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彭彭(沈阳化工大学机械工程学院，辽宁沈阳110142)1 研究的目的和意义2 建立桥梁检测车检测臂模型本次设计是对桥梁检测车检测臂进行静力和动力分析。
在分析过程中用到的所有数据及参数均参考有关规范。
钢桁架（steel truss ）用钢材制造的桁架工业与民用建筑的屋盖结构吊车梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构件。
各式塔架，如桅杆塔、电视塔和输电线路塔等，常用三面、四面或多面平面桁架组成的空间钢桁架。
本文中采用四面桁架[4]。
检测臂为平行弦杆结构全长10米，上弦杆和下弦杆长度均为1米，截面均为直径10cm圆截面，如图2-1、2-2。
图2-1桥梁检测车工作臂结构示意图本文研究的是整个工作臂结构中的水平部分，这部分是带有伸缩功能的臂架结构，是工作臂中主要的承重部分。
图2-2检测臂平面图图2-3 检测臂立体图2.2单元介绍2.2.1 BEAM188单元描述BEAM188 —三维线性有限应变梁单元单元描述：BEAM188单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构。
该单元基于铁木辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响[5]。
BEAM188是三维线性2节点梁单元，每个节点有六或七个自由度，自由度个数取决于KEYOPT（1）的值。
当KEYOPT（1）＝0（缺省）时，每个节点有六个自由度：节点坐标系的x、y、z 方向的平动和绕x、y、z轴的转动。
当KEYOPT（1）＝1时，每个节点有七个自由度，这时引入了第七个自由度（横截面的翘曲）。
本单元非常适合于线性、大角度转动和/或非线性大应变问题。
当NLGEOM打开（ON）时，BEAM188缺省考虑应力刚化效应。
应力刚化选项使本单元能分析弯曲、横向及扭转稳定性问题。
下面是BEAM188单元的示意图图2-4 BEAM188单元的示意图2.2.2 输入数据BEAM188 输入数据该单元的几何形状、节点位置、坐标体系如图“BEAM Geometry”所示，BEAM188由整体坐标系的节点i和j定义。
求解安全系数的有限元法
在边坡稳定性分析中，有限元法（Finite Element Method, FEM）被广泛用于求解土坡的安全系数。
安全系数是衡量边坡稳定性的指标，它代表了边坡实际的抗滑力与潜在滑动力之间的比值。
传统的极限平衡法通过确定可能的滑动面并计算作用于该面上的剪切强度和力矩平衡来估算安全系数。
然而，在有限元框架下，求解安全系数通常采用以下两种方法：
1. **有限元强度折减法 (Finite Element Strength Reduction Method, FSRM)**：
- 此方法基于逐步减少土体材料的抗剪强度参数（如内摩擦角或粘聚力），模拟土体逐渐趋向破坏的过程。
- 在每个折减步长上，重新进行有限元分析以获得新的位移场和应力状态。
- 当土体出现明显的塑性流动或达到预设的位移增量时，停止折减过程，并根据最后一次非线性迭代的结果计算出相应的安全系数。
- 这种方法得到的安全系数往往偏高，因为它考虑了整个土体的非线性响应，而非仅限于单一滑动面。
2. **结点位移法**：
- 结点位移法也是强度折减法的一种形式，通过监测随着抗剪强度降低，某些关键节点（如可能的滑裂带上的节点）的位移变化情况。
- 当位移突然增大时，表示潜在的滑动面已接近失稳状态，此时的抗剪强度折减比例可以用来反推安全系数。
