有限元分析論文精選(九篇)

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第1篇：有限元分析論文范文

關(guān)鍵詞：提單；法律功能；基本原則

引言：自歐洲早期航海貿(mào)易從船商合一到船商分離，出現(xiàn)提單雛形起，提單己在海上貨物運(yùn)輸中使用了很長的歷史。17世紀(jì)，為解決因貨物通過海運(yùn)時(shí)間長，不便商人處分貨物的矛盾，在貿(mào)易領(lǐng)域逐漸承認(rèn)提單可以直接代表運(yùn)輸途中的貨物，轉(zhuǎn)讓提單具有轉(zhuǎn)讓貨物一樣的效力，處分提單等于處分正在海上運(yùn)輸途中的貨物?，F(xiàn)代意義的提單就這樣順應(yīng)航海貿(mào)易的發(fā)展而出現(xiàn)了，其被賦予了貨物收據(jù)、運(yùn)輸合同證明及保證據(jù)以交付貨物的功能。國際貿(mào)易的發(fā)展推動(dòng)提單的發(fā)展，而提單功能的完善使國際貨物買賣實(shí)現(xiàn)了由實(shí)物交易到單證交易過渡，國際貿(mào)易因此蓬勃發(fā)展，進(jìn)而又促進(jìn)了海上貨物運(yùn)輸事業(yè)的繁榮。提單成為國際貿(mào)易與海上貨物運(yùn)輸中最重要的單證之一。

一、提單的定義

提單是海上貨物運(yùn)輸特有的重要運(yùn)輸單證。英美等國將海陸空運(yùn)單據(jù)通稱提單，當(dāng)專指海運(yùn)時(shí)則稱為海運(yùn)提單，英國船運(yùn)法規(guī)定，提單是由船東或其他人所簽發(fā)的文件，該文件確認(rèn)貨物裝上何船并駛往何港，以及運(yùn)輸裝船貨物的若干條件；在德國，提單是承運(yùn)人接受承運(yùn)貨物的書面證明，承運(yùn)人通過提單承擔(dān)將接管的貨物依其所證明的狀況運(yùn)至目的地，并根據(jù)提單的內(nèi)容交付貨物的義務(wù)。在臺(tái)灣地區(qū)，海運(yùn)提單稱作載貨證券，載貨證券為運(yùn)送人或船長于貨物裝載后、同托運(yùn)人之請求發(fā)給托運(yùn)人、承認(rèn)貨物業(yè)已裝船，約定運(yùn)送期間權(quán)利義務(wù)及領(lǐng)受貨物之特種有價(jià)證券。簡言之，載貨證券為一種貨物已上船之書據(jù)。它是海上貨物運(yùn)輸合同的證明及承運(yùn)人收受或裝載貨物的文件。繳回該文件時(shí)，承運(yùn)人應(yīng)交付貨物；提單條款內(nèi)所載的人或所指定或持有提單人請求交貨時(shí)，承運(yùn)人即有交付貨物的義務(wù)。

《聯(lián)合國1978年海上貨物運(yùn)輸公約》（《漢堡規(guī)則》）第1條規(guī)定：“提單是指一種用以證明海上貨物運(yùn)輸合同和貨物由承運(yùn)人接管或裝船，以及承運(yùn)人據(jù)以保證交付貨物的單證。單證中關(guān)于貨物應(yīng)交付指定收貨人或按指示交付，或交付提單持有人的規(guī)定，即構(gòu)成了這一保證”。

我國《海商法》第71條對提單所作的解釋是：“提單，是指用以證明海上貨物運(yùn)輸合同和貨物已經(jīng)由承運(yùn)人接收或者裝船，以及承運(yùn)人保證據(jù)以交付貨物的單證。提單中載明的向記名人交付貨物，或者按照指示人的指示交付貨物，或者向提單持有人交付貨物的條款，構(gòu)成承運(yùn)人據(jù)以交付貨物的保證”。

通過比較，不難發(fā)現(xiàn)，兩者的內(nèi)容是基本一致的。它們都概括了提單的本質(zhì)屬性，即：證明海上貨物運(yùn)輸合同，證明承運(yùn)人接管貨物或貨已裝船和保證據(jù)以交付貨物。提單的上述本質(zhì)屬性則決定了提單在海上貨物運(yùn)輸關(guān)系中的法律地位。

二、提單的法律功能

一位著名的英國法官曾說：國際貿(mào)易像一張網(wǎng)，提單是這張網(wǎng)的中心。這高度概括了提單在國際貿(mào)易中的重要地位。從上述提單的定義和它的由來不難看出，提單具有如下三個(gè)基本法律功能，而這些構(gòu)成其法律地位的核心內(nèi)容：

（一）提單是承運(yùn)人出具的已接收貨物的收據(jù)

提單是承運(yùn)人應(yīng)托運(yùn)人的要求簽發(fā)的貨物收據(jù)，以此確認(rèn)承運(yùn)人己收到提單所列的貨物。無論是《海牙規(guī)則》還是我國《海商法》均規(guī)定，承運(yùn)人對于非集裝箱運(yùn)輸貨物的責(zé)任期間是從“貨物裝上船時(shí)起”，并在貨物裝船后簽發(fā)“己裝船提單”，表明“貨物己處于承運(yùn)人掌管下”，所以提單具有貨物收據(jù)的性質(zhì)。但是，提單的貨物收據(jù)的屬性，在班輪運(yùn)輸?shù)膶?shí)踐中，通常不以將貨物裝船為條件。通常的作法是，當(dāng)托運(yùn)人將貨物送交承運(yùn)人指定的倉庫或地點(diǎn)時(shí)，根據(jù)托運(yùn)人的要求，先簽發(fā)備運(yùn)提單，而在貨物裝船完畢后，再換發(fā)已裝船提單。

提單中屬于收據(jù)性的內(nèi)容主要是提單下面所載的有關(guān)貨物的標(biāo)志、件數(shù)、數(shù)量或重量等。當(dāng)提單在托運(yùn)人手中時(shí)，它是承運(yùn)人按照提單的上述記載收到貨物的初步證據(jù)。原則上承運(yùn)人應(yīng)按照提單所載事項(xiàng)向收貨人交貨。但允許承運(yùn)人對貨物的真實(shí)情況在提單上進(jìn)行批注，并允許承運(yùn)人就清潔提單所列事項(xiàng)以確切的證據(jù)向托運(yùn)人提出異議。當(dāng)提單轉(zhuǎn)讓給善意的受讓人時(shí)，除非提單上訂有有效的“不知條款”，承運(yùn)人對于提單受讓人不能就提單所載事項(xiàng)提出異議。此時(shí)，提單不再是已收到貨物的初步證據(jù)，而是已收到貨物的最終證據(jù)。

（二）提單是承運(yùn)人與托運(yùn)人之間訂立的運(yùn)輸合同的證明

提單不僅包括上述收據(jù)性的內(nèi)容，而且還載明一般運(yùn)輸合同所應(yīng)具備的各項(xiàng)重要條件和條款，這些內(nèi)容從法律上講，只要不違反國家和社會(huì)公共利益并不違背法律的強(qiáng)制性規(guī)定，對承運(yùn)人和托運(yùn)人就應(yīng)具有約束力。同時(shí)，當(dāng)承、托雙方發(fā)生糾紛時(shí)，它還是解決糾紛的法律依據(jù)?；谶@些原因，可以說提單在一定程度上起到了運(yùn)輸合同的作用。但是，由于提單是由承運(yùn)人單方制定，并在承運(yùn)人接收貨物之后才簽發(fā)的，而且在貨物裝船前或提單簽發(fā)前，承、托雙方就已經(jīng)在訂艙時(shí)達(dá)成了貨物運(yùn)輸協(xié)議。所以，它還不是承運(yùn)人與托運(yùn)人簽訂的運(yùn)輸合同本身，而只是運(yùn)輸合同的證明。原則上，提單上的條款應(yīng)與運(yùn)輸合同相一致：當(dāng)它與運(yùn)輸合同的規(guī)定發(fā)生沖突時(shí)，應(yīng)以后者為準(zhǔn)，

另外，為了保護(hù)善意的提單受讓人的利益，也為了維護(hù)提單的可流通性，我國《海商法》規(guī)定：“承運(yùn)人同收貨人、提單持有人之間的權(quán)利、義務(wù)關(guān)系，依據(jù)提單的規(guī)定確定”。也就是說，一旦提單流轉(zhuǎn)到運(yùn)輸合同當(dāng)事人以外的收貨人或提單持有人手中時(shí)，提單可成為海上貨物運(yùn)輸合同本身，但它此時(shí)是個(gè)新的合同，其效力優(yōu)于先手存在于承運(yùn)人和托運(yùn)人之間在訂艙時(shí)達(dá)成的協(xié)議。在托運(yùn)人和承運(yùn)人之間，如果他們在貨物裝船之前還訂有運(yùn)輸協(xié)議或簽有其他書面文本，提單就是他們合同關(guān)系成立的證明，而不是合同本身，其權(quán)利義務(wù)關(guān)系依運(yùn)輸合同。但在托運(yùn)人之外的收貨人或提單持有人與承運(yùn)人之間，法律直接將提單認(rèn)定為書面合同，不需要當(dāng)事人再去約定，其權(quán)利義務(wù)關(guān)系依海商法的相關(guān)法律規(guī)范。由此，提單若為托運(yùn)人持有，那么他和承運(yùn)人之間便具有以提單為證明的約定運(yùn)輸合同關(guān)系；提單若為托運(yùn)人之外的第三人合法持有時(shí)，該第三人與承運(yùn)人之間形成的則是以提單為文本的法定合同關(guān)系。明確這一問題的法律意義是：海商法在兩種情況下對提單的性質(zhì)和作用等作出了規(guī)定，不論是承運(yùn)人和托運(yùn)人之間，還是承運(yùn)人和提單持有人之間，他們總是一種海上貨物運(yùn)輸合同關(guān)系。區(qū)別僅在于前者屬于約定的合同關(guān)系，后者屬于法定的合同關(guān)系。

