螺旋状预埋件周边的应力应变分析

论文摘要

螺旋状预埋件在机械、建筑等领域,有着广泛的应用。比如边坡加固中的锚杆、固定用的地脚螺栓、钢筋混凝土中的螺纹钢等。表面带有螺旋状凸棱的材料有很多,如螺纹钢、螺旋状碳纤维、螺旋状纳米碳管等。虽然螺旋状预埋件的应用广泛,但是关于螺旋状预埋件及其周边的应力应变分析的定量分析在国内外的研究却很少,在研究时往往通过试验获得数据,然后进行定性分析,或者将其螺旋状的表面近似成光滑的表面进行计算。针对上述问题,本课题以有限元的基本思想为指导,以有限元分析软件ANSYS为工具,对螺旋状预埋件及其基体周边的应力应变情况进行了分析。论文中第一章对课题的背景、意义、研究目的及研究现状做了阐述。第二章讲述了有限元法的产生、发展、基本思想及求解步骤,还简单介绍了有限元分析软件ANSYS。第三章论述了螺旋状预埋件及其基体的参数化建模与分析的基本过程。第四章讨论了预埋件的各个参数对其应力应变的影响,并绘制了相应的应力应变曲线。第五章对全文进行了总结和进一步工作展望。利用本课题完成的螺旋状预埋件周边的应力应变分析,做到了分析过程的可视化以及参数化建模与分析的智能化,可以随意组合基体和螺旋状预埋件,随意更改它们的形状及尺寸、材质,为今后进行其他类型的预埋件的应力应变问题的解决奠定了较为全面的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的意义及应用前景
• 1.3 国内外研究现状及发展动态
• 1.4 研究的目的及主要内容
• 第二章 有限元法概述
• 2.1 有限元法的发展历程
• 2.1.1 有限元法的产生
• 2.1.2 有限元法的发展简史
• 2.2 有限元法的基本思想
• 2.3 有限元法的特点
• 2.4 有限元法的求解步骤
• 2.4.1 结构离散化
• 2.4.2 选择单元位移模式
• 2.4.3 单元力学特性分析
• 2.4.4 计算等效应力节点力
• 2.4.5 建立整体结构方程
• 2.4.6 求解未知的节点位移和单元应力
• 2.5 有限元分析软件-ANSYS
• 2.5.1 前处理模块
• 2.5.2 加载计算模块
• 2.5.3 后处理模块
• 第三章 预埋件及其基体的参数化建模与分析
• 3.1 ANSYS二次开发技术
• 3.1.1 ANSYS的参数化设计语言
• 3.1.2 ANSYS的用户界面设计语言
• 3.1.3 基于ANSYS参数化建模的基本思路
• 3.2 预埋件及其基体的参数化建模与分析
• 3.2.1 螺旋状预埋件及基体参数的定义与输入
• 3.2.2 预埋件及其基体的参数化建模
• 3.2.3 参数化加载与求解
• 3.2.4 参数化建模实例
• 第四章 埋件参数对其周边应力应变的影响
• 4.1 螺距对应力应变的影响
• 4.1.1 变螺距的有限元分析
• 4.1.2 螺距对应力应变的影响
• 4.2 半径对应力应变的影响
• 4.2.1 变半径的有限元分析
• 4.2.2 半径对应力应变的影响
• 4.3 螺棱高对应力应变的影响
• 4.3.1 变螺棱高的有限元分析
• 4.3.2 螺棱高对应力应变的影响
• 4.4 牙型角对应力应变的影响
• 4.4.1 变牙型角的有限元分析
• 4.4.2 牙型角对应力应变的影响
• 4.5 螺棱宽对应力应变的影响
• 4.5.1 变螺棱宽的有限元分析
• 4.5.2 螺棱宽对应力应变的影响
• 4.6 预埋深度对应力应变的影响
• 4.6.1 变深度的有限元分析
• 4.6.2 预埋深度对应力应变的影响
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