 (2)由于有限元强度折减法中没有条分的概念，因此也不必假设条间力，在 整体失稳之前土体都处于整体稳定状态。 (3)使用有限元方法能够查看破坏过程。 2 有限元强度系数折减法 1.模型参数 边坡模型主要包括六个参数，分别是：膨胀角ψ、内摩擦角φ’、黏聚力c’、弹性模量E’、泊松比υ’、重度γ。 膨胀角影响土体屈服后的体积变形，若ψ<0，则土体屈服后体积减小，若ψ>0则体积增大，ψ=0则体积不变。ψ=φ的情况被称之为关联流动法则，但是此时ψ值通常高于实验观测值，特别是在侧限条件下会提高土的承载力预测值。边坡稳 定型问题通常是处于无侧限条件下，此时膨胀角的选取不再重要[9]，因此文献[9] 选取ψ=0条件下的非关联流动法则，并且通过案例分析可以得出此膨胀角的选 取可以得出准确的安全系数以及滑动面。 c’和φ’指Mohr-Coulomb准则中边坡土体的有效黏聚力和内摩擦角；E’和υ’是土体材料的弹性参数，这两个参数对土体稳定性分析的影响较小；γ是土体的 重度。应用有限元方法进行边坡稳定性分析中最重要的三个参数是c’、φ’、和γ。 2.屈服条件 (1)Mohr-Coulomb准则 Mohr-Coulomb准则用大小主应力表示如式(1)所示： (1) 其中，、分别指土中一点的大小主应力。在主应力空间中，如果不考虑、、之间的大小关系，屈服面是一个不等角六棱锥，在π平面上是一 个等边不等角六边形。 (2)D-P准则
大型灯泡贯流机静、动态特性有限元解析学习资料
大型灯泡贯流机静、动态特性有限元解析
大型灯泡贯流机整机静、动态特性解析 马建峰黄道锦李铁军 东芝水电设备（杭州）有限公司 【摘要】本文利用有限元解析技术对大型灯泡贯流式整机进行了解析。主要对各种运行工况下的刚、强度结果进行了判定，同时对整机机组的模态频率进行了分析，为避免机组发生共振提供了依据和方向。 【关键词】水轮发电机有限元模态频率 Static and dynamic vibration characteristics analysis of the large bulb type turbine generator Ma jianfeng Huang daojin Li tiejun Toshiba Hydro Power（Hang Zhou）Co., Ltd. Abstract: In this paper, a whole analysis of the large bulb type turbine generator is introduced by FEM (finite element method). The strength and stiffness of FEA results are discussed at all cases, and the modal frequency of the whole unit is obtained by modal analysis, which provides a foundation and direction to avoid renounce efficiently. Keyword: hydro generator, finite element method，modal frequency 引言 我国低水头水力资源十分丰富，该资源大多处于江河中下游的经济发达地区，这些地区可开发的中、高水头资源基本基本已经开发的差不多。灯泡贯流式水电机组由于开挖量小、造价低而广泛应用于低水头水电站，因此有十分好的发展前景。 与其它类型水电机组相比，该型机组的结构具有显著的特点：由灯泡头、冷却套（或中间环）、定子机座组成的灯泡体与水轮机管形座、内导环组成一个整体，浸泡于流道内，整体承受外部水压的作用。而灯泡体重量、机组转动部件重量、灯泡体外部水压作用及在各种不同运行工况中所受的扭矩等则主要由管形座的上、下竖井传递到混凝土基础上；因此在不同运行工况下，机组受重力、水推力、水浮力、电磁力矩和磁拉力等载荷的作用，使整体结构的应力分布十分复杂。在机组设计过程中，必须清楚机组各部件的应力和变形情况、各部件之间的连接
基于ANSYS的重力坝三维静动态结构分析
基于ANSYS的重力坝三维静动态结构分析 目录 1 引言 (1) 2 工程概况 (1) 3 基本资料 (1) 3.1 反应谱 (1) 3.2 材料参数 (2) 3.3 规范要求 (2) 4 分析简介 (4) 4.1 分析模型 (4) 4.2 边界条件 (6) 4.3 荷载工况 (6) 5 计算成果 (7) 5.1 工况一 (7) 5.2 工况二 (8) 5.3 工况三 (10) 5.4 工况四 (11) 5.5 工况五 (12) 5.6 工况六 (14) 5.7 结果总结及分析 (15) 6 结论及建议 (17) 7 分析命令流 (17)
1 引言 重力坝是我国高坝中的主要坝型，在防洪、发电、灌溉、城镇供水、航运、养殖和旅游等方面发挥了巨大的作用，取得了显著的经济效益和社会效益。众所周知，重力坝主要依靠其自身的重力来维持稳定，其坝体体积大，稳定性好。但由于各种原因，仍有可能失事。因此，重力坝的应力应变状态和坝基稳定性一直都是设计和施工十分重视的问题。此外，大坝多建于地震频发的地区，因而对重力坝进行地震荷载作用下的安全评估也十分必要。本次作业采用有限元方法，运用大型通用有限元分析软件ANSYS，对简化的三维重力坝的线弹性模型在静动力工况下进行有限元计算，并对结果加以分析，最后给出安全评价结论及建议。 2 工程概况 某水电站是以发电为主，兼有防洪，航运等综合效益的水电枢纽工程。该工程枢纽总体布置采用砼重力坝挡水，大坝基本坝剖面为上游坝坡铅直，下游坝坡为1:0.75。坝顶总长270m，坝高180m，坝顶宽18m，坝底宽139.5m，正常蓄水位170m。重力坝坝低至坝高100m之间使用坝体混凝土Ⅱ，坝高100m至坝顶之间使用坝体混凝土Ⅰ。上游正常蓄水位为170m，下游无水。 3 基本资料 3.1 反应谱 谱分析是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算结构的位移和应力的分析技术。在土木工程动力响应分析中，谱分析代替时间-历程分析，特别是抗震分析，主要用来确定结构对随机荷载或随时间变化荷载的动力响应。 图3.1大坝设计反应谱