（三）提單是承運(yùn)人船舶所載貨物的物權(quán)憑證

提單使其持有人有權(quán)提取貨物，同時(shí)也能用以代表貨物，處分提單就相當(dāng)于處分了仍在海上的貨物。由此在法律上可以反映為這樣的概念，持有提單事實(shí)上就意味著對貨物的支配，這是對貨物占有權(quán)利的一種體現(xiàn)。在海上貨物運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸本身無非就是占有的轉(zhuǎn)移，提單在一定的意義上，充當(dāng)了作為承運(yùn)人識(shí)別占有人憑證的作用；在國際貿(mào)易中，提單成為貨物的象征，以單據(jù)交付作為交付貨物的有效證明，同樣也反映了提單交付就是占有的轉(zhuǎn)移。當(dāng)然提單只是擬制為貨物，因而它所標(biāo)示的也只是一種“擬制占有”，即擬制為對海上運(yùn)輸運(yùn)送物的占有。

對于提單的這個(gè)法律功能，我國《海商法》第71條規(guī)定：“提單中載明的向記名人交付貨物，或者向提單持有人交付貨物的條款，構(gòu)成承運(yùn)人據(jù)以交付貨物的保證”。

三、提單法律功能適用的基本原則

提單在遠(yuǎn)洋運(yùn)輸和國際貿(mào)易中都發(fā)揮著重要作用，圍繞提單可能發(fā)生糾紛也是多種多樣的，主要涉及提單的債權(quán)關(guān)系、提單的物權(quán)關(guān)系以及提單法律行為的效力等等。而通常所說的提單的準(zhǔn)據(jù)法多指的是提單債權(quán)關(guān)系的準(zhǔn)據(jù)法，這是由于現(xiàn)實(shí)中關(guān)于提單的立法多集中在提單的債權(quán)關(guān)系方面，此外，關(guān)于提單的公約以及不少國家關(guān)于提單的立法也多集中在提單的債權(quán)制度方面。

（一）內(nèi)國強(qiáng)制性規(guī)則最為優(yōu)先

一般海上貨物運(yùn)輸?shù)膰H公約和國內(nèi)涉外法律都會(huì)有專門的條款規(guī)定本法的適用范圍。例如波蘭海商法規(guī)定，本法是調(diào)整有關(guān)海上運(yùn)輸關(guān)系的法律；我國海商法第2條也相應(yīng)規(guī)定了本法的適用范圍。但這些條款都是國際私法意義上的法律適用條款，并沒有規(guī)定哪些案件必須適用本法。但也有國家直接在本國海上貨物運(yùn)輸?shù)姆芍羞m用單邊沖突規(guī)范的形式規(guī)定了法律適用規(guī)范，其中主要是由于某些參加國際公約的國家為使公約生效，將公約的內(nèi)容列入各自的國內(nèi)立法，在二次立法的過程中，往往根據(jù)本國的具體情況，對其法律的適用范圍作出不同于公約規(guī)則本身規(guī)定的法律適用范圍的強(qiáng)制性規(guī)定。

英國1924年《海上貨物運(yùn)輸法》第1條規(guī)定，除本法另有規(guī)定的外，以英國港口為航次起運(yùn)港的所有出口提單均適用該法。英國1971年海上運(yùn)輸法也相應(yīng)地把原來只管轄與適用出口簽發(fā)的提單的條款改為也適用進(jìn)口。

美國1936年的《海上貨物運(yùn)輸法》的規(guī)定，對外貿(mào)易中作為進(jìn)出美國港口的海上貨物運(yùn)輸合同的證據(jù)——提單或其他權(quán)利單據(jù)受本法的約束。除美國外，類似的國家如比利時(shí)、利比里亞、菲律賓等，只要外貿(mào)貨物運(yùn)輸是進(jìn)出其國內(nèi)港口的，提單就須適用其國內(nèi)法化的海牙規(guī)則，而不論提單簽發(fā)地是否在締約國。因此這類國家法院在審理以上所言及的法律所規(guī)定的某些案件時(shí)，是直接適用這些法律適用規(guī)范所指向的國內(nèi)法，一般是排除當(dāng)事人的選擇和其它法律適用原則的，因此具有強(qiáng)制性，當(dāng)事人不能通過任何手段排除其適用。

這類國家在依據(jù)所締結(jié)或加入的國際公約制定內(nèi)國法時(shí)，同時(shí)也是在履行公約規(guī)定的義務(wù)，因此制定這些強(qiáng)制性法律適用規(guī)范，并沒有違反公約的規(guī)定，只是在一定程度上擴(kuò)大了國際公約的適用范圍。

（二）締約國法院優(yōu)先適用國際公約原則

關(guān)于提單的三個(gè)公約均是實(shí)體法性質(zhì)的國際公約，公約既然是國家制定的，按照“合約必須遵循”的原則，締約國負(fù)有必須實(shí)施其所締結(jié)的國際公約的責(zé)任。締約國在其域內(nèi)實(shí)施其所締結(jié)的統(tǒng)一實(shí)體法公約，在許多情況下都意味著締約國的法院必須對于符合條件的案件適用該國公約。當(dāng)然也有例外。某些國際公約規(guī)定合同當(dāng)事人可以全部或部分排除該公約的適用。但是有關(guān)提單的三個(gè)公約沒有“當(dāng)事人意思自治”的條款，在法律效力上，它們屬于具有強(qiáng)制性的國際統(tǒng)一實(shí)體法規(guī)范，締約國的法院有義務(wù)對符合公約適用條件的案件優(yōu)先適用公約，在這種情況下，締約國的法院是排除當(dāng)事人選擇的其它法律的。

（三）當(dāng)事人意思自治原則

當(dāng)事人意思自治原則，是指當(dāng)事人可以通過協(xié)商一致的意思表示自由選擇應(yīng)適用的法律。大多數(shù)國家在一般情況下是承認(rèn)這種條款的效力的。單據(jù)的流轉(zhuǎn)是海上運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)特點(diǎn)，因此承運(yùn)人不可能和每個(gè)有關(guān)的當(dāng)事人都一起協(xié)商法律適用條款，各國制定有關(guān)的法律和締結(jié)國際公約，規(guī)定了承運(yùn)人的義務(wù)和責(zé)任，在很大程度上就是為了限制承運(yùn)人的締約自由，從而保護(hù)貨主的利益，因此沒有必要再去否定提單上的法律選擇條款。對于交易而言，法律關(guān)系的穩(wěn)定性比公平性更加重要。提單條款雖是格式條款，但都是公布在外的，托運(yùn)人或提單持有人并非不能知道該條款，無法表達(dá)對爭議解決條款的意思。而且與提單的交易流轉(zhuǎn)結(jié)合起來，提單持有人和收貨人雖然沒有與船方協(xié)商爭議解決條款，但可以通過與托運(yùn)簽訂買賣合同開具信用證時(shí)，就簽發(fā)何種提單作出約定，從而表達(dá)其對解決爭議的意思。在我國，根據(jù)國內(nèi)外國際私法理論、立法及司法實(shí)踐，對該原則應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以限制，并應(yīng)據(jù)此確定當(dāng)事人選擇法律的效力。

1、法律選擇的方式

當(dāng)事人選擇法律的方式有明示法律選擇和默示法律選擇兩種。前者是指當(dāng)事人雙方以合同中的法律選擇條款或合同之外的專門法律選擇協(xié)議明確表達(dá)有關(guān)法律選擇的意圖，這種方式已為各國普遍接受。后者是指當(dāng)事人通過合同條款或其行為表達(dá)的有關(guān)選擇法律的暗示。

為了避免法官在推定當(dāng)事人選擇法律的默示意思時(shí)過于主觀臆斷，最近許多國家的立法和一些國際條約的發(fā)展趨向是對默示選擇加以限制，要求必須在事實(shí)十分明顯或者在確定的條件下才得推定當(dāng)事人的意思。如1985年《海牙公約》第7條第1款規(guī)定：“當(dāng)事人選擇協(xié)議必須是明示的或者從合同的當(dāng)事人的行為整體來看可以明顯地推斷出來”。

2、選擇法律的時(shí)間和范圍

一般來說各國立法以及實(shí)踐不僅允許雙方當(dāng)事人在訂立合同時(shí)進(jìn)行法律選擇，而且也允許在爭議發(fā)生后，法院開庭審理前，甚至直到判決前再選擇法律.同時(shí)也允許當(dāng)事人協(xié)議變更以前所選擇的法律，但要此時(shí)選擇的法律不能影響合同的形式效力，或第三人的利益。對此，我國《最高人民法院關(guān)于適用“涉外經(jīng)濟(jì)合同法”若干問題的解答》僅允許當(dāng)事人在訂立合同時(shí)，法院開庭審理前選擇法律。。筆者認(rèn)為，這一時(shí)間應(yīng)從當(dāng)事人訂立合同時(shí)延長到法院判決前，而且在滿足上述條件的情況下可以變更所選擇的法律。在涉外合同沖突法中，我國同國際上的普通做法一致，不接受反致。故國際海上貨物運(yùn)輸合同當(dāng)事人選擇法律當(dāng)然僅指所選國家法律中的現(xiàn)行的實(shí)體法，不包括其沖突法。

