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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陈丽华 刘秀萍 宋维峰 张超波
该文以刺槐林固坡为例,将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触面单元所联系起来的有机体,运用有限元方法分析了刺槐林木根系边坡的应力和变形特性,探讨了刺槐根系对边坡稳定性的影响。结果表明:无林边坡坡脚向土体内侧存在一个应力和位移的集中带,根系的存在使得有林边坡在坡脚集中带的区域范围减小;根系周围位移等值线变化剧烈,有林边坡最大水平位移发生在边坡根系分布区;斜坡中同一位置处有林边坡的垂直位移明显小于无林边坡的;边坡最大、最小主应力等值线随土层深度的增加而增加,有林边坡最大主应力、最小主应力的最大值小于无林边坡的,说明有林边坡更趋于稳定。
关键词：
刺槐 根系 有限元法 边坡 稳定性
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张超波 陈丽华 刘秀萍 杨启红
该文利用瑞典条分法研究了林木根系对边坡稳定性的影响,分析了造林密度、林龄、坡长、坡度和降雨等因素对刺槐林边坡稳定性的影响。结果表明:①造林密度增大、林龄增长,边坡最小安全系数均减小,边坡稳定性略微降低,影响可以忽略不计。②边坡坡长增加、边坡坡度增加,滑动面最小安全系数均减小,边坡稳定性明显降低。③降雨条件下,土壤含水量增加,边坡最小安全系数减小,边坡越来越不稳定。结合边坡最危险情况下的造林密度、林龄、坡长、坡度和降雨条件,分析无林边坡与造林边坡的稳定性。结果表明,在相同的条件下,造林边坡的最小安全系数比无林边坡大、稳定性更高,林木根系能提高边坡的稳定性。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
陈丽华 刘秀萍 宋维峰 高振林 张超波
基于野外调查和室内试验分析,该文运用非线性有限元法分析了降雨条件下刺槐林边坡的应力应变情况。结果表明:降雨使得土壤含水量增加,基质吸力减小,边坡的抗剪强度降低,使原本稳定的边坡可能发生边坡失稳;土壤含水量增加,边坡坡角处向坡体内的水平位移集中带范围明显增加,边坡顶部的应力水平变化梯度增加,容易在应力水平变化梯度较大的地方形成滑落面,造成滑坡;林木根系将边坡的应力向土层深部传递,弱化根系层应力,减小土体的应力集中;根系吸收坡体内的水分,使得坡体内非饱和区域含水量增加缓慢,对边坡稳定性有利。
关键词：
刺槐 土壤含水量 有限元法 边坡 稳定性
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
刘秀萍 陈丽华 宋维峰 高振林 张超波
基于野外调查和室内试验,该文运用非线性有限元法分析了坡度和坡长对刺槐林边坡稳定性的影响。结果表明:①刺槐林边坡的最大主应力等值线随深度增加而增加,边坡顶部的拉应力范围较素土边坡减小;随坡度和坡长增加,边坡顶部的拉应力值和拉应力范围增加,坡脚处的剪应力增加。②随坡度增加,坡脚剪应力集中带的最大剪应力值增加,边坡顶部的应力水平变化梯度增加。③随坡长增加,边坡顶部应力水平变化梯度较大的范围增加。④根系可以将边坡的应力向土层深部传递,弱化根系层应力,提高边坡的稳定性。
关键词：
刺槐 根系 有限元法 边坡 稳定性
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
陆国忠 焦群英
对钢管井架的稳定性能和承载力进行有限元分析。建立了以非线性梁单元为基础的钢管井架有限元计算模型,采用有限元分析软件对其稳定性能进行计算,分析几种主要工程加强措施对井架整体稳定性的作用效果。计算结果表明:井架整体稳定系数约为单杆稳定系数的65%;井架高度、立杆根数(间距)和拉墙杆间距对井架极限承载力的影响很大,工程中可通过增加拉墙杆数量,减小横杆间距等措施提高井架的稳定性和承载力,进而增加井架的工作高度。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
王蕊 杨小龙 王小雯 马健 李天来 须晖