有限元迭代解法也可以应用于边坡稳定分析中的复杂问题，例如当滑动面不明确或者滑动模式非常复杂时。
这种方法要求更为精细的网格划分和更为严谨的收敛条件控制，确保计算结果的准确性和可靠性。
有限元法在框架优化设计中的应用【摘要】钢筋混凝土框架结构是我国目前各种建筑类型中使用最普遍的结构形式之一。
本文就结构优化理论的发展进程，利用有限元法的分析功能对框架结构进行优化设计，为结构优化分析在实际工程中的应用，节省建筑材料和降低造价，探索一条新的解决问题的途径。
【关键词】有限元；框架；优化设计有限元法是利用计算机进行运算的一种数值分析方法，它的主要内容包括两部分：一是结构单元分析，即分析杆件单元的力学特性，其二是结构分析，也就是将众多离散的单元集合成全结构单元计算模型，再根据计算模型列出全结构模型的矩阵方程。
建筑框架结构形式主要采用梁柱杆件等刚接组合而成为空间体系，它的主要特点是：①约束条件多：从杆件局部尺寸约束到全结构强度刚度约束，从构件单元约束到全结构体系约束，从正常使用状态下的弹性约束到极限状态下弹塑性约束等多特点、多种类的约束条件大大增加了优化方法的难度；②变量参数多：框架结构的构件尺寸、截面类型、受力特征等都可能成为优化设计的变量，再加上框架结构构件超静定受力条件复杂，且相互影响较多，一定程度上导致优化工作量的大量增加。
本文利用框架结构杆件截面尺寸作为离散变量，把数学规划法和有限元结构分析法相结合，对框架结构进行优化设计。
1.实体结构的简化要求正常使用情况下框架结构的受力变形是以弯曲变形为主，本文以框架结构的体积作为目标函数，把结构的截面尺寸做为变量参数。
通过施加内外作用力求得各个构件的内力，随后对构件截面进行优化设计。
为了详细说明优化方法的特点，先要对框架结构做一些简化：（1）设定适宜的配筋率：在框架结构中，钢筋的影响是非常大的，因此在目标函数中一定要考虑钢筋的影响，为了简化工作量，我们把构件截面设定适宜的配筋率。
本文中结构截面均取2.5%的配筋率。
（2）调整参数变量的优化步幅：优化的步幅决定了离散变量最优解偏离精确度的程度，参数变量寻优的速度也和优化步幅的大小有关，因此在寻优过程中各参数步幅必须可调。
风力发电机组轮毂极限强度的有限元分析文章是基于有限元理论，对兆瓦级风力发电机组的轮毂进行强度及疲劳计算。
轮毂是风力发电机中的重要组成部分，铸造而成，是将机械能转换为电能的核心部件，其形状复杂，轮毂的设计质量会直接影响到整个机组的正常运行及使用寿命，在其受复杂风载荷的作用下，其强度和疲劳耐久性成为此行业关注的焦点。
此分析利用大型有限元分析软件Ansys对轮毂模型分析。
模型中包含轮毂、主轴及叶片，从轮毂的应力分布情况，从中找出最危险的部位，为轮毂的设计提供可靠依据。
标签：风力发电机；轮毂；有限元分析；极限强度1 绪论1.1 课题研究背景经济发展过程中，我国作为世界上人口最多的发展中国家，能源消耗量不断增加，传统化石能源无以为继，面临的能源开发利用的资源约束越来越多，环境压力也越来越大。
如今，生态环境承载能力弱、资源相对紧张。
传统能源利用导致的环境问题越来越严重，以及全国范围内的雾霾天气都在提醒我们要努力做到全面、协调、可持续发展，以符合当今国情。
在众多的可再生能源中，风能以其巨大的优越性和发展潜力受到人们的瞩目。
1.2 轮毂在大型风力发电机组的重要性在大型风力发电机组中，轮毂是核心构件，其不仅承担着与驱动连的链接，而且将叶片所受的风载荷通过主轴传递给齿轮箱，承担着风力发电机组容量增大而带来的更大的负荷。
它需要有足够的强度和刚度，以保证机组在各种工况下能正常运行。
由此可看出轮毂在风力发电机组的设计和制造过程中的重要性。