3、選擇法律的空間范圍

選擇法律的空間限制是指，當(dāng)事人所選擇的法律必須與合同或當(dāng)事人之間有一定的客觀上的聯(lián)系，否則當(dāng)事人的選擇無效。波蘭、葡萄牙、西班牙等國家的法律都有此種要求。美國1971年《第二次沖突法重述》也強(qiáng)調(diào)：允許當(dāng)事人在通常情況下選擇準(zhǔn)據(jù)法，并不等于給他們完全按照自己的意愿去締結(jié)合同的自由。當(dāng)事人選擇法律時(shí)，必須有一種合理的根據(jù)，而這種合理的根據(jù)主要表現(xiàn)為當(dāng)事人或合同與所選法律之間有著重要的聯(lián)系，即合同或在那里締結(jié)，或在那里履行，或合同標(biāo)的位于該地，過當(dāng)事人的住所、居所、國籍、營業(yè)地在該地。否則，選擇應(yīng)被法院認(rèn)為無效。而在美國司法實(shí)踐中，只要當(dāng)事人的選擇是善意的、合法的、不存在規(guī)避公共政策的意圖，當(dāng)事人可以選擇與合同沒有客觀聯(lián)系的法律。日本、泰國、奧地利、比利時(shí)、丹麥、德國、瑞士等國的立法，也沒有這種限制。

此外，1978年的《海牙法律適用公約》、1980年歐共體《關(guān)于合同義務(wù)法律適用公約》和1986年《海牙國際貨物銷售合同適用法律公約》。也沒有禁止當(dāng)事人選擇與合同無客觀聯(lián)系的法律。對于該問題，我們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)允許當(dāng)事人自行選擇任何一國法律來制約其合同。尤其對海上貨物運(yùn)輸合同而言，它所涉及的國家和地區(qū)較多，海商法和一般的民商法相比，又具有很強(qiáng)的涉外性、技術(shù)性和專業(yè)性，只要當(dāng)事人不存在規(guī)避法律的意圖，允許他們選擇某一更加完備且為雙方熟悉的第三國法律來決定其權(quán)利義務(wù)，不僅有利于當(dāng)事人達(dá)成協(xié)議，也可以更好地體現(xiàn)意思自治原則的優(yōu)越性。實(shí)際上，我國海事司法實(shí)踐對當(dāng)事人選擇法律也無特別的空間上的限制。如1995年“全國海事審計(jì)工作（寧波）研討會(huì)紀(jì)要”寫道：“根據(jù)海商法第269條的規(guī)定應(yīng)承認(rèn)提單中約定的適用法律條款，在具體適用時(shí)應(yīng)受當(dāng)事人提供證據(jù)的制約”。

（四）最密切聯(lián)系原則

最密切聯(lián)系原則是指選擇與合同有最密切聯(lián)系的國家的法律作為合同的準(zhǔn)據(jù)法。該原則是在批判傳統(tǒng)沖突規(guī)范的機(jī)械性、僵硬性的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，與傳統(tǒng)的沖突規(guī)范相比具有靈活性，有利于案件公正、合理地解決，然而，由于“最密切聯(lián)系原則”這一概念本身的抽象與模糊，若不對該原則進(jìn)行適當(dāng)?shù)南拗?，就無法減少或避免法官自由裁量權(quán)的濫用。這同樣也是不利于案件公正合理地解決的。因此在運(yùn)用“最密切聯(lián)系”原則時(shí)，要盡可能做到既能防止法官自由裁量權(quán)的濫用又能保證案件處理的公正合理。我國海事法院在審理涉外提單糾紛案件時(shí)，經(jīng)常適用“最密切聯(lián)系”原則，但在運(yùn)用此原則確定提單應(yīng)適用的法律時(shí)，卻有較大的隨意性，有的案例中僅寫明：“原告與被告未在合同中約定解決糾紛所適用的法律，應(yīng)適用與合同最密切聯(lián)系的國家的法律解決本案糾紛。由于本案貨物運(yùn)輸目的港是中國汕頭港，故本案適用中國法律?！币灿邪咐皇呛唵蔚貙懨鳎骸熬C合考慮，中國與本案合同糾紛的聯(lián)系最密切，因此，應(yīng)適用中華人民共和國法律處理本案。”

對于海上貨物運(yùn)輸合同或提單法律關(guān)系不同國家的法律或國際公約在運(yùn)用“特正性履行”的方法適用“最密切聯(lián)系”原則結(jié)果都不同。如1975年《德意志民主共和國關(guān)于國際民事、家庭和勞動(dòng)法律關(guān)系以及國際經(jīng)濟(jì)合同適用法律的條例》第12條規(guī)定，對于貨物運(yùn)輸合同、承攬運(yùn)送合同，其合同應(yīng)當(dāng)分別適用運(yùn)輸人、承運(yùn)人的主營業(yè)所所在地的法律。但也有的法律對運(yùn)用“特征性履行”方法對海上貨物運(yùn)輸合同的法律適用進(jìn)行的推定，規(guī)定了較嚴(yán)格的條件，如歐共體于1980年在羅馬簽定的《歐洲經(jīng)濟(jì)共同體關(guān)于合同義務(wù)的法律適用公約》第4條規(guī)定，貨運(yùn)合同在訂立時(shí)，承運(yùn)人的主營業(yè)所所在國也是裝貨地或卸貨地所在國，或者也是承運(yùn)人的主營業(yè)所所在國，應(yīng)推定這個(gè)國家為與該合同有密切聯(lián)系的國家。我國法律則對海上貨物運(yùn)輸合同和提單的法律適用未進(jìn)行推定，因此法院對此類案件在適用“最密切聯(lián)系”原則時(shí)仍有較大的自由裁量權(quán)。超級(jí)秘書網(wǎng)

大多國家的提單糾紛案件可適用的往往只有其中幾種，但在考慮如何適用時(shí)的順序卻是一致的。根據(jù)我國《海商法》的規(guī)定，我國目前提單法律適用的原則主要是“當(dāng)事人意思自治原則”和“最密切聯(lián)系原則”，那么在審理提單糾紛案件時(shí)，首先考慮適用的就是“當(dāng)事人意思自治原則”，在當(dāng)事人未就法律適用達(dá)成一致時(shí)，再考慮“最密切聯(lián)系原則”。此外，如果我國將來加入有關(guān)的國際公約，則還要承擔(dān)相應(yīng)國際公約的義務(wù)。超級(jí)秘書網(wǎng)

結(jié)束語

提單的法律功能涉及到提單的國際公約，各國國內(nèi)海事立法等。雖然世界各國尤其是西方重要的海運(yùn)大國在解決提單法律適用糾紛方面已經(jīng)逐漸以判例或成文法的形式給我們提供了相對成熟、先進(jìn)的成例，對我國的航運(yùn)實(shí)踐以及司法實(shí)踐都有很好的借鑒作用。但是畢竟各國在制定其海事法律時(shí)，更多的是從其本身的政治、經(jīng)濟(jì)等利于本國的諸因素來考慮的，各國的政治經(jīng)濟(jì)背景不同，制定出來的海事法律也不盡相同，僅靠各國制定各自的沖突規(guī)則來解決海上貨物運(yùn)輸?shù)姆蓻_突問題已不能符合日益發(fā)展的海事法律關(guān)系的需要。海事沖突法、海事實(shí)體法的統(tǒng)一是國際海事法發(fā)展的必然趨勢。

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第2篇：有限元分析論文范文

關(guān)鍵詞：分層總和法 Drucker-Prager模型 地基沉降

1.概述

有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。有限元分析方法可以利用簡單而又相互作用的單元元素，用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量。尤其近年來，廣大學(xué)者不停的完善有限元中各個(gè)模型的參數(shù)，使其能更加準(zhǔn)確且廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。同時(shí)，利用有限元分析方法分析并解決土木工程上的問題也得到越來越廣泛的應(yīng)用。利用有限元分析的方法來分析地基的沉降可以預(yù)測并防治地基沉降帶來的危害[1]，將有限元分析方法應(yīng)用在地基沉降中的重要前提是建立與當(dāng)?shù)氐鼗两迪喾哪Ｐ?，從而確保分析結(jié)果的可靠性。本文以內(nèi)蒙古110國道為依托，建立適合于分析內(nèi)蒙古地區(qū)110國道的沉降有限元模型，以供對其進(jìn)行改建等工程時(shí)進(jìn)行相對準(zhǔn)確的使用及分析。

內(nèi)蒙古地區(qū)110國道路線帶主要地貌為低山丘陵、熔巖臺(tái)地和盆地型地貌單元，地勢陡緩相接呈波狀起伏。地質(zhì)構(gòu)造較為單一，地基以粉土、礫砂、中砂為主，軟土地基段較少且軟土段土層較淺。其地基土黏聚力c=4.77～35.38Kpa，內(nèi)摩擦角φ=1.06～31.10°。本文主要以此段國道常見地質(zhì)條件分析，軟土地段施工時(shí)已采取換填等施工技術(shù)，故不單獨(dú)考慮。

