有限元模型 利用有限元离心模型试验的可靠性
沉桩过程土体超静孔隙水压力变化规律研究
沉桩过程土体超静孔隙水压力变化规律研究马林;鲁子爱;李家华【摘要】从空间圆孔扩张理论出发,提出了超静孔隙水压力随径向和深度方向变化的分布公式;并结合弹塑区连续理论,给出了沿深度线性增加,沿径向对数衰减的简化计算公式.同时考虑到沉桩速率对超静孔隙水压力的影响,结合圆孔扩张理论,推导获得沉桩时产生的孔隙水压力与沉桩速率之间的关系;并利用abaqus有限元对沉桩过程土体超静孔隙水压力变化进行数值分析,对工程中静压桩施工的控制,合理安排沉桩流程、沉桩速率,有一定的实际意义.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)011【总页数】6页(P276-281)【关键词】圆孔扩张理论;超静孔隙水压力;修正剑桥模型;沉桩速率;离心模型试验;abaqus有限元分析【作者】马林;鲁子爱;李家华【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098【正文语种】中文【中图分类】U655.544.1由于静压桩的沉入挤压作用，桩周土体由弹性状态进入塑性状态，应力发生很大的改变，同时由于沉桩过程很快，可视为不排水过程，根据有效应力原理，沉桩初期的应力增量主要由孔隙水压力来承担，挤压力越大，孔隙水压力就越大。
分析沉桩引起的超静孔隙水压力较为精确的是通过现场试验来获得，但存在着很多困难，目前主要是采用一些理论的方法进行估算。
大部分专家的讨论主要是集中在超静孔隙水压力径向的分布规律。
实际上，不仅土体的应力、位移具有空间性的特点，孔隙水压力变化也具有空间性。
大量的实测资料及现场试验表明，沉桩过程中超静孔隙水压力不仅会随坐标r变化，也会随深度z变化。
同时考虑到沉桩速率对孔隙水压力也会产生影响，如果速率过快，孔隙水压力来不及消散，根据有效应力原理，有效应力可能是负值，因而一旦负的有效应力超过了土的抗拉强度，土中即可产生裂缝，将会对施工现场周围的建筑物和地下管线产生不利影响;如果速率过慢，桩周土体随着孔隙水压力逐渐消散，发生固结，土的抗剪强度及侧摩阻力逐步增加，从而增大了压桩力。
基于ABAQUS的塔式起重机结构分析及试验验证
基于ABAQUS的塔式起重机结构分析及试验验证马灿;刘树林;温磊;黄腾辉【摘要】A finite element model was established for the tower crane to handle effectively the connection,constraint and load in the crane structure while seven typical working conditions were defined.The finite element analysis software ABAQUS was used to conduct static analysis for the whole structure and the stress detection.The results from finite element analysis are in good agreement with the actual test data and the coincidence degree is good,which verifies the correctness and feasibility of the finite element analysis.Application of finite element analysis can improve the design efficiency of the crane,and it also provides a reference for development and optimization of the serialization products.%对塔式起重机建立了有限元模型,对起重机结构中的连接、约束和载荷进行了有效处理,确定7种典型工况.利用有限元分析软件ABAQUS进行整机结构静力学分析,并进行应力检测.有限元分析结果与实际检测数据误差较小,吻合度较好,验证了有限元分析的正确性和可行性.应用有限元分析方法可以提高起重机的设计效率,也可为系列化产品的研发及优化提供参考.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2017(055)006【总页数】4页(P86-88,99)【关键词】塔式起重机;计算机;有限元【作者】马灿;刘树林;温磊;黄腾辉【作者单位】中国铁建重工集团有限公司长沙410100;徐工安全装备有限公司江苏徐州 221001;恒银金融科技股份有限公司天津300308;中国铁建重工集团有限公司长沙410100【正文语种】中文【中图分类】TH122;TH213.3塔式起重机是高层建筑、火电站、桥梁等基础设施建设中不可或缺的工程机械，基于工作的特殊性，塔式起重机风险高，事故频发［1］。