2 轮毂的强度校核计算2.1 轮毂模型介绍轮毂模型结构见图1此机组风轮由三片叶片对称安装在轮毂上构成，叶片间的夹角为120°。
利用CAD绘图软件Solidworks，绘制了轮毂的三维实体几何简化模型。
在保证计算精度的前提下，由于小的孔类、圆角及小凸台类结构对计算结果影响很小并且不是关键部位，已经略去。
叶片产生的气动载荷以及由于风轮旋转和机舱对风轮转动引起的离心力、惯性力和重力通过三片叶片连接点传递到轮毂上，这些载荷和轮毂自身的重力构成了轮毂载荷。
土木工程中边坡稳定性分析方法在土木工程领域，边坡稳定性是一个至关重要的问题。
边坡的失稳可能会导致严重的人员伤亡和财产损失，因此，准确分析边坡的稳定性对于工程的安全和成功实施具有重要意义。
本文将探讨几种常见的土木工程中边坡稳定性分析方法。
一、定性分析方法1、工程地质类比法这是一种基于经验和对比的方法。
通过对已有的类似地质条件和边坡工程的研究和经验总结，来对新的边坡稳定性进行初步判断。
这种方法虽然简单快捷，但依赖于丰富的工程经验和大量的案例数据。
2、历史分析法通过研究边坡地区的历史地质活动、自然灾害记录以及以往的边坡变形破坏情况，来推断当前边坡的稳定性。
然而，这种方法受到历史资料完整性和准确性的限制。
二、定量分析方法1、极限平衡法这是目前应用较为广泛的一种方法。
它基于静力平衡原理，将边坡划分为若干个垂直条块，通过分析条块之间的力和力矩平衡，计算出边坡的安全系数。
常见的极限平衡法有瑞典条分法、毕肖普法等。
瑞典条分法假设滑动面为圆弧，不考虑条块间的作用力，计算较为简单，但结果相对保守。
毕肖普法考虑了条块间的水平作用力，计算结果更为精确，但计算过程相对复杂。
2、数值分析方法（1）有限元法将边坡离散为有限个单元，通过求解每个单元的应力和位移，来分析边坡的稳定性。
它可以考虑复杂的边界条件和材料非线性特性，能够更真实地模拟边坡的力学行为。
（2）有限差分法与有限元法类似，但采用差分格式来近似求解偏微分方程。
在处理大变形和复杂边界问题时具有一定的优势。
（3）离散元法特别适用于分析节理岩体等非连续介质的边坡稳定性。
它能够模拟块体之间的分离、滑动和碰撞等行为。
三、监测分析方法1、地表位移监测通过设置测量点，使用全站仪、GPS 等仪器定期测量边坡表面的位移变化。
当位移量超过一定的阈值时，提示边坡可能存在失稳风险。
2、深部变形监测采用钻孔倾斜仪、多点位移计等设备，监测边坡内部的深部变形情况。
这种方法能够更早地发现潜在的滑动面。
ANSYS极限载荷分析法在压力容器设计中的应用分析作者：孙进赛阮景飞刘浩来源：《中国科技纵横》2017年第15期摘要：极限载荷分析法作为应力分类法的替代方法，已经日渐成熟，极限载荷分析法补充了应力分类结构评定法，使得盈利分类结构评定法的缺陷得到了有效的弥补，未来必定会在压力容器设计的工程实践中得到广泛的发展和应用，因此本文从极限载荷分析法的原理及应用等方面探讨其在压力容器设计中的应用。
关键词：极限载荷分析法；压力容器设计；有限元中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0044-011 极限载荷分析法极限载荷分析法可以在应力分析中取得较为精确的分析和判断，也就是说，在满足压力容器设计极限分析的要求时，就算不评定一次应力，也可以自动满足一次应力的限值[1]。
极限载荷分析法是以极限分析理论为基础，目的在于防止塑性垮塌，同时规定结构的一个极限载荷下限值，结合材料模型、应变-位移关系及满足不变形结构形状中的平衡关系这几点性能，得到数值模型解。
极限载荷是导致整体结构失去稳定性的载荷，在ANSYS分析中，这个数值可以用数个载荷步和小的载荷增量来得到。