2. 分層總和法計(jì)算地基總沉降

2.1幾點(diǎn)假定

分層總和法是將地基土分成若干一定厚度的水平土層，先計(jì)算每層土體的壓縮量S，最后將各層累計(jì)作為總的土體沉降量。但是，在應(yīng)用分層綜合法計(jì)算沉降量的時(shí)候?yàn)榱藨?yīng)用相關(guān)附加應(yīng)力公式以及室內(nèi)壓縮試驗(yàn)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，需要對地基土體作下列假定：

（1）地基土為一均勻、等向的半無限空間彈性體；

（2）地基土的變形條件，為側(cè)限條件；

（3）沉降計(jì)算的深度，理論上應(yīng)計(jì)算至無限深，實(shí)際情況中附加應(yīng)力擴(kuò)散隨深度而減小，根據(jù)壓力減小情況，本文計(jì)算至30米深度。

2.1分層總和法計(jì)算過程

分層總和法在計(jì)算沉降量時(shí)只能對某點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，本文在計(jì)算時(shí)選取了地基沉降量最大的點(diǎn)，即路基中心處對應(yīng)的地基進(jìn)行沉降量計(jì)算。結(jié)合傳統(tǒng)分層總和法中的規(guī)范法[2]及相關(guān)學(xué)者所做研究 [3]，選取適合道路荷載方式的附加應(yīng)力公式：

σz=

式中：αs1、αs2分別為大、小三角形的應(yīng)力系數(shù)。

通過設(shè)計(jì)資料及土工試驗(yàn)，確定孔隙比變化范圍，根據(jù)計(jì)算，得到路基中心點(diǎn)地基30米深度內(nèi)沉降值為1.58cm。

地基沉降計(jì)算過程如下表，表中Si= hi

表 1 沉降計(jì)算表

深度 土層厚度m 平均

自重應(yīng)力 平均

附加應(yīng)力 總應(yīng)力平均值 受壓前

孔隙比 受壓后

孔隙比 沉降量m

1 1 9 126.4 135.4 1.0510 1.0470 0.001950

5 4 54 119.95 173.95 1.0500 1.0450 0.009756

10 5 149 106.85 255.85 0.5930 0.5925 0.001569

15 5 258 98.2 356.2 0.5926 0.5923 0.000941

20 5 358 82.35 440.35 0.5923 0.5921 0.000628

25 5 458 62.15 520.15 0.5917 0.5915 0.000628

30 5 558 35.05 593.05 0.5913 0.5912 0.000314

3.有限元模型的建立[4]

3.1材料本構(gòu)模型的選擇

材料的本構(gòu)模型是材料應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)描述，是有限元計(jì)算的基礎(chǔ)，直接影響有限元計(jì)算的精度，甚至影響有限元的計(jì)算進(jìn)程。所以，在對沉降進(jìn)行有限元模擬時(shí)，模型的選擇直接影響其應(yīng)變的結(jié)果，從而影響對沉降的預(yù)測。本文采用了與土體應(yīng)變規(guī)律較為一致的Drucker-Prager模型進(jìn)行模擬計(jì)算，Drucker-Prager模型為彈塑性模型，同時(shí)克服了Mohr-Coulomb模型的屈服面棱角奇異性，在進(jìn)行有限元分析時(shí)較能準(zhǔn)確的反應(yīng)出土體沉降變形的實(shí)際情況。

3. 2 所選模型的假定條件

在進(jìn)行有限元分析時(shí)，需要對現(xiàn)存路基及荷載進(jìn)行下列假設(shè)，以保證有限元分析的進(jìn)程：

（1）將三維問題轉(zhuǎn)化為二維平面問題來考慮，按平面應(yīng)變問題來模擬計(jì)算；

（2）路堤足夠長，且地基土均勻分布且各向特性相同；

（3） 交通荷載作用在本文有限元模擬計(jì)算中等效為10kPa靜載[5]

3.3模型邊界條件的設(shè)定及參數(shù)的選取

據(jù)本文所依托110國道改建工程，根據(jù)設(shè)計(jì)文件相關(guān)參數(shù)，為簡化計(jì)算，路基寬取值為26米，路基高度取為6米。邊界條件上，結(jié)構(gòu)左右邊界定位橫向固定約束，限制了水平位移；底部為橫向和豎向雙向固定約束，同時(shí)限制了水平和豎直位移；同時(shí)，將邊界條件定位不透水的邊界；水位線根據(jù)水文勘測資料取值為地表下0.4m，水位線以上地基土體以及路基填土均假定為孔隙水壓為零。為更符合實(shí)際沉降原理，在選擇單元時(shí)，地基土體采用平面應(yīng)變減縮積分孔壓/應(yīng)力耦合單元，路基填土采用平面應(yīng)變減縮積分單元。

材料參數(shù)的選取依據(jù)相關(guān)論文[6]研究，初始按下表所示選取：

表2 材料參數(shù)的選取

類別 厚度（m） rd（kN/m3） φ（°） c（kPa） κ E（kPa） μ

路基 6 18 20 10 0.43 40000 0.3

地基 5 18 9.9 8 0.53 2000 0.35

3.4基于分層總和法計(jì)算結(jié)果的參數(shù)調(diào)整

根據(jù)相關(guān)軟件操作方法將有限元模擬計(jì)算輸出結(jié)果，得到地基最大沉降量為1.52cm且位于路基的中心點(diǎn)下，最大沉降量發(fā)生位置與分層總和法以及工程實(shí)際相符，但可以看出，有限元分析數(shù)值結(jié)果上略小于分層總和法計(jì)算結(jié)果，現(xiàn)不改變邊界條件及路基材料參數(shù)，對地基參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本文選取影響因素較大的兩個(gè)參數(shù)φ、c進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)c一定時(shí)，分別取φ值30、20、15、9.9、5，計(jì)算得到地基最大沉降量為0.16cm、0.77cm、1.08cm、1.52cm、2.03cm；

當(dāng)φ一定時(shí)，分別取c值30、20、15、8、4，計(jì)算得到地基最大沉降量為

0.97cm、1.21cm、1.37cm、1.52cm、1.65cm。

由上結(jié)果可以看出，φ值在變化時(shí)，有限元分析結(jié)果變化明顯，且成反比關(guān)系。調(diào)整材料參數(shù)時(shí)，結(jié)合實(shí)際土工試驗(yàn)及相關(guān)工程地質(zhì)的取值范圍，取c值為8、φ值為9，計(jì)算得到地基最大沉降量為1.58cm，與分層總和法計(jì)算結(jié)果吻合。

4.結(jié)論

4.1由本文中有限元分析及計(jì)算結(jié)果可以看出，在豎向位移的結(jié)果分析上，改變地基土內(nèi)摩擦角φ的取值，其影響程度要大于改變粘聚力c的取值，且都與沉降量呈現(xiàn)反比關(guān)系。在調(diào)整有限元材料參數(shù)時(shí)，可結(jié)合分層總和法計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果之間的誤差范圍，并考慮工程實(shí)際土工試驗(yàn)結(jié)果，有效快速的調(diào)整參數(shù)的取值。

4.2內(nèi)蒙古地區(qū)110國道的地基沉降有限元模擬參數(shù)取c值為8、φ值為9，較為合理，根據(jù)設(shè)計(jì)資料以及現(xiàn)場土工試驗(yàn)結(jié)果可以看出，c、φ取值低于試驗(yàn)平均值的大小時(shí)較能準(zhǔn)確反映出實(shí)際沉降的結(jié)果。

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第3篇：有限元分析論文范文

[關(guān)鍵詞]教學(xué)改革 教材建設(shè) 教學(xué)方式 實(shí)踐教學(xué) 評(píng)價(jià)指標(biāo)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2013）16-0076-02

創(chuàng)新教育是一種全新的教育理念，主要是樹立以學(xué)生為中心的觀念，通過調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教給學(xué)生創(chuàng)造性的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。“材料加工過程中的物理場”是材料加工專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)理論課，該課程理論性強(qiáng)，且涉及的學(xué)科基礎(chǔ)理論課程多，曾經(jīng)是該專業(yè)本科生和碩士研究生比較頭疼的課程之一。但由于該專業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)及工藝設(shè)計(jì)階段普遍采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，該課程作為計(jì)算機(jī)仿真的理論基礎(chǔ)對提高仿真的技術(shù)水平具有重要的價(jià)值，開展該課程的教學(xué)和研究又是非常必要的。下面就推進(jìn)該課程的教學(xué)改革，提高培養(yǎng)工程應(yīng)用創(chuàng)新人才的質(zhì)量談一些體會(huì)。

一、因材施教，抓好教材建設(shè)是推進(jìn)課程教學(xué)改革的突破口

“材料加工過程中的物理場”是材料成形計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)理論課程，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)材料成形的數(shù)值分析理論基礎(chǔ)，預(yù)先需要開設(shè)的課程有高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)理論基礎(chǔ)及金屬塑性成形原理等，是一門教學(xué)起點(diǎn)高、理論性很強(qiáng)的課程。雖然國內(nèi)已經(jīng)有不少通用數(shù)值分析理論書籍及材料成形數(shù)值分析教材，但多數(shù)教材太注重自身理論體系的嚴(yán)密性和完整性，不太注重學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)及認(rèn)知規(guī)律，因而往往起點(diǎn)太高并不適合作為我校本科生及碩士研究生的教材。鑒于此，我們結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用型大學(xué)材料加工工程專業(yè)本科及碩士研究生教育專業(yè)知識(shí)背景的實(shí)際情況，并著眼于未來市場對工程創(chuàng)新人才的需要，編寫了《材料成形的數(shù)值分析理論基礎(chǔ)及軟件應(yīng)用講義》供內(nèi)部使用，作為推進(jìn)該課程教學(xué)改革的突破口，取得了良好效果。在課程教材建設(shè)的過程中，主要基于以下思考：

