国家自然科学基金(51378459)
- 作品数：19 被引量：67H指数：5
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- 相关机构：浙江大学浙江省建筑设计研究院四川电力设计咨询有限责任公司更多>>
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- 蒸气云爆炸作用下钢储罐动力响应的双向流固耦合分析被引量：5
- 2018年
- 对于钢储罐内部发生的蒸气云爆炸,储罐结构在爆炸流场的作用下会产生运动与变形,这些运动变形又会反过来作用于内部爆炸流场,因此求解钢储罐在内爆作用下的结构动力响应实际上是一个复杂的双向流固耦合问题。利用弱耦合方法,基于ANSYS Workbench仿真平台建立了能够有效模拟内部爆炸流场与钢储罐结构相互作用的双向流固耦合模型,获得了钢储罐的结构动力响应。同时,进行了解耦计算,并将解耦与耦合两种方法进行了对比分析。研究表明:在内部蒸气云爆炸作用下,钢储罐结构最大塑性应变一般出现在顶盖与罐壁的环向连接处,该区域会因塑性应变最先超过失效应变而发生破坏;耦合分析所得钢储罐结构变形情况和与失效破坏模式与解耦分析所得结果大致相同,解耦分析可以较为方便地进行内爆作用下的钢储罐结构动力响应与薄弱危险区域的初步预测。
- 胡可赵阳赵阳王钢
- 关键词：钢储罐蒸气云爆炸爆炸荷载流固耦合超压
- 基于六面体网格的向量式有限元分析及应用被引量：4
- 2018年
- 基于向量式有限元基本原理,给出了八节点六面体等参实体单元的基本公式,通过投影方式将空间曲面六面体转换为投影六面体,采用参考面的逆向运动求解节点纯变形,通过单元形函的虚功方程计算节点内力;针对坐标模式和内力积分模式等关键问题提出了有效的处理方案。编制了六面体实体单元的数值计算程序,并进行工程结构算例分析。结果表明,所编制程序可有效模拟实体结构的静力、动力及大变形大位移行为分析,验证了本文理论和程序的正确性和实用性。
- 王震赵阳杨学林
- 关键词：向量式有限元六面体网格质点运动动力分析
- 基于向量式有限元的实体结构非线性行为分析被引量：7
- 2015年
- 基于向量式有限元基本理论,推导了四节点四面体实体单元的基本理论计算式,通过参考平面的逆向运动来获得单元节点纯位移,进而通过变形坐标系获得单元节点内力。将双线性弹塑性材料本构模型引入向量式有限元实体单元,以实现考虑塑性硬化效应时实体结构的材料非线性行为分析。针对实体结构的碰撞接触行为,通过实体外表面质点和三角形网格面的单向碰撞检测来处理碰撞检测问题,采用基于中央差分的罚接触力响应方法来处理碰撞响应问题。弹塑性材料和碰撞接触均作为单独的计算分析模块引入向量式有限元实体单元。算例分析表明,所编制的向量式有限元实体单元程序可以有效实现线性和非线性材料情况下实体结构的静动力、大变形、大转动以及碰撞接触行为分析,验证了所提理论计算式和编制程序计算结果的可信度。
- 王震赵阳杨学林
- 关键词：向量式有限元大变形
- 薄壳结构的向量式有限元屈曲行为分析被引量：4
- 2016年
- 基于向量式有限元三角形薄壳单元的基本理论,推导力控制法和位移控制法的基本原理及在向量式有限元中的处理方式,以实现薄壳结构的屈曲和后屈曲行为分析。在此基础上编制薄壳结构的屈曲计算分析程序,并通过算例验证。研究结果表明:所编制的向量式有限元薄壳单元程序可以用于薄壳结构的静、动力屈曲和后屈曲分析,验证了理论推导和所编制程序的有效性和正确性。无需进行特殊处理,采用位移控制法可有效越过屈曲极值点,跟踪获得薄壳结构大位移大转动、屈曲及后屈曲运动变形的全过程。
- 王震赵阳杨学林
- 关键词：薄壳结构向量式有限元
- 薄膜断裂和穿透的向量式有限元分析及应用被引量：3
- 2018年
- 向量式有限元基于牛顿运动定律,通过质点描述和向量分析来求解整体结构的动力响应。首先,给出了向量式有限元三角形薄膜单元的基本理论,进而针对薄膜结构的断裂和穿透破坏过程,提出相应解决方案。对于薄膜断裂问题,采用Mises应力状态变量达到失效应力限值作为断裂判据,通过质点分裂方式将相连单元的对应节点断开,并对分裂后的新质点进行状态更新来模拟其断裂过程;对于薄膜穿透问题,则同时结合碰撞和断裂过程模拟来实现。在此基础上,编制了薄膜结构的断裂和穿透求解计算程序,算例分析表明,程序可很好地完成薄膜结构的大变形大转动、断裂和穿透等不连续行为的模拟,验证了理论及程序的可靠性和有效性,体现了本文方法进行薄膜结构复杂不连续行为分析的优势。