土木工程毕业论文(优秀8篇)
土木工程毕业论文（优秀8篇）土木工程本科论文篇一一、教学课程需改善土木工程的教学课程安排上有明显的偏颇性，对于理论的课程内容安排的非常多，而对于实践的教学安排则少之又少。
地方本科院校建立土木工程专业的时间都比较的短。
所以在实验基地方面的建设还不够完善，存在很多的不足。
这样土木工程进行教学实践所需的基础设施就不能得到保障，从而导致土木工程专业的实践无法顺利进行，教师不得不把课程加在学生的理论教学上。
此外，地方本科院校在为达到国家要求的课时，经常减少教学内容，甚至塌缩或是删除实践课。
地方院校土木工程的实践课一般没有专门的实践指导教师，大多都是由理论教师兼顾的。
在实践过程中，也是传统的教师闷头教，学生闷头学的模式，没有体现实践课的互动性和交流性。
而且一般都是简单的实践，不能做到复杂和延伸的实践。
甚至一些需要到工地实地学习的知识内容也因为没有实践条件而转为课堂教授，没有经过直观的学习、认识，学生难以掌握知识，会产生一种囫囵吞枣的教学效果。
由于土木工程的实践基地多为工地等类型，所以不具有长期和持续使用的稳定性，土木工程的实践教学在实施中更是难上加难。
二、加强地方本科院校土木工程专业的教学1.建立理论与实践相结合的教学理念2.合理安排土木工程专业的教学课程在课程安排上，也要做到理论课程和实践课程相结合。
在教学内容上，不仅要做到理论课程与实践课程的有效平衡。
设计类教学课程完成后，教师也需要安排一些相应的设计实践作业或任务，并给学生提供一些参考的资料和文献，让学生独自设计并且独立完成，逐渐减少在实践过程中对教师的依赖。
对土木工程的教学，不仅在外部的实验基地和教学设备上没有保障，在内部的教学理念、教学课程安排上也存在着很大的弊端，导致地方院校土木工程教学没有效果，不能达到教学目标。
因此，外部和内部的问题都需要在教改中进行解决，提高地方本科院校的土木工程教学质量，为地方培养实践能力更强、综合素质更高的土木工程人才。
多尺度有限元分析建模技术研究
多尺度有限元分析建模技术研究随着科技的不断发展，以及各行业的快速发展，人们对于模拟建模技术的要求越来越高。
其中，多尺度有限元分析建模技术的研究，成为当前模拟建模技术发展的一个热点。
本文将从多尺度有限元分析建模技术的基本概念入手，深入探讨其研究内容以及应用前景。
1.多尺度有限元分析建模技术的基本概念多尺度有限元分析建模技术是一种基于有限元模拟的模拟建模技术。
与传统的单一尺度有限元模拟技术不同，多尺度有限元分析建模技术可以在不同的尺度下进行模拟，以获得更为准确的模拟结果。
其中，多尺度有限元分析建模技术主要涉及到以下三个方面的研究：(1)多尺度模型构建，包括宏观模型与微观模型的建立，以及两者之间的关联模型构建。
(2)多尺度模拟方法，包括多尺度分析方法、多尺度有限元方法等模拟方法的研究。
(3)多尺度模型验证，主要针对多尺度模型的准确性进行验证。
2.多尺度有限元分析建模技术的研究内容(1)多尺度模型构建多尺度模型构建是多尺度有限元分析建模技术研究中的一个重要方面。
其主要采用宏观模型与微观模型相结合的方法来构建多尺度模型。
在宏观模型中，考虑的是材料的整体力学特性。
而在微观模型中，考虑的是材料中微观结构的影响。
因此，多尺度模型构建需要对宏观模型与微观模型进行耦合研究。
最终构建出一种能够反映材料宏观力学特性以及微观结构影响的多尺度模型。
(2)多尺度模拟方法多尺度模拟方法是多尺度有限元分析建模技术的核心。
其主要包括多尺度分析方法、多尺度有限元方法等模拟方法。
其中，多尺度分析方法是通过分析不同尺度下的材料力学特性，建立反映不同尺度下的材料行为的多尺度分析模型，最终实现多尺度有限元分析。
而多尺度有限元方法是在有限元方法的基础上，结合材料的多尺度结构特性，建立能够反映材料行为的多尺度有限元模型。
相对于单一尺度有限元模型，多尺度有限元模型在模拟结果的准确性上有较大提升。
(3)多尺度模型验证多尺度模型验证是保证多尺度有限元分析建模技术准确性的重要保障。
利用有限元分析离心模型试验的可靠性
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉ ｃ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｓ ａ ｓ ａ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ａ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ
Ｆｉ Ｉ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｒｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃｅ ｎｔ ｒ ｉ ｆ ｕｇ ｅ Ｍｏ ｄｅ ｌ Ｔｅ ｓ ｔ
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机械动力学的模态分析与模型验证
机械动力学的模态分析与模型验证机械动力学是研究物体在受力作用下的运动规律的学科，其模态分析与模型验证是机械工程领域中重要的研究内容。
本文将探讨机械动力学的模态分析方法以及模型验证的意义和方法。
一、机械动力学的模态分析方法模态分析是研究结构体在自由振动状态下的特征频率、振型和阻尼比的方法。
在机械工程中，模态分析常常用于评估结构体的稳定性、振动特性以及设计优化。
常用的模态分析方法包括有限元法、模型试验法和解析法等。
有限元法是一种常用的模态分析方法，它将结构体离散成有限个单元，通过求解结构体的特征值问题，得到结构体的特征频率和振型。
有限元法具有计算精度高、适用范围广的优点，因此被广泛应用于机械工程中的模态分析。
模型试验法是通过对实际结构体进行振动试验，测量结构体的振动响应，进而得到结构体的特征频率和振型。
模型试验法具有直观、真实的优点，可以直接观察到结构体的振动情况，但其成本较高，且受试验环境的影响较大。
解析法是通过推导结构体的动力学方程，求解特征值问题，得到结构体的特征频率和振型。
解析法具有计算速度快、理论基础扎实的优点，但对结构体的假设条件较多，适用范围较窄。
二、模型验证的意义和方法模型验证是指通过实验或观测数据来验证建立的数学模型的准确性和可靠性。
在机械动力学中，模型验证是评估模态分析结果的重要手段，也是优化设计的基础。
模型验证的意义在于通过与实际情况的对比，验证模型的准确性和可靠性。
如果模型验证结果与实际情况吻合较好，说明模型能够较好地描述结构体的振动特性；如果模型验证结果与实际情况存在较大差异，说明模型存在一定的误差，需要进行修正或改进。
模型验证的方法主要包括试验验证和实测数据验证。
试验验证是通过对模型进行物理试验，测量模型的振动响应，与模态分析结果进行对比。
实测数据验证是通过采集实际结构体的振动数据，与模态分析结果进行对比。
试验验证和实测数据验证的结果可以相互印证，提高模型验证的可靠性。
三、模态分析与模型验证的应用案例为了更好地理解机械动力学的模态分析与模型验证的应用，我们以汽车发动机的振动分析为例进行讨论。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的工具和方法。
它可以帮助工程师们对机械结构进行仿真和分析，评估其性能和可靠性，优化设计方案，减少试验成本和开发周期。
在进行有限元分析时，也存在一些关键问题需要注意和解决。
下面将介绍几个常见的有限元分析的关键问题。
1. 网格划分：网格划分是有限元分析的第一步，也是最关键的一步。
合理的网格划分对于结果的准确性和计算效率至关重要。
过于粗糙的网格会导致计算结果不精确，而过于细密的网格则会增加计算量。
需要根据设计要求和边界条件合理划分网格，尽量在重要的应力集中区域和位移较大的区域细化网格，以获得更准确的结果。
2. 材料本构模型：材料本构模型是用来描述材料力学性质的数学模型，对有限元分析结果的准确性和可靠性有重要影响。
选择合适的本构模型需要考虑材料的性质、应变应力关系和加载条件等因素。
常用的本构模型有弹性模型、塑性模型、粘弹性模型等。
在选择本构模型时，需要根据具体应用场景和加载条件进行合理选择，并进行验证和校准。
3. 边界条件：边界条件是有限元分析中非常重要的一个因素。
它直接影响着模型的应力分布和位移结果。
在设置边界条件时，需要根据实际问题的要求进行准确的设置。
一般包括固支边界、强制位移边界、加载边界等。
在实际应用中，边界条件的设置需要考虑结构的约束和外部加载的作用，并进行合理的假设和简化。
4. 模型验证：模型验证是确保有限元分析结果准确性和可靠性的关键环节。
在进行有限元分析前，可以进行一些简化模型或者理论计算，对部分区域或者特定加载情况进行验证。
验证的方法可以包括理论计算、试验验证、实际工程应用等。
验证的目的是检验有限元模型的准确性和可靠性，进一步提高分析结果的精确性。
5. 结果后处理：有限元分析的结果后处理是对分析结果进行展示和进一步分析的过程。