1.教材內(nèi)容及課程設(shè)置一定要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

對于本科生，考慮到對預(yù)先開設(shè)的理論課程的要求，該課程應(yīng)設(shè)置在專業(yè)基礎(chǔ)課講授完成以后為好。在教材內(nèi)容上，要做到循序漸進(jìn)、由淺入深、量體裁衣、因材施教。

2.教材內(nèi)容總體把握分為兩大部分，即線性有限元分析理論基礎(chǔ)和非線性有限元及其在金屬塑性加工中的應(yīng)用。

第一部分側(cè)重于基本概念、基本知識(shí)、基本理論的學(xué)習(xí)，第二部分在線性有限元分析理論的基礎(chǔ)上，側(cè)重于金屬塑性加工非線性有限元理論體系的構(gòu)建，并理論聯(lián)系實(shí)際落實(shí)到應(yīng)用實(shí)例。

3.在具體章節(jié)內(nèi)容的安排上，不追求理論體系的嚴(yán)密性和完整性，但要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深、循序漸進(jìn)、量體裁衣，并在一定程度上注重知識(shí)的系統(tǒng)性。

譬如，第一章緒論主要介紹了工程上常用的幾種數(shù)值分析方法及其適用的應(yīng)用領(lǐng)域，有限元法作為最重要的一種數(shù)值分析方法做了詳細(xì)介紹，并介紹了工程上常用的通用有限元分析軟件及材料成形專用有限元分析軟件。使學(xué)生對開設(shè)該課程的背景有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，該課程離現(xiàn)實(shí)并不遙遠(yuǎn)，對于將來的工程應(yīng)用或理論研究都具有重要價(jià)值。

考慮到我校材料加工專業(yè)及多數(shù)高校工程專業(yè)在本科課程中并未開設(shè)彈性力學(xué)理論課程，而彈性力學(xué)的基礎(chǔ)理論及變分原理又是學(xué)習(xí)數(shù)值分析理論必須要掌握的內(nèi)容，因此在教材的第二章對彈性力學(xué)的基本方程及變分原理做了系統(tǒng)介紹。第三章介紹了桿梁系結(jié)構(gòu)有限元分析的一般過程，以桿單元分析為主，并簡要介紹梁單元的概念。桿單元是有限元分析中最簡單的一種單元，但桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析卻能反映有限元分析的一般流程和有限元法最本質(zhì)的東西，并且學(xué)生容易接受，所以本章安排了一個(gè)一般桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析實(shí)例，使學(xué)生對有限元分析的整個(gè)過程有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。第四章介紹了連續(xù)體結(jié)構(gòu)有限元分析的基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)介紹二維平面問題、軸對稱問題及三維連續(xù)體問題單元模型的構(gòu)造方法，并簡要介紹板殼單元的基本理論。第五章介紹等參元的概念及計(jì)算、二維及三維連續(xù)體等參元的構(gòu)造方法、三維一般殼體單元的構(gòu)造方法，并介紹數(shù)值積分的概念及計(jì)算方法。

金屬的塑性成形主要是通過鍛造、擠壓、拉拔、軋制、沖壓等工藝把金屬加工成所需零件形狀的一種方法，反映金屬塑性加工的有限元法主要是指剛（粘）塑性有限元理論及大變形彈塑性有限元理論。所以第二部分針對鍛造、擠壓等工藝著重介紹指剛（粘）塑性有限元理論體系及應(yīng)用，而針對沖壓工藝著重介紹大變形彈塑性有限元理論體系及應(yīng)用。

4.教材力求語言精辟、通俗易懂，并把知識(shí)的系統(tǒng)性和應(yīng)用性相結(jié)合。

教材在編寫過程中，要注意把握知識(shí)理論的邏輯性，并用精辟和通俗易懂的語言敘述出來。由于該課程最后要體現(xiàn)為金屬塑性加工數(shù)值仿真的基礎(chǔ)理論課，在第一部分線性有限元理論內(nèi)容的設(shè)置上，要注意把握知識(shí)的系統(tǒng)性和應(yīng)用性的結(jié)合，譬如軸對稱體單元及三維一般殼單元等理論知識(shí)的介紹。

5.教材建設(shè)要在實(shí)踐中不斷充實(shí)、完善和提高。

針對每次的教學(xué)實(shí)踐，都應(yīng)該和學(xué)生和有關(guān)專家及時(shí)進(jìn)行溝通交流，了解哪些地方需要補(bǔ)充，哪些地方需要改進(jìn)，力求教材在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善和提高，更好地為我校和其他高等院校工程專業(yè)提供服務(wù)。

二、更新教育理念，改革課堂教學(xué)方式是推進(jìn)課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容

1.積極推進(jìn)主動(dòng)式學(xué)習(xí)方式，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性。

在研究生該課程的課堂教學(xué)中，針對非線性有限元理論的學(xué)習(xí)，由于該部分內(nèi)容多且理論深度較深，總學(xué)時(shí)有限，以前采用灌輸式的教學(xué)方式并沒有取得好的教學(xué)效果。我們采用了以下教學(xué)改革方式，結(jié)合筆者在非線性有限元理論以往豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，首先從總體上概括性地分別向?qū)W生講授剛塑性及大變形彈塑性有限元理論體系，然后針對每一部分分別推薦有效的參考資料，并布置若干研究專題。學(xué)生在分組獲得一個(gè)研究專題后，到圖書館或通過網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)查閱資料，首先對每一部分進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，然后針對自己的研究專題深入研究，撰寫研究論文和PPT。在以后的課堂教學(xué)中，各個(gè)同學(xué)分別用PPT講解自己的研究內(nèi)容，并在課堂交流中和老師、同學(xué)一起討論，共同促進(jìn)研究專題的學(xué)習(xí)。

2.采用多媒體教學(xué)方式，改進(jìn)課堂教學(xué)效果。

事實(shí)證明，采用多媒體教學(xué)并和板書方式相結(jié)合，能夠做到言簡意賅，重點(diǎn)突出，科學(xué)知識(shí)的邏輯性和結(jié)果的形象性相結(jié)合，改進(jìn)了教學(xué)效果，提高了工作效率。

三、加強(qiáng)課堂實(shí)踐教學(xué)，是推進(jìn)課程教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)

理論學(xué)習(xí)和軟件應(yīng)用相結(jié)合，一方面可以加深對理論學(xué)習(xí)抽象概念和嚴(yán)密知識(shí)的理解，對金屬塑性成形仿真過程有一個(gè)比較直觀的認(rèn)識(shí)，是課堂教學(xué)知識(shí)性和趣味性一個(gè)比較好的結(jié)合；另一方面，軟件應(yīng)用本身不單純是對學(xué)生一門操作技能的訓(xùn)練，更重要的是通過實(shí)踐教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力的一種培養(yǎng)。我們采取了以下方式加強(qiáng)了課堂實(shí)踐教學(xué)：

1.優(yōu)選出一種金屬塑性加工仿真軟件，拿出一定的學(xué)時(shí)上機(jī)講授該軟件的具體操作方法。

2.精選出一個(gè)金屬塑性加工實(shí)例，應(yīng)用該軟件向?qū)W生講授實(shí)例的建模、運(yùn)算和后處理整個(gè)操作過程。結(jié)合已經(jīng)學(xué)習(xí)的仿真基礎(chǔ)理論知識(shí)，詳細(xì)講授實(shí)例建模過程中一些技術(shù)參數(shù)、工藝參數(shù)的設(shè)置方法，并學(xué)會(huì)運(yùn)用理論知識(shí)查閱軟件理論手冊，讓學(xué)生真正理解理論知識(shí)和軟件應(yīng)用相結(jié)合，并終生受益。

3.讓學(xué)生獨(dú)立操作一個(gè)工程實(shí)例，作為培養(yǎng)其工程創(chuàng)新能力的一個(gè)訓(xùn)練和該課程的一個(gè)考核指標(biāo)。

四、改革課程評(píng)價(jià)指標(biāo)，是推進(jìn)課程教學(xué)改革的保障

課程教學(xué)效果科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，不但是對課程教學(xué)效果的檢驗(yàn)，而且是對推進(jìn)課程教學(xué)改革的一個(gè)保障。由于該課程是由理論知識(shí)講授、師生互動(dòng)學(xué)習(xí)及課堂實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合的整體，因此該課程的科學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)反映這三方面的實(shí)際教學(xué)效果。學(xué)生該課程的最終考核成績是由三方面綜合確定的：一是理論考核筆試成績，二是平時(shí)作業(yè)及專題研究論文成績，三是工程實(shí)例仿真研究成績。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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第4篇：有限元分析論文范文

關(guān)鍵詞：CFRP，約束，預(yù)壓，有限元

 

一、有限元模型的建立方法與原理1 混凝土的模擬ANSYS中提供了專門面向混凝土、巖石等材料的單元－SOLID65單元[1]。它是8節(jié)點(diǎn)的六面體單元，使用分布式固定裂縫模型，也可以使用整體式鋼筋模型。SOLID65單元可以模擬材料的開裂和壓碎。用彈塑性本構(gòu)關(guān)系模擬混凝土受壓行為，用斷裂軟化本構(gòu)關(guān)系模擬混凝土受拉軟化行為。所以SOLID65的實(shí)際上采用的是“彈塑性＋斷裂”的本構(gòu)模型，破壞準(zhǔn)則采用的是改進(jìn)的William-Warnke五參數(shù)破壞準(zhǔn)則。