极限载荷达到的特征是，压力容器结构的某个截面失衡，也就是塑性垮塌的发生。
极限载荷分析不仅涉及到塑性破坏的失效模式，而且涉及结构塑性垮塌，它可以适用于任何既定顺序施加的单一静载荷或者多种静载荷。
2 极限载荷求解方法极限载荷分析法被包含于塑性力学范畴，其经典分析方法有三种：广义内力与广义变形法、上限定理与下限定理法、静力法与机动法。
极限载荷分析法是通过数值分析技术（如ANSYS）、弹性-全塑性材料模型和小位移理论，得到极限载荷。
具体方法步骤如下：首先建立数字模型，然后确定所有的有关载荷，再利用弹性-全塑性材料模型，在其中使用Von-Mises 函数加上相关的流动准则，确定得到的载荷情况组合，最后对所有的载荷情况组合进行极限载荷分析。
有限元强度折减法在岩土工程中的应用文章分析了有限元强度折减法在岩土工程中的应用优势，探析了有限元强度折减法在岩土工程中的应用，旨在为岩土工程相关工作人员提供一定的参考。
标签：有限元强度折减法岩土工程应用1前言英国科学家Zienkiewicz提出了用降低岩土强度或者增加外荷载，进行岩土工程安全系数的计算，该种方法被看做为岩土工程极限分析有限元法的雏形。
有限元强度折减法是极限分析有限元法最常用的方法之一，并且经过多年的实践应用获得了非常好的应用成果。
因此，文章针对有限元强度折减法在岩土工程中应用的研究具有非常重要的现实意义。
2有限元强度折减法在岩土工程中的应用优势分析（1）考虑周全。
有限元强度折减法在岩土工程中的应用，考虑问题比较周全，尤其是在细节方面，能够更加接近实际状况，在进行计算的过程中，计算数值越接近实际状况，其价值越高，能够有效的降低计算误差。
正是由于有限元折减法的这点优势，接近实际状况的计算方法，越来越被岩土工作者所青睐。
（2）适应性强。
我国幅员辽阔，涉及的地形包括高原、高山、山丘、平原等，一些岩土工程的测量工作会涉及到多种地形，如果采用传统的方法进行计算，不仅会增加工作人员的劳动强度，还会影响计算的精度，通过将有限元强度折减法应用在岩土工程测量中，通过分析相关地形，描述该地区地形的范围，以此评估相关地形的稳定性，无论施工现场的地形如何复杂，气候条件多恶劣，工作人员都可以在实验室中轻松的测量。
有限元强度折减法还有一个好处就是化整体为部分、化大为小，这样能够有效的降低工作人员的工作压力，降低计算过程中误差。
（3）准确性高。
国内岩土工程企业非常多，如果工程测量和计算的准确性较低，将会影响岩土工程企业的市场竞争力。
准确度是岩土工程测量中的必备条件，通过实践证明，有限元强度折减法在岩土工程测量中的应用，其结算结果比其他公式计算的结果更加准确，避免了其他公式就是你误差导致的误判，甚至导致地质变软以及工程坍塌等。
大口径X80钢应变极限有限元分析通过Gurson损伤模型和基于应变的断裂评估方法，建立了有限元模型，模拟不同裂纹深度、长度下X80管道对应的拉应变极限。
通过分析可知，在裂纹较浅时，随着裂纹长度的增加，管道拉应变极限变化不大；在裂纹较深时，管道拉应变极限随着裂纹长度的增加而降低；对于相同裂纹长度，随着裂纹深度的增加，管道拉应变极限降低。
标签：X80；应变钢；应变极限；有限元分析引言随着石油天然气勘探开采技术的提高，管道穿越地域越来越广，地形地貌愈加复杂，地理环境愈加多变。
地震、冻胀、滑坡、泥石流、长距离悬跨等逐渐成为管道建设和运行面临的挑战[1-3]。
现行的国内外大多数管道设计标准都是基于应力设计准则，为管道运营提供了一定的安全保障。
但对于诸如地震、滑坡、海底管道敷设等位移控制载荷的管道设计，管道应力已超过屈服极限，基于应力的设计准则已不再适用。
