摘要：深海底极稀软底质是一种完全不同于陆地表面的特殊底质,对海底作业机器的结构设计及其行走性能提出高要求。根据海底底质物理力学特性,配制实验室模拟底质,基于车辆地面力学理论,开展模拟履带板与模拟底质相互作用力学特性试验,分别获得法向压力-沉陷、水平切应力-剪切位移函数关系式。根据深海底履带式集矿机详细结构设计参数,采用动力学建模与仿真程序Recur Dyn/Track构建海底履带式集矿机多体动力学模型。应用实验室模拟试验获得的海底底质力学特性关系式,采用C语言编写用户自定义子程序,基于Recur Dyn/Track进行二次开发,实现深海底特殊底质力学模型在Recur Dyn/Track中的构建。开展海底底质特殊力学载荷下履带式集矿机多种行走工况动力学仿真,分析与评价其行走性能,为实际深海底履带式集矿机的结构设计优化、行走性能评估及行走控制研究奠定基础。。

摘要：为提高螺栓连接层合板结构的可靠性和承载能力,基于ABAQUS软件及用户子程序(USDFLD),结合改进的单胞模型,建立了考虑组分材料失效的多尺度数值模型。利用该模型表征分析了单钉双剪层合板螺栓连接结构的力学性能,研究了铺层形式及几何尺寸对连接结构性能的影响。该模型的预报结果与试验结果吻合较好。结果表明:准各向同性层合板螺栓连接结构的挤压强度高于正交各向异性层合板连接结构的挤压强度,前者的失效模式为挤压失效,后者为剪出失效,该模式导致结构承载能力降低,设计中应避免。层合板边径比大于3时,不同宽径比连接结构的挤压强度趋近稳定值;但相同边径比的连接结构,其挤压强度随宽径比的增大而增大,连接结构设计时应给予考虑。

摘要：作为页岩气开采关键技术,水力压裂在目标岩层产生大量裂隙,构成页岩气有效运输通道。因此,研究裂隙的空间分布和影响因素具有重要意义。采用连续-非连续方法,通过ins-coh程序在ABAQUS有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元,得到计算模型。考虑到水力压裂中的流固耦合,编写用户子程序确定孔隙压力初始场分布,并给出压裂阶段压裂液的流动准则和流固耦合方程。随着压裂液的注入,黏聚力单元发生破坏,连贯的张开区域形成页岩气运输通道。在验证该方法可行性基础上,结合西南某地区页岩气储层典型地质条件,进行三维水力压裂数值模拟。模拟结果显示:该方法能够合理模拟高水压下压裂液在岩体中流动,岩体裂隙面萌生、扩展、贯通的完整破坏过程。最后,通过设计多组模型进行对比分析,探究注液速度、初始裂隙间距和长度对裂隙空间分布的影响,为实际工程的方案设计提供指导意见。

摘要：采用混合定律模型来描述橡胶-钢丝复合材料的比热容、导热系数随温度的变化规律,利用K-R动力学模型来分析硫化反应热,基于非线性有限元软件ABAQUS编制了相应用户子程序,实现了轮胎硫化过程一体化模拟分析。在此基础上,以11.00R22.5型全钢载重子午线轮胎为研究对象进行了硫化过程模拟分析,并与轮胎硫化测温试验以及传统的模拟分析结果进行了对比。结果表明:利用此模拟分析方法可以有效地提高轮胎硫化分析精度。进而分析了硫化过程中轮胎内部温度、焦烧时间和硫化程度的变化情况,确定了轮胎的最难硫化部位,为轮胎硫化工艺设计提供了理论指导。

摘要：在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度T与其对应的剪切损伤,拟合出极限剪切损伤值与应力三轴度的函数关系曲线;然后结合颈缩断裂时的临界孔洞体积分数与应力三轴度的关系,建立适用于较广应力三轴度的DP780断裂失效细观判据;设计了拉弯成形试验并带入ABAQUS中进行仿真,证明得出的细观断裂判据能预测双相钢在冲压成形过程中出现的不同断裂现象。

摘要：为揭示BRT沥青路面结构在温度场和公交车移动荷载联合作用下的永久变形特性,依托兰州BRT沥青路面工程,采用数值模拟方法建立沥青路面结构力学分析模型,通过Fortran语言编写用户子程序,引入夏季BRT道路实际温度场,研究了夏季BRT重复荷载作用下温度场与车速对路面结构永久变形的影响,并解释了其作用机理。结果表明,夏季BRT沥青路面结构易发生失稳性车辙;相较于BRT车辆作用的频次,温度对沥青路面永久变形的影响更大;上、中、下面层的凹陷和隆起变形均随车辆速度的增大而减小,且不同行车速度下,中面层的变形值大于上面层和下面层,为延缓BRT沥青路面结构永久变形的产生和发展,应在合理提高公交车车速的同时,重点关注中面层的抗变形能力,并加强面层之间的黏结力。

摘要：气动潜孔锤是一种冲击凿岩设备,动力学特性非常复杂。利用准稳态的方法,联立潜孔锤气室气体流量方程、状态方程和等熵方程建立了气室气体状态数学模型。并利用差分方法在Visual C++中编制了气体压力程序,应用动态链接库技术实现其与多体动力学程序ADAMS/View的链接,生成了活塞驱动力用户子程序,在ADAMS中建立了潜孔锤虚拟样机模型,分析了活塞的运动过程及不同工作气室的压力变化。仿真结果与实验数据进行了对比,验证了潜孔锤虚拟样机的正确性,对潜孔锤的优化设计具有指导意义。

摘要：基于修正剑桥模型理论,推导了孔隙比e随土体当前应力变化的方程,同时比选了4组经典的描述渗透系数k随孔隙比变化的方程,选择了其中一组最佳的估算公式,编写ABAQUS用户子程序VOIDRI和USDFLD,以实现孔隙比和渗透系数随土体当前应力的变化。在此基础上,研究深基坑降水开挖所致的坑内外土体的变形、围护结构的变形及弯矩,得到以下结论:当考虑孔隙比随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩、坑底隆起量均大于孔隙比为定值时的情况;当考虑渗透系数随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩均小于渗透系数为定值时的情况,但同时考虑渗透系数和孔隙比变化情况时,其对坑底的隆起量的影响可以忽略不计。

摘要：ANSYS软件具有强大的可开发性,在数值计算领域中应用广泛,标准的ANSYS程序中缺少岩土工程数值计算常用的邓肯-张模型。ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)计算效率低下,而邓肯-张模型计算三维问题会存在较大误差。基于用户可编程特性(User Programmable Features,UPFs)二次开发平台,编写了适用于邓肯-张模型的用户子程序,以二维和三维算例进行验证,并在三维算例中采用改进的邓肯-张模型新算法。结果表明,利用UPFs二次开发邓肯-张模型可靠且计算效率高,可以推广到其他本构模型的二次开发中,改进的邓肯-张模型新算法具有更高的精度。

摘要：通用有限元程序的二次开发,可以较好地弥补现有钢板混凝土数值分析方法的不足。在对比分析钢板混凝土与钢筋混凝土的基础上,建立了适用于钢板混凝土的软化膜模型,并将建立的模型通过UMAT用户子程序嵌入通用有限元程序ABAQUS。在针对钢板混凝土双向拉压试验的数值分析中,计算结果与试验结果取得了较好的一致性,表明该方法具备较强的准确性和通用性,为分析和设计复合荷载下的钢板混凝土结构提供了有效手段。