2 混凝土裂縫的模擬Solid65中使用彌散固定裂縫模型，每個(gè)高斯積分點(diǎn)最多有三條相互垂直的裂縫。彌散裂縫模型將混凝土裂縫彌散到整個(gè)單元中，將混凝土材料處理為各向異性材料，利用混凝土的材料本構(gòu)模型來模擬裂縫的影響。這樣，當(dāng)混凝土某一單元的應(yīng)力超過開裂應(yīng)力時(shí)，只需將材料本構(gòu)矩陣加以調(diào)整。3 碳纖維的模擬纖維復(fù)合材料片材單元采用四結(jié)點(diǎn)薄膜單元(SHELL41)。該單元有平面內(nèi)剛度而無平面外剛度，單元只能承受拉力作用，沒有抗彎、抗壓能力。符合FRP布在約束混凝土中的受力狀況。纖維材料設(shè)為各項(xiàng)異性，在垂直纖維方向材料沒有強(qiáng)度（實(shí)際計(jì)算中取為纖維方向強(qiáng)度的1/106）。諸多試驗(yàn)均證明，F(xiàn)RP 材料的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系接近理想彈性。因此，在本次有限元分析中設(shè)定CFRP材料為理想彈性材料，且若纖維應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度，則認(rèn)為纖維斷裂，計(jì)算終止[2]。單元的每個(gè)結(jié)點(diǎn)也只具有X、Y和Z軸三個(gè)方向自由度，從而保證了體單元和膜單元聯(lián)結(jié)結(jié)點(diǎn)的自由度不會(huì)發(fā)生沖突。設(shè)CFRP布與混凝土材料之間粘結(jié)完好，無脫落現(xiàn)象，CFRP布和混凝土之間無相對滑移。

4 預(yù)壓過程的模擬由于預(yù)壓受力構(gòu)件所粘貼的CFRP是在混凝土承受了一定的荷載產(chǎn)生了一定應(yīng)力－應(yīng)變后才開始發(fā)揮作用的[3]。因此如何模擬二次受力這種鋼板應(yīng)力滯后的狀態(tài)是二次受力有限元分析的核心問題。論文參考網(wǎng)。在有限元分析過程中采用了有限單元的生死（Birth and Death）來控制外層CFRP的單元發(fā)揮的作用。單元生死的作用是可以控制單元的剛度矩陣對整體剛度矩陣的做出貢獻(xiàn)（單元生）不做出貢獻(xiàn)（單元死）。利用單元生死的方法可以先將CFRP所對應(yīng)的單元?dú)⑺?，加入初始荷載，可以得出混凝土在初始荷載下了應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系。再將混凝上單元的應(yīng)力值導(dǎo)出作為初應(yīng)力文件，在激活CFRP對應(yīng)的單元后，將初應(yīng)力文件導(dǎo)入并施加在混凝土單元上，重新加載開始計(jì)算。從而再現(xiàn)了二次受力構(gòu)件的加載過程。在本課題預(yù)壓過程的模擬中，混凝土單元和CFRP單元采用共用節(jié)點(diǎn)連接，不考慮兩者間的滑移。

5 非線性方程組解法計(jì)算采用Newton-Raphson平衡迭代方法求解非線性方程組。論文參考網(wǎng)。在計(jì)算過程中將荷載分成一系列載荷步，在每個(gè)載荷步內(nèi)設(shè)若干子步施加載荷增量。在每次求解前，N-R方法估算出殘差矢量，這個(gè)矢量是恢復(fù)力（對應(yīng)于單元應(yīng)力的載荷）和所加荷載的差值，然后使用非平衡載荷進(jìn)行線性求解，且核查收斂性[4]。在迭代過程中使用不平衡節(jié)點(diǎn)力為衡量收斂標(biāo)準(zhǔn)，在滿足下列條件時(shí)，就認(rèn)為已經(jīng)收斂

(1)

式中：

－殘余節(jié)點(diǎn)力向量的二范數(shù)；

－施加荷載向量的二范數(shù)；

－收斂容限，本文計(jì)算中取0.02。

二、計(jì)算與分析1 計(jì)算模型根據(jù)以上有限元原理建立試件模型，如圖14所示。網(wǎng)格大小控制在20mm，混凝土部分劃分為960個(gè)Solid65單元，CFRP劃分為480個(gè)Shell41單元。

在有限元計(jì)算中為避免在支座位置產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而使支座附近的混凝土突然破壞造成求解失敗，本文采取在柱頂與柱底部位加150mm×150mm×20mm的彈性墊塊，單元類型為Solid45。論文參考網(wǎng)。

2 計(jì)算邊界條件模擬在對結(jié)構(gòu)施加約束條件時(shí)，考慮到混凝土與試驗(yàn)用的壓力機(jī)在接觸面上存在摩擦力，對混凝土的橫向變形有約束作用，所以對于模型的頂部也施加了2個(gè)水平方向上的約束。同時(shí)構(gòu)件處于軸壓狀態(tài)，并不存在彎矩，所以在模型的底部施加的是3個(gè)方向的位移約束，而沒有施加轉(zhuǎn)角約束。將荷載按面荷載施加在構(gòu)件上表面，為了求出極限荷載采用了多級(jí)的荷載步[5]。

計(jì)算中若出現(xiàn)以下三種情況之一，則認(rèn)為達(dá)到破壞極限狀態(tài)，計(jì)算終止：

1）未包裹CFRP的試驗(yàn)柱達(dá)到極限承載力破壞，計(jì)算終止。

2）CFRP達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度而拉斷，計(jì)算終止。

3）在計(jì)算過程中，當(dāng)?shù)^25次不收斂，則將加載步長折半，如重復(fù)折半超過1000次仍不收斂，則認(rèn)為已產(chǎn)生很大的塑性變形而達(dá)到破壞極限狀態(tài)，計(jì)算結(jié)束。

3 包裹不同層數(shù)CFRP試件的計(jì)算結(jié)果對比分析利用上面的有限元模型分別對不同軸壓比下試件外包裹1、2、3層碳纖維布的情況進(jìn)行模擬計(jì)算，得到的不同軸壓比和CFRP不同包裹層數(shù)下峰值應(yīng)力提高幅度對比和豎向應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線分別見表1和圖1。

表1 峰值應(yīng)力提高幅度對比

第5篇：有限元分析論文范文

【關(guān)鍵詞】十字形柱 有限元 拉伸強(qiáng)化 節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)

引言

鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)有諸多優(yōu)點(diǎn)，如整體性強(qiáng)、延性好，與矩形柱相比柱肢厚度與墻體厚度齊平，擴(kuò)大了建筑有效使用功能，顯示出優(yōu)越的的社會(huì)效益。而由于該結(jié)構(gòu)使用的時(shí)間較短，至今未經(jīng)實(shí)際震害檢驗(yàn)，各國對其受力性能研究得較淺。同時(shí)，眾多因素會(huì)影響異形柱框架節(jié)點(diǎn)的受力性能，導(dǎo)致分析過程較復(fù)雜，而要研究各相關(guān)參數(shù)對力學(xué)性能影響的貢獻(xiàn)，需要對變化的參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化的試驗(yàn)。這種試驗(yàn)耗時(shí)長、勞動(dòng)和資金投入大。若采用有限元分析，則可用利用大量的參數(shù)進(jìn)行對比分析，還可以在后繼分析中調(diào)整參數(shù)，對獲得異形柱的力學(xué)特征。論文選取某六層異形柱框架結(jié)構(gòu)的十字形截面為研究對象，對其進(jìn)行非線性有限元分析，以獲得相關(guān)的力學(xué)性能。

1 有限元模型建立

1.1問題概述

選用某六層異形柱框架結(jié)構(gòu)為基本模型，如圖1、2。十字形柱Z3位于標(biāo)準(zhǔn)層中柱節(jié)點(diǎn)，截面尺寸如圖3。混凝土柱強(qiáng)度等級(jí)為C45，梁、柱保護(hù)層厚度為30mm?；炷量蚣芸拐鸬燃?jí)為2級(jí)，場地土類別為III類，設(shè)防烈度為8度第二組（0.2g）。先采用PKPM計(jì)算底層梁柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)力，并對各節(jié)點(diǎn)梁柱端進(jìn)行內(nèi)力組合，見表1。十字形柱配筋情況如圖4。

1.2 材料參數(shù)及建模

有限元分析軟件采用ABAQUS， 混凝土單元和鋼筋單元分別采用C3D8R和T3D2。假設(shè)截面符合平截面假定，鋼筋混凝土采用分離式模型，鋼筋在混凝土單元中分布，考慮兩者之間的界面效應(yīng)；裂縫類型采用分布式，同時(shí)用拉伸強(qiáng)化（Tension Stiffening）來考慮裂縫之間混凝土對受拉貢獻(xiàn)的影響?；炷帘緲?gòu)關(guān)系如圖5，破壞準(zhǔn)則采用Willam-Warnke準(zhǔn)則；考慮到一般結(jié)構(gòu)破壞時(shí)鋼筋的應(yīng)變還沒進(jìn)入塑性階段，鋼筋采用雙斜線模型，以保證非線性計(jì)算結(jié)果的收斂，同時(shí)對于沒有明顯流幅的鋼筋本構(gòu)關(guān)系也能清楚地描述，如圖6。加載方式為對節(jié)點(diǎn)單向比例加載，對應(yīng)于理論分析中鋼筋與混凝土之間的后繼破壞行為，在ABAQUS中的實(shí)現(xiàn)方式是在混凝土模型中引入“拉伸強(qiáng)化”概念，從而可以描述混凝土與鋼筋的界面效應(yīng)，模擬鋼筋在開裂區(qū)的荷載傳遞作用，混凝土和鋼筋模型見圖7和圖8。

