結構穩定性設計的案例
3月26-28日 線上+西安 | Workbench結構強度、剛度計算、穩定性分析與優化設計
課程背景
為了讓廣大分析人員學習和掌握Ansys強大的建模和仿真分析技術，弄清Ansys workbench和APDL的計算原理和操作技巧，宏新環宇信息化咨詢中心特舉辦《Ansys Workbench結構強度、剛度計算、穩定性分析與優化設計》培訓。通過大量的理論和實例講解，使得學員可以在較短時間內掌握Ansys workbench的建模網格劃分與計算后處理技巧，結構強度與剛度評價技術、子模型技術、各種非線性（材料、幾何、接觸、屈曲非線性及多重非線性）計算方法與結構穩定性評價技術和結構動力計算與動強度評估技巧，掌握Ansys workbench破解應力奇異與應力集中問題、網格奇異與網格再生問題、計算不收斂問題、計算結果評價問題等關鍵數值計算疑難問題的技巧，并為大型復雜實際工程的計算仿真提供有效、可靠的數值解決方案和技術支撐。
展開 利用原子選擇性占位提高超晶格儲氫合金結構穩定性
然而，該類合金復雜的堆垛模式也為其結構穩定性帶來了不利影響。主要問題是[A2B4]和[AB5]亞晶格在吸/放氫過程中的異步膨脹/收縮，會引起界面產生大量微應變(圖1(b))，從而導致合金結構穩定性急劇下降。
為此，燕山大學韓樹民教授課題組展開了大量研究工作，提出了超晶格儲氫合金結構衰減機理和結構穩定性的系列理論。在課題組前期工作(
Journal of PowerSources 300 (2015) 77-86
)基礎上，課題組研究發現，在超晶格儲氫合金中，[A2B4]亞晶格體積大于[AB5]亞晶格體積，在吸氫過程中，[A2B4]亞晶格在較低壓力下先于[AB5]吸氫，放氫反之。這種非同步吸放氫導致了兩個亞晶格體積膨脹收縮的不一致，使得其連接界面產生大量應力引起合金超堆垛結構的破壞。
展開 鋼結構連接、鋼結構強度穩定性、鋼筋支架、格構柱計算
（1）y軸的整體穩定驗算
軸心受壓構件的穩定性按下式驗算：
型鋼采用雙肢 5號槽鋼，A=13.86 cm2, iy=1.10 cm；
λy=loy / iy=1.00×102 / 1.10=90.909 ；
λy≤[λ]=150，長細比設置滿足要求；
查得φy= 0.615；
σ=50.00×103/（0.615×13.86 ×102）= 58.693 N/mm ；
格構柱y軸穩定性驗算σ= 58.693 N/mm≤鋼材抗壓強度設計值 215 N/mm，滿足要求；
（2）x軸的整體穩定驗算
x軸為虛軸，對于虛軸，長細比取換算長細比。換算長細比λox按下式計算：
單個槽鋼的截面數據：
zo=1.35 cm，I1 = 26 cm4，Ao=6.93 cm2；
整個截面對x軸的數據：
Ix=2×(26+ 6.93×（1.6/2- 1.35）2)= 56.193 cm4；
ix= （56.193 /13.86）1/2= 2.014 cm；
λx=lox / ix=1×102 / 2.014=49.664 ；
λox=[49.6642+（27×13.86 / 0.5）]1/2=56.701 ；
λox≤[λ]=150，長細比設置滿足要求；
查得φx= 0.824；
σ=50×103/（0.824×13.860 ×102）= 43.754 N/mm ；
格構柱x軸穩定性驗算σ= 43.754 N/mm ≤鋼材抗壓強度設計值 215 N/mm，滿足要求
展開 CFD|大壩設計穩定性評價
part1：
1.永久荷載：包括結構的重量和永久重量、土壓力、粉土壓力、地應力、圍巖壓力、預應力。
2、 可變荷載：包括靜水壓力、揚壓力、水動力壓力、水錘壓力、波浪壓力、外部水壓、風荷載、雪荷載、冰壓力、凍脹力、溫度荷載、土壤孔隙水壓力、灌漿壓力等。
3.偶然荷載：包括校核洪水位時的地震作用、靜水壓力、揚壓力、波浪壓力和水重。
一般來說，流體分析通常用在考慮水負荷的情況下。然而，一些條件，如靜水壓力、土壤滲透等，可以通過經驗公式進行計算。超出該范圍的情況需要CFD分析。
如潰壩、泄洪、排澇等