土质墙体日光温室是一种在我国北方广泛应用的温室类型,目前的主要研究集中于对土质墙体保温、蓄热等功能特性的分析,而关于土质墙体结构稳定性的研究鲜见报道。本研究以辽宁省日光温室蔬菜主产区典型的9种土质为研究对象,借鉴边坡变形失稳机理的分析方法,从土体含水量出发,通过获取土样的基本物理力学指标,分析不同土样含水量与粘聚力、内摩擦角的关系,基于土样抗剪强度的试验结果,运用ANSYS软件对9种土质日光温室墙体的屈服破坏行为进行数值模拟,初步探索含水量与土质墙体稳定性的关系。结果表明:基于土样的基本物理力学性质,将试
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
刘秀萍 陈丽华 宋维峰 高振林 张超波
该文通过野外调查和室内试验分析,运用非线性有限元法分析了不同造林密度对刺槐林边坡稳定性的影响。结果表明:刺槐林边坡最大、最小主应力等值线总体上随土体深度的增加而增加,在边坡深层稳定区域位移等值线梯度变化比较均匀,变形主要发生在坡面附近,顺坡和坡顶的浅层边坡不仅具有较大的竖向位移,而且具有较大的水平位移。根系的存在改变了造林边坡应力场的分布,林木根系将表层土体的应力传递到深层,起到弱化浅层土体应力的作用,提高了边坡的稳定性。在边坡顶部和底部适当造林可以减小边坡顶部拉应力区范围和边坡底部剪应力区范围。为了充分发挥根系间土拱的作用,结合研究区气候条件和土壤条件应适当加大造林密度。
关键词：
刺槐 根系 有限元法 边坡 稳定性
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
刘秀萍 陈丽华 张心平 高振林 宋维峰
该文以刺槐林、油松林固坡为例,运用有限元方法分析刺槐和油松林边坡的应力和变形特性,探讨不同根型树种对边坡稳定性的影响。结果表明:油松能将表层土体的应力通过根系传递到深层,起到弱化浅层土体应力的作用,提高边坡的稳定性。刺槐林边坡坡脚向土体内侧存在一个位移集中带,是边坡不稳定的主要部位;在边坡偏上部出现位移集中带,最大位移也出现在边坡偏上部,是边坡变形滑动时"滑出"的位置。油松林边坡未出现上述两种情况,说明油松林显著提高了边坡的稳定性,油松根系的固土作用及增加边坡稳定性效果要好于刺槐林边坡。
关键词：
刺槐 油松 根系 有限元法
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
李成志 梁宗敏 剧锦三
为了给空间索杆单元杂交结构的温室提供设计依据,以异形结构温室为例,利用大型有限元分析软件ANSYS10.0对该温室结构进行了静力线性有限元分析。计算得到3种荷载工况下结构主要构件的应力和最大挠度值:上弦杆σmax=170 MPa,ωmax=26 mm;下弦杆σmax=42.5 MPa,ωmax=20 mm;立柱σmax=29.3 MPa,ωmax=20mm;环梁σmax=55.3 MPa,ωmax=20 mm;檩条σmax=72.6 MPa,ωmax=26 mm。应力和变形结果均满足结构强度要求。该有限元分析方法可以推广到类似的温室结构的空间索杆单元杂交结构。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
李海洲 于劲松
针对生物质传感器的电容式检测单元设计前期结构如何选型的问题,利用有限元方法对基本交指型、极化交指型、半交指型和固态电极传感器设计4种检测单元结构进行模拟和对比。结果显示:虽然极化交指型传感器设计产生的电容响应值只有基本交指型设计的7%,但电容变化率(0.99%)却是基本交指型设计的100倍。半交指型和固态电极型是对极化交指型的优化设计,当秸秆-传感器间距为1.5 cm时,半交指型和固态型的电容变化率分别为1.32%和1.26%,两者差异不大;相对于半交指型固态电极型的结构更为简单,因而选择固态电极型设计制作传感器的物理原型。实际田间测试结果表明,该物理原型可以有效地鉴定秸秆的存在。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李新华 唐敏 曹伟魏