2 有限元模擬結(jié)果分析

2.1 構(gòu)件變形。加載后十字形柱的變形主要發(fā)生在梁與柱相交的部位，主要是由于地震產(chǎn)生的強(qiáng)大水平推力使得節(jié)點(diǎn)兩端出現(xiàn)相反方向的剪力和彎矩，使得梁與柱相交處的變形出現(xiàn)重合分布。

2.2 構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變。經(jīng)有限元計(jì)算分析，節(jié)點(diǎn)中的混凝土主要是受壓，而鋼筋則全截面受拉，最大應(yīng)力發(fā)生在梁柱交接處，此處也是受地震影響中的薄弱位置，應(yīng)力集中現(xiàn)象顯著，應(yīng)力改變呈階梯狀；最大主應(yīng)變的位置與主應(yīng)力最大處位置基本一致，但是先出現(xiàn)在梁端，究其原因是受加載方式的影響，在模型中對施加的內(nèi)力進(jìn)行了簡化，并考慮了鋼墊節(jié)點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致很真實(shí)模型出現(xiàn)較小誤差，使得剛體附近的混凝土的應(yīng)力應(yīng)變在一定程度上受到剛體應(yīng)變的影響。十字形節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變在不同區(qū)域會(huì)出現(xiàn)符號(hào)相反的情況，而在節(jié)點(diǎn)處符號(hào)相同，引起應(yīng)力疊加，由于節(jié)點(diǎn)梁兩端受到反方向內(nèi)力作用，如彎矩和剪力，影響節(jié)點(diǎn)抗剪承載力，有很大程度地降低。柱的受力鋼筋絕大部分呈現(xiàn)受壓狀態(tài)，鋼筋的第一主應(yīng)力出現(xiàn)在梁端混凝土受拉區(qū)。

2.3構(gòu)件的后繼破壞行為。對鋼筋和混凝土之間的界面粘結(jié)滑移與鎖骨行為進(jìn)行研究，給出十字形柱在拉伸強(qiáng)化分別為0.002、0.004、0.006、0.008和0.01時(shí)的鋼筋和混凝土的應(yīng)力應(yīng)變值。對各節(jié)點(diǎn)采用的加載方式是比例加載，到計(jì)算結(jié)果能收斂時(shí)停止。因十字型節(jié)點(diǎn)收斂值是最大荷載的0.4倍，所以下面列出0.4倍最大荷載加載的應(yīng)力應(yīng)變情況。

（注：在0.4倍最大荷載加載時(shí)，十字形節(jié)點(diǎn)梁端彎矩值、剪力值A(chǔ)截面M=-68.896KN.m，V=45.616KN；B截面M=62.156KN.m，V=-36.276KN， C截面M=47.536KN.m，V=-9.064KN，D截面M=-78.36KN.m，V=50.136KN。柱端攘ξM=127.424KN.m ，V=76.796KN，N=401.108KN）

從表2可以看出隨拉伸強(qiáng)化c值的增大，十字形節(jié)點(diǎn)鋼筋的最大主應(yīng)力、最大主應(yīng)變有所減小、而相對變化的應(yīng)力、應(yīng)變值卻在增加，總體呈上升趨勢?；炷恋牡谝恢鲬?yīng)力在增加，主壓應(yīng)力減小，應(yīng)變與應(yīng)力呈相似趨勢。這說明，混凝土在裂縫區(qū)對受拉是有貢獻(xiàn)的，而拉伸強(qiáng)化系數(shù)c值很關(guān)鍵，c值大容易獲得數(shù)值計(jì)算結(jié)果，c值太小榮易導(dǎo)致混凝土局部開裂，從而使得整個(gè)模型的計(jì)算不穩(wěn)定，今后的模擬分析中，應(yīng)選擇合理的c值以確保計(jì)算結(jié)果的收準(zhǔn)確性。

2.4 模型節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的受力性能。算例中所取的研究節(jié)點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)層節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的受力性能會(huì)根據(jù)加載比例從0.1倍到0.4倍最大荷載地提高而發(fā)生相應(yīng)的改變。經(jīng)計(jì)算分析得出剛開始，荷載加載比例很小時(shí)，混凝土應(yīng)力處于線彈性階段，左下和右上對角出現(xiàn)拉應(yīng)力，應(yīng)力特征符合斜壓桿受力規(guī)律；隨著荷載比例增加，到0.3倍時(shí)，混凝土左下角的應(yīng)力變化最明顯，應(yīng)力的符號(hào)方向相反，由原來的拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力，右上角的受拉區(qū)也有降低趨勢；加載到最大值時(shí)，該拉應(yīng)力區(qū)逐漸縮小，隨即將出現(xiàn)以下趨勢：所有混凝土完全處于受壓狀態(tài)，鋼筋主要承擔(dān)拉力，其中：水平拉力由水平箍筋承擔(dān)，垂直拉力由垂直鋼筋和柱軸向力承擔(dān)，斜裂縫之間的混凝土承擔(dān)斜壓力。以上的各分布力相互平衡，形成桁架受力特征，核芯區(qū)剪力將會(huì)逐漸變?yōu)橛设旒軝C(jī)構(gòu)來傳遞。

3 結(jié)論

1）對某異形柱框架結(jié)構(gòu)中的十字形柱建立了數(shù)值模型分析，獲得了研究節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力組合值、應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律和節(jié)點(diǎn)破壞機(jī)構(gòu)，同時(shí)進(jìn)行了拉伸強(qiáng)化分析。從分析結(jié)果可以看出該類結(jié)構(gòu)用有限元進(jìn)行分析是可取的，數(shù)值模擬準(zhǔn)確性吻合較好，所用模型基本上符合實(shí)際情況。

2）通過改變混凝土的拉伸強(qiáng)化系數(shù)c值，對十字形柱的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了比較分析，獲得了不同c值時(shí)應(yīng)力應(yīng)變變化量值增長的規(guī)律。節(jié)點(diǎn)的后繼破壞行為受c值的影響較大，在對實(shí)際工程進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)對該值進(jìn)行合理選擇。

3）算例中節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的破壞機(jī)理在不同的加載期會(huì)有所變化，加載初期彈性變形階段的剪力傳遞機(jī)構(gòu)是斜壓桿機(jī)構(gòu)，隨著荷載增加，轉(zhuǎn)變?yōu)殍旒軝C(jī)構(gòu)。

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第6篇：有限元分析論文范文

【關(guān)鍵詞】雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī);風(fēng)速突變;有限元分析;磁隙畸變

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，世界各國對電力需求的不斷增加，合理的開發(fā)利用我國豐富的風(fēng)能資源一遍彌補(bǔ)電力供應(yīng)的不足是有重大意義的舉措，而雙饋異步發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電的主力機(jī)型，它是采用交流勵(lì)磁，定轉(zhuǎn)子均能同時(shí)向電網(wǎng)供電，其獨(dú)特的性能和結(jié)構(gòu)相比其他機(jī)型有很大優(yōu)勢。因此，研究雙饋異步發(fā)電機(jī)的故障診斷技術(shù)，以便在故障早起就發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)進(jìn)行維修，具有重大的理論意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械故障和電氣故障都會(huì)造成發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場的變化，比較有效的風(fēng)電機(jī)組故障診斷技術(shù)包括：基于模型分析的故障診斷技術(shù)、智能故障診斷技術(shù)和基于信號(hào)分析的風(fēng)電機(jī)組故障技術(shù)這三種。有限元法為分析數(shù)據(jù)提供了準(zhǔn)確、快捷的數(shù)學(xué)分析方法，借助有限元分析軟件ANSYS建立了雙饋異步電機(jī)的仿真模型。通過分析發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場磁力線，磁通密度可以判斷磁場的畸變程度。

1.有限元法在電磁場分析中的應(yīng)用

有限元是應(yīng)用非常廣泛、適應(yīng)性極強(qiáng)的一種數(shù)值計(jì)算方法，它基于變分原理，找出一個(gè)與所求定解問題相應(yīng)的泛函，并使該泛函取得極值的函數(shù)為該定解問題的解，再從該泛函的極值問題出發(fā)，對其進(jìn)行離散化，得到對應(yīng)的代數(shù)方程組。電機(jī)的二維數(shù)值求解區(qū)域模型如圖1所示，為整個(gè)模型的四分之一，即為線段AB，CD和圓弧AD，BC組成的區(qū)域。

圖1 電機(jī)求解域模型

用矢量磁位表達(dá)時(shí)，求解域內(nèi)滿足邊值問題：

（1）

式中表示電流密度;表示材料的磁導(dǎo)率。

有限元法就依據(jù)上式，將求解區(qū)域分解為有限個(gè)小單元，在離散單元內(nèi)構(gòu)造矢量磁位的插值函數(shù)，然后利用插值法將式（1）的條件變分問題離散化為多元函數(shù)的極值問題，求解得到矢量磁位的數(shù)值解。