明渠流動廣泛應用于天然河流、人工河道和專業水工建筑物中，在與明渠有關的水力學設計中，明渠斷面形狀、渠道形狀、底坡和渠道粗糙度應滿足最佳水力斷面和無沖淤流速的要求，以滿足河流或渠道系統的輸水能力。
其次，在滿足基本水力設計的基礎上，要滿足水閘、大壩、堰和泄水建筑物中水流的穩定流態，并盡量控制偏斜、脫墻、回流和渦流等不利流態。
對于泄水建筑物，還需要保證下游水流的連接形式和不同連接形式的消能方式，以減少回流和涌浪的影響。
展開 
角碼距離對結構穩定性影響
此次分析是想搞清楚，是不是角碼的距離越遠整體的結構就越是穩定。
應力結果是：5.1E+07，位移結果1.2
應力結果5.1E+7但是其面積更小，位移是6.7E-01會更小。
所以運算結果表明，角碼的距離越遠，整體的結構是越穩定的。
一種50m高脫硝鋼架結構的穩定性計算 ￥15
1、 結構設計信息
結構類型：無側移鋼框架
載荷分類：
靜荷載：包括支架自重、脫硝設備（催化劑模塊、反應器殼體等）重量、保溫層及附屬管道重量。
活荷載：考慮檢修人員、工具、積灰荷載（尤其SCR脫硝中灰分較高），通常按規范取2-5 kN/m2。
動荷載：風機振動、煙氣流動脈動荷載（需結合流體力學分析），地震荷載。
設計規范：
1. 《建筑荷載設計規范》（GB 50009-2012）
2. 《鋼結構設計標準》（GB 50017-2017）
3. 《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）
二、建模
根據所提供鋼架布置圖建立鋼架模型。
展開 基于多點位移控制增量的網殼結構穩定性分析
（一）背景及基礎理論
網殼結構是一種重要的空間結構形式，對于單層網殼結構來說，穩定性問題是其結構設計中的重要問題。對于網殼結構穩定性問題來說，考慮材料-幾何雙重非線性下的非線性屈曲的求解方法一直是計算力學中的具有挑戰性的研究方向。本質上，非線性屈曲實際上要求解的是一個非線性靜力問題，在有限元中最終轉化為非線性方程組的求解，目前常見的非線性方程組的求解方法有牛頓迭代法、擬牛頓迭代法、增量法、增量迭代法和弧長法等。在abaqus中，如果采用static，general類型的step，則軟件采用增量迭代法進行計算，具體是將荷載/位移分為多個增量步加載，而每一個增量步內又采用牛頓迭代法進行求解。
對于單層網殼結構來說，在abaqus中，其計算非線性屈曲主要采用兩種方法：增量迭代法和弧長法。增量迭代法又分荷載增量迭代和位移增量迭代。對于單層網殼，由于通常情況下其所受的外荷載已知而在外荷載的位移未知，因此實際工程中事實上很難采用位移增量迭代，而對于荷載增量迭代，其具體過程如圖一所示：
圖一 基于荷載增量的增量迭代法
基于荷載增量迭代的具體求解過程可知，如果荷載-位移曲線存在下降段，則荷載增量迭代實際上在曲線接近峰值時由于剛度接近0而不收斂，難以繼續求解，具體過程如圖二所示：
圖二 基于荷載增量的不收斂示意
目前應對此缺陷的方法是采用弧長法，其具體過程如圖三。
展開 尾礦壩穩定性分析和設計的數值模擬
1 引言
Rocscience將于2022年3月23日舉辦一場webinar，報告題目是《Analysis and Design of Tailings Dams using Numerical Methods(利用數值方法分析和設計尾礦壩)》,以此來推廣它的旗艦產品RS2/RS3和Slide2/Slide3，敬請感興趣的朋友關注本公眾號的信息，屆時將總結這個報告的精華部分。
2 數值模擬工具
尾礦壩設計需要進行穩定性分析，根據回顧尾礦壩穩定性分析的案例，發現大多數使用的是極限平衡法，最常使用的軟件是Slope/W和Slide2, 也有部分公司使用Plaxis，少部分公司使用FLAC。普遍認為，對于非飽和土的極限平衡穩定性分析，Slope/W的分析結果比Slide2更好一些，因此在加拿大, 大部分土體邊坡穩定性分析使用Slope/W。Anyway, 無論采用哪種方法，材料參數的確定是最重要的，其次是材料本構模型的選擇，包括水壓力的考慮。