合适的结果后处理可以帮助工程师们更好地理解分析结果，发现问题和优化设计。
常用的结果后处理方法包括应力和位移的分布图、应变云图、动态变化曲线等。
基于有限元的机械零件可靠性设计方法
Ｚ— ｇ（ ， ， ， ） 。 Ｘｌ Ｘ２ … Ｘ
１ １ ＡＮＳ ． ＹＳ的 概 率 分 析 方 法
ＡＮＳ Ｓ是 一 个 功 能 非 常 强 大 的 有 限 元 分 析 软 Ｙ
基 于 有 限元 的机 械 零 件 可 靠 性设 计 方 法
李 刚 ，刘 混举
（ 原 理 ２ 大 学 机械 工 程 学 院 ， 山 西 太原 太 ＿ － ００２ ） ３ ０ ４
摘 要 ： 绍 了有 限 元 分 析 软 件 ＡＮ Ｙ 介 Ｓ Ｓ的 概 率 分 析 功 能 ， 过 可靠 性设 计 的 相 关 理 论 ， 机 械 构 件 进 行 可 靠 度 通 对 计 算 。 过 一 个 具 体 的 实 例 说 明 了用 ＡＮ Ｙ 通 Ｓ Ｓ概率 分 析 功 能 实现 机 械 构 件 可 靠 性 分 析 的 可 行 性 ， 而 为 其 他 复 从 杂 机 械 设 备 的 可靠 性 分 析提 供 了 新 的 方 法 。
件， 其提 供 的概率 分析 功能模 块 可以 解决 以下 问题 ： 根 据模 型 中输人 参数 的不确 定 性计算 待求 结果 变 量 的不
确定 性 ；确定 由于输人 参数 的不确 定性 导 致结 构失效
的概 率数 值 ；已知 容许失 效 概率确 定结 构行 为 的容许 范 围 ，如最 大变形 、最 大应 力等 ；判 断对输 出结果 和 失效 概率 影 响最 大的参数 ，计 算输 出结 果相 对 于输人 参数 的灵 敏度 ；确 定输入 变 量 、输 出变 量之 间 的相关 系数 等 。 在 ＡＮＳ Ｓ中进 行 的结 构可靠 性 分析 通 常 由生成 Ｙ 分析文 件 、 可靠性 分 析 、 果后处 理 ３ 步 骤组成 。 结 个 首 先要建 立 结构 的循环 分析 文件 ， 以采用 批 处理 （ 令
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有限元模型利用有限元离心模型试验的可靠性
利用有限元分析离心模型试验的可靠性
梁地1张军辉1陈瑜1任龙2王奥克2
（1．长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410114；
2.中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南长沙410021）
【摘要】随着我国经济高速发展，机场建设作为一个非常重要组成部分，本文以广西河池机场项目为依托，项目主要研究机场高填方填石路堤自身稳定性控制技术，采用TLJ-150A大型离心机进行离心试验，运用现有离心模型试验的原理和基本理论，分析研究高填方填石路堤的自身沉降规律。
本文主要是以ANSYS有限元软件为媒介对现场路堤和离心模型试验路堤模型分别进行有限元计算在重力荷载下的自身沉降，用以验证离心模型试验在填石路堤沉降研究中可行性，为以后在工程实践中的应用提供新的理论依据。
【关键词】ANSYS；有限元；路堤；填石；离心试验FiniteElementAnalysisoftheReliabilityoftheCentrifugeModel
TestLIANGDiZHANGJun-huiCHENYuRENLongWANGAo -ke
（SchoolofTrafficandTransportationEngineering,Changsha UniversityofScience&Technology,ChangshaHunan410114）【Abstract】Withtherapideconomicdevelopment,theconstructionoftheair portisasaveryimportantpart,thearticlereliesontheGuangxiHe chiAirportprojecttoresearchthestabilitycontroltechnologyoft heAirportembankmentofrockhigh-fill,tousetheTLJ-150Alarg ecentrifugetomakethetestthatuseoftheexistingcentrifugemod eltestprinciplesandbasictheory,analysistheembankmentofhig h-fillsettlementlaw.ThisarticleismainlybasedonANSYSfinitee lementsoftwareasthemediaonthesceneembankmentandcentri fugemodeltestembankmentmodelfiniteelementcalculationofs edimentationundergravityloadtoverifycentrifugemodeltestst ostudythefeasibilityofStoneEmbankmentsettlement,toprovid eanewtheoreticalbasisinthefutureengineeringpractice. 【Keywords】ANSYS;Finiteelement;Embankments;Rockfill;Centrifugetes t