龙门起重机广泛应用于伐木场和木材转运站等场所的木材装卸作用中。而对于林用起重机的开发研究,采用原型试验分析受到时间、实验条件等诸多限制。运用相似理论和量纲分析法,采用模型分析研究,既降低了风险和成本,又提高了工作效率。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张超波 陈丽华 刘秀萍
为了揭示林木根系固土的力学机制和林木固坡的抗滑机理,以林木根系黄土复合体为研究对象,采用三轴压缩试验结合有限元模拟的方法,研究了根土复合体的应力应变传递变化。将根土复合体视作单一均匀复合材料,采用非线性弹性模型中的邓肯--张(E--B)模型作为其复合模型,根据三轴压缩试验结果计算出的模型参数,运用非线性有限元法模拟三轴压缩试验中素土和复合根土复合体的应力场和应变场,绘制等值线图。结果表明:土体中加根能显著提高土体的承载力、限制土体的侧向变形、减少土体的沉降量,模拟结果与三轴压缩试验结果基本一致。可以将有限元方法用于造林边坡的应力应变场研究。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
桑永英 张东兴 张梅梅
针对马铃薯收获过程中的碰撞损伤问题,对不同高度下落的新鲜马铃薯进行碰撞试验,根据淀粉变色原理,将马铃薯损伤程度分为3个级别;用拉伸试验确定马铃薯皮的弹性模量和破坏强度,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立其力学模型,对马铃薯碰撞进行有限元分析得到应力等值图,并将有限元分析结果与碰撞试验结果比较。结果表明:当马铃薯下落高度为20~30 cm时,其碰撞应力值为1.01×106~1.15×106Pa,低于马铃薯的破坏强度值,此时马铃薯损伤率<4%,且能避免收获机输送臂碰撞马铃薯。所获得的实验数值可为马铃薯联合收获机输送臂防碰撞控制的研究提供参考。
关键词：
马铃薯 碰撞 损伤 有限元分析 应力
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李艳洁 徐辰 卢元甲 赵东
为进一步合理设计钻头结构,采取理论与试验相结合的研究方法,对挖坑机钻头进行了挖坑试验和有限元法的静态与动态分析。通过挖坑试验得到2种典型工况下钻头的最大扭矩和铅垂阻力,将试验得到的最大阻力作为外载施加到钻头的三维实体模型上,利用有限元方法对挖坑机钻头进行静力学和模态分析。结果表明:钻头的最大等效应力为111.0MPa,位于主刀架和主刀的连接螺栓孔内壁上;最大变形位移为0.68mm,位于主切削刃最外角点。前6阶固有频率振型中,除了体现钻头整体扭转振动的第3阶模态有利于减小阻力及应力集中外,其余5阶振型均不利于钻头的平稳工作,应尽量避免。
关键词：
挖坑机 钻头 有限元法 数值模拟
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张也 徐飞扬 杨鸿达 孟鑫淼 高颖
【目的】用钢材替代工字型木梁的腹板部分以解决纯木梁腹板易剪切破坏、抗弯刚度低的问题,有助于减小构件尺寸,增加其在大跨度建筑中的应用。【方法】在H型钢上下翼缘各覆一层木材并使用螺栓连接制备组合梁。对11根组合梁开展三点弯曲试验,研究螺栓间距、剪跨比对组合梁破坏模式、刚度和承载力的影响。通过4个推出试验研究钢木界面滑移对组合梁性能的影响。【结果】钢木组合梁的抗弯刚度比相同截面尺寸的矩形木梁提高了201%;H型钢在集中荷载作用下易发生上翼缘的局部屈曲,剪跨比为2时,试件出现脆性破坏特征,破坏始于上层木材,随着剪跨比增大,试件由脆性破坏转变为延性破坏,木材最先破坏位置由上层木材转变为下层木材;剪跨比增大时,组合梁抗弯刚度减小,延性系数增大,峰值荷载下降了15%以上;螺栓间距增大时,组合梁抗弯刚度增大,延性系数减小,峰值荷载上升了15%以上。考虑钢木界面滑移的屈服承载力和跨中挠度的计算公式具有较高的准确性,所得计算值与试验值误差基本在10%以内;由材性试验获取材性参数,在此基础上使用ABAQUS软件建立考虑钢木界面滑移的有限元模型,模拟结果较为准确,组合梁抗弯刚度和屈服荷载的模拟值与试验值误差基本在10%以内。【结论】钢材用作腹板部分可以显著提高梁的抗弯刚度,并防止腹板剪切破坏;考虑界面滑移后,组合梁抗弯性能的理论计算和有限元模拟结果均较为准确。
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