3 尾礦壩破壞機理
對于任何巖土穩定性分析來說，數值模擬只是檢查破壞機理的一種手段，更多的是從觀察和試驗中得出破壞機理。
展開 復合材料結構強度和穩定性分析及計算流程
自己備份一如圖
結構剛度，強度，穩定性計算與非線性分析
結構強度、剛度、穩定性計算與非線性分析.pdf
南京師范大學劉慈慧/狄云松/甘志星團隊《AFM》:具有Janus浸潤性和界面穩定漂浮性的仿生可調結構色薄膜
此外反蛋白石支架上層附著的煙灰涂層，不僅增強了結構色彩，而且形成了超疏水表面。上下表面相異的超浸潤性能使其具有優秀的氣液界面穩定性，能夠穩定的漂浮在水面。在復雜液體環境中獨特的穩定性和結構顏色傳感能力賦予該薄膜在面對外部的刺激時，不僅可以通過馬蘭戈尼效應誘導的定向遷移來應激響應環境變量的變化，而且還可以通過薄膜結構色變化來定量反饋外界的刺激信號。這些特征展示了該Janus浸潤性薄膜作為未來公開水域智能水質監測機器人的潛力。
1. Janus浸潤性薄膜的構筑及性能
首先通過垂直沉積方法從二氧化硅納米粒子的自組裝中得到膠體晶體模板。然后通過復制模板，制備了PU/P(NiPAAm-bis-AA)反蛋白石結構的薄膜，為了制備具有Janus浸潤性的PU/P(NiPAAm-bis-AA)反蛋白石薄膜，在制備的反蛋白石支架的上層附著蠟燭煙灰，使其上層具有超疏水性。由于下層具有有序的反蛋白石納米結構，薄膜下層具有鮮艷的結構色，這是由光子帶隙（PBG）特性決定的，在光子帶隙中，同一頻率的光被禁止傳播和選擇性反射。反蛋白石層表現出不同的結構色，是由于周圍環境的變化導致折射率的變化導致的，使得Janus浸潤性薄膜具有可視化信號響應性。
圖1 Janus浸潤性薄膜的構筑過程與結構。a）制造過程的示意圖。b）所制備的光子晶體蛋白石結構的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。c）制備的光子晶體反蛋白石結構的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。d)光子晶體蛋白石結構和反蛋白石結構相應的反射光譜和光學圖像。e)具有可調結構顏色的仿生Janus潤濕性薄膜的反射光譜。
展開 
電路穩定性設計的十個誤區，你都了解嗎？
設計工程師對器件的要求、采購工程師的廠家選擇、檢驗環節的控制內容以及設計上對器件關鍵指標的部分。
檢測方法不應引入元器件的失效機理和損傷、裝配環節也不應引入損傷（波峰焊爐溫控制，手工焊接臺面的防靜電處理等）、出廠檢驗環節應該檢查器件參數漂移可能會導致產品故障的部分內容、維修環節不應引入失效。
由上可以看出，出現問題哪是區區兩位工藝工程師能保證得了的。所以總結出具體的做法是建立一致性，一致性的前提是設計人員提供充分、有主次的技術信息，工藝僅僅是依據設計圖紙和設計文件來保障制造可靠性無限逼近于設計可靠性。
誤區9
MTBF與單臺機器的故障率的關系
MTBF是宏觀、統計的概念，單臺機器故障是微觀、具體的概念。客戶最喜歡問一個問題“你這個產品的MTBF值是10000小時，那我買你的這一臺是不是10000h內就不會出現問題？”
展開 青藏鐵路建設中凍土工程結構穩定性研究
從路基角度來講，影響路基穩定性的核心問題是多年凍土年平均地溫分區。多年青藏公路實踐經驗表明，在多年凍土年平均地溫高于-1.5℃， 多年凍土路基僅采用加高路基的方法是不能保證路基穩定的，必須采取綜合治理的方法來解決該問題，而低于-1.5℃采用加高路基方法就可保證路基穩定。另一個極為重要的核心問題是青藏鐵路地下冰空間分布問題。青藏公路的長期研究和實踐經驗表明，地下冰是影響凍土路基穩定的最為重要的影響之一，是產生凍融災害或者不良凍土現象的根本問題。地下冰最為集中分布在多年凍土上限附近，修筑路堤后引起多年凍土上限變化，其結果就會造成地下冰融化，導致路基產生融化下沉破壞。對于橋涵、路塹、高邊坡等工程建筑物，高含冰量凍土的影響的極為關鍵的問題。