- 王震赵阳杨学林
- 关键词：向量式有限元碰撞
- 向量式有限元膜单元及其在膜结构褶皱分析中的应用被引量：5
- 2015年
- 向量式有限元法是一种基于点值描述和向量力学理论的分析方法,可有效模拟结构的空间大位移、大转动行为。推导了三角形膜单元的向量式有限元基本公式,详细阐述了通过逆向运动获得单元节点纯变形位移以及在变形坐标系下求解单元节点内力的方法。在此基础上编制了膜单元的计算程序,并通过算例分析验证了理论推导的正确性及所编制程序的可靠性。进一步将向量式有限元引入膜结构的褶皱分析,采用主应力-主应变准则和修正本构矩阵方法处理膜结构的褶皱问题,对一典型膜结构在面外荷载作用下的力学行为及褶皱发展情况进行跟踪分析,成功捕捉了从褶皱出现、褶皱大范围扩展直至褶皱最终消失的全过程,证明了该方法在膜结构皱褶分析中可有效克服传统有限元方法存在的单元刚度矩阵奇异、迭代不易收敛等问题。
- 赵阳王震彭涛
- 关键词：膜结构向量式有限元
- 圆柱壳容器内部可燃气体爆炸冲击作用的双向流固耦合模拟被引量：4
- 2016年
- 圆柱壳容器发生内部爆炸时,爆炸流场的作用会引起容器结构的运动与弹塑性变形,其运动和变形又会反作用于爆炸流场,进而改变容器壁面上爆炸作用的大小与分布,因而爆炸冲击作用的确定属复杂的双向流固耦合问题。通过ANSYS Workbench仿真平台建立了可有效模拟可燃气体爆炸流场与容器壁面结构相互作用的流固耦合分析模型,获得了考虑耦合效应的超压时程与相应的结构动力响应。进一步考察了流固耦合效应对爆炸冲击作用的影响,研究表明:在耦合与非耦合的情况下,容器壁面上爆炸作用的变化趋势大致相同,而非耦合情况下的超压峰值大于耦合情况,设计计算时考虑耦合情况的爆炸冲击作用更为准确,不考虑流固耦合效应的爆炸作用取值偏于安全保守。
- 胡可赵阳
- 关键词：流固耦合有限元分析超压
- 薄壳结构碰撞、断裂和穿透行为的向量式有限元分析被引量：6
- 2016年
- 在向量式有限元三角形薄壳单元的基本理论中,引入薄壳结构碰撞、断裂和穿透等复杂不连续行为的模拟机制。采用"点-三角形"检测和罚接触力法模拟碰撞检测和碰撞响应,获得薄壳结构碰撞接触的全过程;采用塑性失效应变准则和质点分裂方式,获得薄壳结构断裂和破碎的全过程;进而结合碰撞检测、碰撞响应、失效应变准则以及质点分裂处理方式,获得刚体穿透薄壳结构的全过程。基于此,编制了向量式有限元考虑薄壳结构的碰撞、断裂和穿透行为的分析程序,并通过算例分析验证了理论推导和所编制程序的有效性和可靠性,体现了向量式有限元方法在薄壳结构复杂不连续行为分析领域的优势。
- 王震赵阳杨学林
- 关键词：薄壳结构
- 考虑膜材各向异性的膜结构褶皱分析被引量：1
- 2015年
- 推导了应用于向量式有限元三角形膜单元的各向异性膜材本构矩阵;进一步推导了各向异性膜材褶皱状态下的修正本构矩阵,并提出更为合理的主偏夹角计算方法。在此基础上编制了考虑膜材各向异性的膜结构荷载分析与褶皱分析程序,并进行了算例验证。算例分析表明,所编制的向量式有限元程序可以很好地完成各向异性膜结构的荷载分析与褶皱分析,验证了理论推导的正确性和分析程序的可靠性。分析结果还表明膜材的各向异性与褶皱效应会对膜结构的受力性能产生显著影响。
- 于磊赵阳王震
- 关键词：膜结构向量式有限元各向异性
- 平面薄膜结构屈曲行为的向量式有限元分析被引量：6
- 2015年
- 针对平面薄膜结构在外荷载作用下容易出现局部褶皱和褶皱扩展的现象,分析平面薄膜结构的屈曲行为.基于向量式有限元薄膜单元基本理论,引入面内应力刚化和面外初始缺陷,实现初始预应力平衡状态和触发面外褶皱屈曲变形.推导向量式有限元的力控制和位移控制处理方法,进而跟踪平面薄膜结构的局部褶皱(屈曲)和褶皱扩展(后屈曲)变形全过程.在此基础上,编制平面薄膜结构的屈曲计算分析程序,并通过矩形薄膜剪切屈曲和圆环薄膜扭转屈曲的算例分析,验证理论推导和所编制程序的有效性和正确性.位移控制法可以越过薄膜结构屈曲的极值点(或分支点),有效跟踪屈曲和后屈曲变形的全过程,并获得屈曲临界极限荷载和屈曲下降段.
- 王震赵阳杨学林
- 关键词：屈曲