建立在极限状态设计思想和位移控制载荷的作用基础上的应变设计准则认为，对于位移控制载荷为主载荷的管段，在保证管道安全运营的前提下，允许管道发生一定的塑性变形，但仍能满足生产要求，充分发挥管道的能力[4-6]。
国外现行的标准如DNV F101、CSAZ 662、API RP 1111、ASME B31.8等都涉及到基于应变的设计准则。
近年来一些研究者提出了多种具有借鉴意义的基于应变的设计准则，大型有限元软件分析和全尺寸试验成为探索应变设计的主要方式。
在基于应变驱动力方程的断裂评估中，含缺陷管道的失效分为由韧带塑性失稳引起的整体失效和裂纹不稳定扩展导致的局部失效。
对于金属材料的韧性撕裂，从上个世纪50年代就开始研究，到目前为止已经有很多断裂模型被相继提出，并取得了丰硕的成果，其中，Gurson TvegrardNeedleman（GTN）损伤模型是到目前为止，发展最为成熟的基于细观力学的韧性撕裂损伤理论模型之一[7-8]。
文章基于材料损伤理论，建立全尺寸管道的韧性撕裂有限元模型，为大范围屈服条件下的管道断裂分析提供手段。
有限元分析论文写作范文（专业推荐6篇）车架作为汽车的承载基体，安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室、货厢等有关部件和总成，承受着传递给它的各种力和力矩。
车架工作状态比较复杂，无法用简单的数学方法对其进行准确的分析计算，而采用有限元方法可以对车架的静动态特性进行较为准确的分析，从而使车架设计从经验设计进入到科学设计阶段。
以下是我们为你准备的6篇有限元分析论文，希望对你有帮助。
有限元分析论文范文第一篇：油罐运输车的有限元分析及优化摘要：为验证油罐运输车的结构强度是否满足使用要求，运用有限元仿真分析方法分别建立其弯曲、扭转、紧急制动3种工况的模型并进行了最大应力分析。
结果显示，罐体结构的应力小于材料的屈服应力，在满足使用要求的基础上，采用尺寸优化分析方法减薄罐体的厚度可实现轻量化。
关键词：油罐运输车；有限元分析；尺寸优化伴随着世界经济持续发展，石油、天然气的需求逐步增加，油罐车作为短途运输交通工具发挥着重要的作用。
存在部分结构不合理和整车质量过重现象及潜在运输的危险性，同时使得运输成本增加。
因此基于CAD/CAE技术对整车进行结构分析与轻量化设计,可以提高产品的科技含量，为企业以后的生产提供设计指导。
1罐车有限元模型的建立1.1单元类型的选择罐体单元主要采用单元类型中的壳单元来划分网格，车架部分由于用梁单元不能分析应力集中问题，所以同样采用壳单元来划分车架网格，这样可以准确地得出分析结果。
罐体的单元选用四边形壳单元（QUAD4），在几何形状复杂的位置可以采用少量的三角形单元（TRIA3）来过渡，以满足总体网格质量的要求，通常要求三角形单元占总单元数的比例不超过5%【2】.罐体以及车架的单元全部为10mm尺寸单元。
1.2罐体与车架连接方式罐体与前后封头、罐体与防波板以及加强板与相应连接部件之间用节点耦合的方式模拟焊接。
大梁与副车架之间的连接采用ACM单元。
ACM单元模拟的是一种特殊的焊接方法（AreaContactMethod），不同于刚性单元结点连接的方法。
有限元强度折减法的原理、优点与超高边坡失稳的判据一、安全系数的定义两种方法可以导致边坡达到极限破坏状态，即：增量加载和折减强度。
传统边坡稳定分析中的安全系数是一个比值，假定一滑动面，根据力学的平衡来计算边坡安全系数，它等于滑动面以上土体条块的抗滑力与下滑力的比值。
式中K——安全系数；τ——滑动面上各点的实际强度。
将式子（4-1）两边同时除以k，上述公式变为其中：式（4-1）的左边等于I，表示滑坡体达到极限平衡状态，这意味着当代表强度的黏聚力和摩擦角被折减为1/K后，边坡最终到达破坏。