多年凍土區工程一般采取保護凍土、控制融化速率和允許融化三種設計原則，青藏鐵路試驗工程基本考慮了上述三種設計原則，這些設計原則合理性必須通過工程實踐來驗證。在低溫多年凍土區，采用保護凍土原則，必須通過路基穩定性變化驗證路基合理高度的設計標準和依據。控制融化速率的工程結構措施更是須經工程實踐的檢驗，才能推廣使用。因此根據不同的地層、地溫條件和凍土類型確定具有典型性的試驗工程地段，針對設計、施工中急需解決的關鍵技術問題組織試驗研究，對可能采用的新結構、新材料和新工藝進行驗證性試驗研究，檢驗其在青藏高原多年凍土區的適應性和可靠性。
三、國內外研究概況及發展趨勢
由于青藏高原特殊的自然地理環境和高原多年凍土凍融災害問題， 使寒區工程修建具有復雜性和困難性。特別是青藏鐵路修建正在面臨著凍土環境與工程間的相互作用問題。盡管如此，世界上在多年凍土地區仍修筑了很多鐵路干線。俄羅斯曾在西伯利亞多年凍土地區修筑鐵路工程。本世紀20-30年代，俄羅斯在多年凍土地區修筑鐵路，60-70年代達到高潮，1800公里以上的鐵路干線有七條。
展開 Rev.》綜述：結構動態水凝膠及其生物醫學應用 – 追求宏觀穩定性與微觀動態性之間的良好平衡
ECM這些微觀結構的動態性質對所包含細胞的增殖、遷移、分化、發育等各項細胞行為有重要的調控作用。因此，利用動態水凝膠中重現這種動態微觀結構對于模擬 ECM的功能至關重要。同時，很多軟組織（如軟骨、皮膚、韌帶等）的ECM都具有非常優良的力學性質，可以承擔高強度的反復生物力學載荷。從水凝膠功能的角度來講，動態水凝膠在體外培養或植入體內后，需要在一定時間內保持整體結構的穩定性及一定的力學強度以維持其特定功能。材料的宏觀整體穩定性與微觀結構動態性這一對看似矛盾的特性卻在軟骨、皮膚等軟組織的天然ECM中同時得到了完美的呈現。因此，這也是以生物醫學應用為導向的動態水凝膠仿生設計的重要目標。此外，動態水凝膠應具有明確定義的化學成分，以提供穩定、可重現的性質。為確保水凝膠的安全應用，相應成分應具有最小的細胞毒性和良好的生物相容性。此外，為應對轉化應用的需求，動態水凝膠制備的成本、效益、以及規模化生產的可行性亦應該得到考慮。
近年來，隨著對水凝膠動態行為分子機制的不斷了解，研究者們開發了許多有前途的方法來制造水凝膠并調節其動態特性，例如，通過調整聚合物結構或交聯方法。根據水凝膠動態性的來源不同，這些方法可以分為兩大類：降解依賴性策略以及降解非依賴性策略。前者主要包括水解、酶解、光響應降解等，后者則涵蓋了動態共價鍵、離子（靜電）相互作用、動態離子-配體相互作用、主-客體相互作用、動態構型變化、氫鍵等動態相互作用。
展開 基于ANSYS某單層球面網殼結構整體穩定性分析
基于ANSYS某單層球面網殼結構整體穩定性分析
注：此文核心內容非水哥原創，水哥只做部分語言美化與校核工作，出于私密性要求，本文不提供命令流學習。
所謂網殼結構，其實是指由一種桿件組成的曲面網格結構，也可以看成是曲面的網架結構，兼有桿系結構和薄殼結構的固有特性。因而其具有結構形式多樣，跨度大，質量輕，現場安裝簡便等特點，近年來被廣泛用于建筑工程中。以下工程皆為網殼結構。
日本名谷屋體育館
福岡體育館
天津體育館
上海國際會議中心
雖然網殼結構有如此多的優點，但同時也應該注意到國內外常有網殼結構倒塌事故的發生，而其中結構的整體性失穩已成為一種關鍵性因素。
本文以某單層球面網殼為例，采用ANSYS軟件對其進行了結構整體穩定性分析，該網殼大概情況如下：跨度40米，矢高8米，勁肋為6，環桿的圈數為5，主要截面為外部直徑為152mm，壁厚為5mm的鋼管。
本次分析主要包括以下內容：
1、等效節點荷載的轉換
2、施加等效節點荷載，網殼的靜力分析
3、網殼屈曲分析
4、考慮幾何非線性(幾何缺陷)的穩定性分析
5、改變矢跨比后結構穩定性分析
6、考慮材料非線性和幾何非線性后結構的穩定性分析。
結構建模思路主要為通過有規律的節點坐標，建立節點，通過節點建立我們所需單元，單元這里采用beam189以及mass21(考慮節點安裝質量)。
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