基于ANSYS与OpenGL的高速公路结构物仿真建模及三维地层地表修剪方法

现代三维视景建模与仿真技术在高速公路工程选线、施工以及运营管理中具有良好的应用前景。结构物的仿真建模以及能反映施工前后地表形态变化的三维地层模型研究是高速公路信息化中的重要问题。介绍了一种借用ANSYS有限元分析软件提取结构物三维模型表面几何信息的简便方法;结合OpenGL纹理贴图技术,实现了结构物的仿真建模;针对结构物施工后对地表形态改变较大的问题,提出利用结构物表面数据对三维地层模型地表网格进行修剪的方法--地表网格竖直投影修剪法。把上述方法应用到广东省某高速公路高边坡的三维视景仿真建模中,结果表明,边坡的仿真模型较逼真。三维地层模型修剪后的地表形态与真实情况接近,验证了方法的合理性、可靠性。     

A stochastic method for the prediction of icebreaker bow extreme stresses

It is well established that the ship-ice interaction process is quite complex and associated ice loads on the icebreaker hull is a stochastic process. Obviously, novel accurate statistical methods and models should be developed and applied to estimate extreme bow stresses.This paper studies icebreaker bow stresses based on measured distribution of ice thickness in the Arctic Ocean on the way to and from the North Pole. Since the vessel route was carefully selected searching for easier ice conditions, the Arctic Ocean crossing was not a straight linear but a meandering path. Thus, the specific ship route data was biased with respect to general ice statistics in the region, but true with respect to the route specific ice data encountered by a ship navigating in that region. Therefore the route specific ice thickness data is directly needed for ship design and navigation analysis. It is assumed that captains are competent and knowledgeable, and therefore will select a route that provides the most favourable ice conditions.This paper contributes to study of the newest Chinese self-designed polar icebreaker, serving the purpose of enhancing icebreaker operational reliability. Finite Element Method software package ANSYS/LS-DYNA has been employed to simulate bow stress pattern for a particular icebreaker operating in the Arctic Ocean. Extreme bow stresses were estimated using Naess-Gaidai method. The latter is a first application of Naess-Gaidai method to a distribution with lower bound. Thus this paper aims at introducing an efficient method of estimating route-specific icebreaker extreme bow stresses.     

钢悬链线立管与海床土体接触问题的ANSYS有限元分析

钢悬链线立管(SCR)与海床土体的接触问题对立管的疲劳寿命影响很大.运用ANSYS有限元软件中的接触单元模拟SCR与海床接触处的相互作用,考虑海床土体的非线性,建立SCR与海床系统有限元模型,并同已有的等价梁-弹簧模型进行了比较和验证.运用该模型进行计算分析,探讨了管道重量、土体模型和摩擦系数等对管道入土深度和弯矩的影响,为进一步研究SCR与海床的相互作用提供参考.     

土工格栅加筋路堤有限元分析

通过有限元软件ANSYS对土工格栅加筋路堤进行模拟,阐述了加筋土的加筋作用原理。通过一个工程实例分别对不加筋、仅加砂垫层、加一层土工格栅砂垫层、加两层土工格栅砂垫层四种不同的加筋路堤进行了计算。分析了不同加筋方式下加筋土路基竖向位移、侧向位移、竖向应力、剪应力和筋材拉力的规律。     

三峡永久船闸中隔墩岩体变形分析

针对三峡永久船闸中隔墩变形监测资料所反映出的几种典型变形规律,采用有限元数值分析和工程地质条件分析等研究手段进行了深入细致的分析得出以下结论：中隔墩岩体水平位移值的波动是由于临槽的不同步开挖引起的;第二闸室至第三闸室首的中隔墩向北“一边倒”是因为南北闸室地应力的差异和结构面的存在;中隔墩沿深度方向水平位移数值发生突变的原因是结构面的存在。并为研究岩土工程变形监测资料中的“个性问题”（或称异常情况）提供了一种有益的借鉴。     

基于ECC的小雁塔抗震加固性能分析

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种高强度、高延性的新型建筑材料,在加固工程中具有广泛的应用前景。本文利用ECC的高延性和抗剪性,提出一种采用ECC面层加固小雁塔的保护方案,以提高古塔抗震性能;通过有限元软件ANSYS进行模拟分析,比较了小雁塔加固前后的地震响应。分析结果表明:采用ECC面层加固可显著增强塔身整体的延性和承载力,有效地提高塔体损伤容限,为ECC在古塔抗震加固的实际应用中提供借鉴,可作为古塔抗震保护的新途径。     

基于ANSYS的新型乡村抗震防灾适宜性规划模型分析

当前新型乡村抗震防灾适宜性规划分析中通常采用地质分区方法对勘测点进行分析,在分析过程中忽略了GIS空间的复杂性,且未对评价指标加权分析,导致抗震适宜性评价指标量化过程过于主观,存在计算结果与实际结果拟合度低的问题。据此,提出基于ANSYS的新型乡村抗震防灾适宜性规划模型分析。考虑到GIS的空间复杂性,采用ANSYS在GIS空间进行有限元结构场修正操作,结合Logistic非线性回归模型,对乡村土地抗震防灾适宜性规划中的二分类变量数据进行非线性回归分析。为了防止计算数值过于主观,采用组合熵系数模型对Logistic方程计算得来的评价指标加权,由此完成基于ANSYS的新型乡村抗震防灾适宜性规划模型分析。经过实例分析证明,所提方法求出的计算结果与实际结果拟合度较高,能成功完成评价指标的量化,对乡村抗震防灾适宜性规划分析更加客观。     

ANSYS软件中修正剑桥模型的二次开发

ANSYS软件具有很强的非线性计算功能和前、后处理能力,是目前世界上最强大的通用分析程序之一。标准ANSYS程序中包含众多的材料本构模型,但尚缺少岩土工程数值计算中常用的修正剑桥模型。为扩展ANSYS在岩土工程领域的计算能力,利用二次开发工具UPFs和数据接口将修正剑桥模型连接到标准ANSYS程序中。二次开发的核心是本构模型子程序UMAT.F的编制。子程序的编写一方面要符合修正剑桥模型的本构关系式和弹塑性有限元计算的特点;另一方面变量名和输入输出格式必须和标准ANSYS程序一致。对二次开发后的ANSYS程序进行了典型算例的验证。结果表明,在ANSYS中加入修正剑桥模型的方法是可行的,可推广到ANSYS对于其他材料本构模型的二次开发中。     

带深桩基础高层建筑结构的地震动输入问题

带深桩基础高层建筑结构的地震反应分析通常按刚性地基假定选择地震动输入,其合理性一直受到工程界关注。本文探讨了此类结构考虑桩-土-结构相互作用的整体有限元分析的地震激励施加、单元网格划分、积分步长确定、边界处理等问题,通过整体有限元分析模型和常规分析模型的算例分析对比,探讨了常规地震动输入方法的合理程度。结果表明,常规输入法总体偏于安全,是基本可行的,但可能低估结构底部几层的地震反应,应引起注意。     

基于ANSYS软件benchmark模型耗能减振控制分析

本文系统介绍了当前国际结构振动控制的公共平台———Benchm ark模型,首次给出使用通用有限元软件ANSYS对第3阶段20层非线性钢框架抗震结构的有限元建模,结果表明,模态、无控地震反应分析结果和ASCE给出的MATLAB结果相同。利用粘滞阻尼器对此模型的耗能减振数值仿真分析的结果表明:粘滞阻尼器是一种性能很好的阻尼器,使用本文给出ANSYS的Benchm ark有限元模型来进行耗能减振控制分析是方便的、可行的。