这个系数K就是有限元强度折减法中求解的安全系数，其实也就是强度折减系数。
二、有限元强度折减法的原理有限元强度折减法是在理想的弹塑性有限元计算中将边坡岩土体的抗剪强度参数：黏聚力c和内摩擦角φ按照安全系数的定义同时除以一个系数k，得到一组新的c′、φ′值，然后作为一组新的参数输入，再一次试算，如此循环。
当计算不收敛时，所对应的k被称为坡体的安全系数，此时边坡达到极限状态，将会发生剪切破坏，同时可以得到边坡的滑动面。
其中c′、φ′为三、有限元强度折减法的优点有限元强度折减分析法既具备了数值分析方法适应性广的优点，也具备了极限平衡法简单直观、实用性强的特点，目前被广大岩土工程师们广泛应用。
（1）不需要假定滑面的形状和位置，也无须进行条分。
只需要由程序自动计算出滑坡面与强度贮备安全系数。
（2）能够考虑“应力-应变”关系。
（3）具有数值分析法的各种优点，适应性强。
能够对各种岩土工程进行计算，不受工程的几何形状、边界条件等的约束。
（4）它考虑了土体的非线性弹塑性特点，并考虑了变形对应力的影响。
（5）能够考虑岩土体与支护结构的共同作用，并模拟施工过程和渐进破坏过程。
四、有限元强度折减法中超高边坡失稳的判据采用强度折减有限元方法分析超高边坡稳定性时，如何判断边坡是否达到极限平衡状态，十分关键。
这种有限元失稳判据的选取，没有获得共识，常见的失稳判据主要有下列三种。
边坡稳定性的有限元分析摘要：在过去几十年中，边坡的稳定性已经取得了众多的研究成果，如用极限平衡法和强度折减法来研究其稳定性。
其中目前岩土工程界最为广泛流传的方法是极限平衡法。
极限平衡法主要是以摩尔-库伦准则为基础，然后在这一基础之上给出一个假想的滑动面，把滑动面上的土体分为若干垂直的条块，通过迭代求解得出最终结果。
Geostudio作为一款专业、高效的岩土分析软件，是基于极限平衡法来分析边坡的稳定性，已经为上百万的科研人员提供帮助。
本文主要是通过Geostudio中的Slope/w模块来进行建模计算，从而得出稳定系数和潜在滑动面，再根据应力-应变和潜在滑动面位置进行分析，对实际工程提出合理建议。
关键词：稳定性分析；极限平衡法；有限元；安全系数0 引言边坡在我们日常生活中可以说是随处可见，边坡的稳定性对于人们的生命安全和国家的经济发展具有重要的意义。
在我国的西部地区，这里群山环绕，位置偏僻，国家为了发展这里的交通，修建了非常多的边坡工程。
随着人们对于边坡研究的不断加深以及计算机技术的飞速发展，越来越过的喜欢使用有限元分析软件来分析边坡的稳定性。
很多有限元软件功能强大，计算方便，帮助人们在边坡稳定性分析领域取得了飞速的进步。
1 Geostudio软件及Slope/w模块简介1.1 Geostudio软件介绍Geostudio是一款功能强大、应用广泛的数值分析软件。
其中有可以分为八个模块，Seep/w地下水渗流模块，Slope/w边坡稳定性分析模块，Sigma/w岩土应力变形分析模块，Quake/w地震相应分析模块，Temp/w地热分析模块，Ctran/w 水污染物传输分析模块，Air/w空气流动分析模块，Vadose/w综合渗流蒸发区和土壤表层分析模块，Seep3D三维渗流分析模块。
本文中对于边坡的稳定性分析主要是要运用Slope/w模块，此模块可以独立分析边坡的稳定性。
1.2 Slope/w模块的工作原理Slope/w模块主要是运用极限平衡理论对不同类型的土体、复杂地层、空隙水压力状况、以及不同的加载方式对边坡稳定性的影响问题进行分析研究，该模块还可以把有限单元法和极限平衡理论相结合对边坡的稳定性问题进行有效计算和分析[1]。