1工程概况
广西河池机场位于广西省河池市西北部南丹县八步村附近
见塘山与栋良山之间的山梁上，距南丹县城公路距离35km，距河池市直线距离35km，公路距离40km。
机场建设规模为：跑道长2200m，宽45m。
广西河池机场路堤属于典型的山区高填石路堤，填筑材料主要是利用附近山体开挖出产的煤矸石等岩石材料。
在角点处导数不连续的问题，另一方面也容易与库仑准则结合起来确定计算参数D-P屈服面表达式为：
F=姨2-αI1-k
2
2
（1）
式中:J2为第二偏应力不变量，J2=1[（σ1-σ2）+（σ1-σ3）+（σ2
-σ3）]；I1为第一应力不变量，I1=σ1+σ2+σ3；α和k可由表征材料凝聚强度C和摩擦角φ的屈服应力来确定，对于三轴压缩，α和k可表示为：
2
2ANSYS有限元分析原理[1]
在工程领域里，通过假设、简化，给出它们的数学模型，将问题归结为求解在给定边界条件或初始条件下的基本方程（常微分或偏微分方程）。
由于工程中复杂的几何形状、荷载和材料特性等问题，通常无法得到解析形式的数学解答，
利用数值方法进行近似求解。
有限单元法是通过用相互连接的有限小单元来模拟物体，通过联立每个单元的方程，建立方程组，可得到整个物体的解答。
ANSYS软件是一个融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的可在多数计算机及操作系统中运行的大型通用有限元分析软件之一，在道路结构分析中已经得到广泛的应用。
2sinφ（2）姨（3－sinφ）6Csinφ（3）k=
姨（3－sinφ）
根据式（1）即可绘制出D-P屈服面，它在主应力空间为一圆锥α=面。
当F0时表示材料已发生破坏，σ1、σ2、σ3处于屈服面外。
计算中填料本构模型选取
3填石路堤自身沉降分析基本假定
本文分析研究高填方填石路堤自身沉降规律时，提出如下假定：（1）土石料为各向同性连续介质；（2）岩土材料为理想弹塑性体；
（3）不考虑地基的沉降变形，认为地基在路堤荷载和自重的作用下已完成固结沉降变形；
（4）路堤填料的变形是在自重作用下产生的，而不考虑行车荷载及气候因素对其造成的影响；
（5）不考虑路堤填料土体固结及孔隙水压力的影响。
D-P准则，即假定填料为理想塑性材料,不产生硬化。
D-P准
则的材料常数包括粘聚力C、内摩擦角φ和膨胀角φf。
膨胀角φf用来控制体积膨胀的大小。
当φf=0时，材料不膨胀；当φf=φ时，材料则发生严重膨胀。
根据文献[3]，在有限元计算中，采用关联还是非关联法则，取决于剪胀角φf。
当φf=φ时为关联流动法则；当φf=0时，为非关联流动法则。
总体来说，采用非关联流动法则所得破坏荷载比同一类型材料而采用关联流动法则所得破坏荷载小。
本文假定膨胀角为零，即在变形过程中填料不发生体积的改变，亦即采用非相关联流动法则。
4．1.3高填方填石现场路堤材料参数
根据填石路堤材料D-P模型，通过大型三轴试验获得试验参数，见表1。
表1填料的有限元参数取值
4ANSYS有限元分析过程
4．1高填方填石现场路堤有限元分析4．1．1填石路堤有限元模型有限单元
本文采用四节点有限单元平面实体PLANE42分析单元，PLANE42单元可以用于建立2维实体结构模型，可用作平面应变分析单元，具有4个单元节点，每个节点有2个自由度。
4．1．2高填方填石路堤有限元材料模型
弹塑性破坏准则[2]研究理论与实际均表明，目前有限元分析中能较好地模拟混凝土、岩石和土壤等颗粒材料力学特性的
弹塑性破坏准则是Druker-Prager准则（简称D-P准则），它一方面克服了库仑准则
Table1
填料种类煤矸石
Thefiniteelementparametersoffiller
C/kPa15.6
φ/°39.1
E/MPa42.55
μ0.3
干密度(kg/m3)
2010
4．1.4现场路堤断面尺寸为：路基顶宽160m，边坡坡度为1:2，填高为30m。
4．1.5运用ANSYS软件对路堤进行建模。
作者简介：梁地（1987—），男，湖南岳阳人，硕士。
214。