采用三角形剖分單元，見圖2。在單元e內(nèi)采用線性插值方法，可得到矢量磁位的線性插值函數(shù)，然后利用線性差插值函數(shù)對x和y分別求偏導(dǎo)數(shù)，因?yàn)檎麄€(gè)求解區(qū)域的三角形單元的總數(shù)為E，那么能量泛函可以表示為求解區(qū)域內(nèi)所有單元泛函之和。然后求其對三節(jié)點(diǎn)A 的一階偏導(dǎo)，可得：

圖2 三角形剖分單元

（2）

式中：

對E個(gè)單元的（2）式進(jìn)行總體合成，則有：

（3）

式中N表示節(jié)點(diǎn)總數(shù)。由泛函極值條件可知：

（4）

鐵心導(dǎo)磁材料的磁化曲線呈非線性，即式（1）中μ不是常數(shù)，為磁感應(yīng)強(qiáng)度的非線性函數(shù)，且式（4）所示的代數(shù)方程組為一非線性方程組，系數(shù)則是未知量矢量磁位的非線性函數(shù)。

2.風(fēng)度突變并網(wǎng)工況的模擬

本論文在仿真軟件DIgSILENT中建立1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型如圖3所示，本機(jī)組的額定風(fēng)速是13m/s，切入風(fēng)速為6 m/s，切出風(fēng)速為30 m/s，模擬風(fēng)速由10m/s突變到20m/s的工況下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定轉(zhuǎn)子電流，如圖4所示，定轉(zhuǎn)子電流如圖5和圖6所示。

圖3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)模

圖4 風(fēng)速突變

圖5 定子電流

圖6 轉(zhuǎn)子電流

圖4表明風(fēng)速在5s時(shí)發(fā)生突變，圖5和圖6可以看出由于風(fēng)電機(jī)組漿距角的跟蹤調(diào)節(jié)，定轉(zhuǎn)子電流沒有立即突變，但是在較短時(shí)間內(nèi)定轉(zhuǎn)子電流都有較大幅度的增加，定子電流由723A突變到1098A，轉(zhuǎn)子電流由432A突變到622A，電流的增大會(huì)會(huì)造成電機(jī)內(nèi)部磁場的變化。

3.有限元分析與仿真

采用ANSYS對雙饋電機(jī)建立模型，并對其電磁場進(jìn)行求解分析。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)如表1所示。圖7為建立的電機(jī)幾何模型圖，圖8為建模過程中的電機(jī)剖分圖。

表1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)

額定功率 額定轉(zhuǎn)速 極對數(shù) 額定頻率

1.5MW 1750rpm 2 50Hz

定子電壓 定子電流 轉(zhuǎn)子電壓 轉(zhuǎn)子電流

690V 1177A 296 420

圖7 風(fēng)電機(jī)幾何模型圖 圖8 風(fēng)電機(jī)網(wǎng)格剖分圖

額定風(fēng)速和風(fēng)速由10m/s突變到20m/s情況電機(jī)內(nèi)部的磁密云圖分別如圖9和圖10所示。

圖9 額定風(fēng)速時(shí)的磁密云圖 圖10 風(fēng)速突變情況下的磁密云圖

圖11 正常情況下氣隙磁通密度曲線

由圖9和圖10可以直觀看到電機(jī)內(nèi)部磁場的分布情況，正常情況下磁力線方向和密度徑向分布均勻，5s風(fēng)速突變時(shí)電機(jī)內(nèi)部如A、B、C點(diǎn)磁場密度明顯增大，局部區(qū)域開始出現(xiàn)畸變。

圖11和圖12分別是正常和風(fēng)速突變情況下的氣隙磁通密度曲線。

圖12 風(fēng)速突變情況下氣隙磁通密度曲線

由圖11可得合成氣隙磁密的幅值為0.9T，脈振最小值為0.55T。氣隙中的磁密分布較為均勻，此瞬間合成磁場在空間的分布為正弦波。和正常運(yùn)行時(shí)的圖11相比可知，風(fēng)速突變時(shí)電機(jī)內(nèi)氣隙磁密不再成正弦分布。

根據(jù)以上分析，可以發(fā)現(xiàn)風(fēng)速由10m/s突變到20m/s確實(shí)導(dǎo)致了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部氣隙磁場密度的畸變。

4.結(jié)論

本文介紹了有限元的分析理論，在電磁仿真軟件DIgSILENT中搭建了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型并模擬了風(fēng)速由10m/s突變到20m/s的工況，得到了風(fēng)速突變時(shí)的風(fēng)電機(jī)定轉(zhuǎn)子電流，利用有限元仿真軟件ANSYS 仿真得到風(fēng)速突變情況下的電機(jī)內(nèi)部磁密云圖和氣隙磁密圖，得到了風(fēng)速突變可能會(huì)導(dǎo)致雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)氣隙磁密畸變的結(jié)論。

參考文獻(xiàn)

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[4]胡之光.電機(jī)電磁場的分析與計(jì)算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

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[6]王美平.電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)電磁場分析[D].北京交通大學(xué)，2012.

[7]何山，王維慶，張新燕等.大型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子溫度場研究[J].太陽能學(xué)報(bào)，2009.30（6）：799-803.

[8]岳菁鵬.變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)部分故障分析[D].新疆大學(xué)碩士論文，2012.

基金項(xiàng)目：本文系基于多源征兆和并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的大型風(fēng)電機(jī)組早期故障診斷研究研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：51367015）。

作者簡介：

第7篇：有限元分析論文范文

關(guān)鍵詞：翼墻；鋼管混凝土；Abaqus有限元；加固

0引言

近年來，我國頻繁發(fā)生地震災(zāi)害，比如2008年，汶川大地震；2010年，青海玉樹大地震；2013年，四川的蘆山縣大地震；2014年，新疆省于田大地震，我們對現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能提出了更高的要求。很多建筑物和構(gòu)筑物在我們的長期使用中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，如承載力不足、地基沉降、出現(xiàn)裂縫等[1]。為了能夠正常使用，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的損害，給人們帶來財(cái)產(chǎn)、精神和生命上的危害，應(yīng)該對建筑物及時(shí)的進(jìn)行可靠度鑒定，并采取相應(yīng)的措施對建筑物進(jìn)行加固維修。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固的方法主要包括：外包鋼法、粘貼纖維復(fù)合材料加固法、粘鋼加固法、增大截面法、增設(shè)翼墻加固等[2]。本文將通過Abaqus非線性有限元模擬來探究鋼管混凝土翼墻的受力性能。

1構(gòu)件尺寸及模型建立

1.1構(gòu)件的尺寸

本文模擬中選取如下的模型作為研究對象：混凝土柱尺寸500×500mm，柱高1.8m，縱向鋼筋12B16，箍筋B8@ 200mm，底端加密箍筋B8@100mm（B為鋼筋直徑），兩側(cè)的翼墻為鋼管混凝土翼墻，用鋼套箍將鋼管混凝土翼墻的端部與鋼筋混凝土柱固結(jié)在一起，其它部位沒有連接，鋼套箍為高度300mm，厚度為5mm。其中的一個(gè)構(gòu)件的截面如圖1.1所示。

圖1.1 構(gòu)件的截面尺寸

有限元數(shù)值模擬分別以鋼管的厚度為參變量，對不同組的構(gòu)件分別進(jìn)行低周反復(fù)荷載作用下的模擬。其中L表示鋼筋混凝土柱的長，B表示鋼筋混凝土柱的寬；l表示鋼管混凝土翼墻的長度，b表示鋼管混凝土翼墻的厚度；n表示軸壓比；t表示鋼管的厚度。構(gòu)件尺寸如表1.1。

表1.1 鋼管混凝土翼墻加固構(gòu)件模擬試件表

試件編號(hào) L（mm） ×B（mm） l（mm） ×b（mm） n t（mm）

JGZ-1 500×500 300×200 0.5 3

JGZ-2 500×500 300×200 0.5 5

JGZ-3 500×500 300×200 0.5 7

1.2模型的建立

運(yùn)用創(chuàng)建部命令件創(chuàng)建混凝土柱、混凝土翼墻、鋼管、縱筋和箍筋各部件，其中混凝土柱、 混凝翼墻和鋼管為實(shí)體單元，而縱筋和箍筋為桁架單元。如圖1.2所示。

圖1.2 模型建立

2不同試件的有限元分析

2.1試件的滯回曲線

在軸壓比0.5時(shí)，翼墻中鋼管的厚度為3mm、5mm、7mm的鋼管混凝土翼墻加固柱的構(gòu)件滯回曲線如圖2.1所示。

圖2.1 JGZ-1、JGZ-2、JGZ-3滯回曲線

從圖2.1能夠看出，在這組模擬中任何一個(gè)滯回曲線形狀都表現(xiàn)為比較飽滿的梭形，這反映了鋼管混凝土翼墻加固鋼筋混凝土柱具有良好的耗能能力以及抗震性能[3]。

從這組的滯回曲線可以看出，鋼管厚度t=7mm的加固構(gòu)件的滯回曲線的峰值最大，t=3mm的加固構(gòu)件滯回曲線峰值最小，說明鋼管厚度越大鋼管混凝土翼墻加固柱的極限承載力越大。隨著加載的繼續(xù)進(jìn)行，滯回曲環(huán)的峰值出現(xiàn)了下降，不同鋼管厚度下降的趨勢也不同，鋼管厚度為3mm的加固柱下降趨勢比鋼管厚度為7mm的加固柱下降趨勢大，說明隨著鋼管厚度的增大鋼管混凝土翼墻加固柱的延性增加[4]。

2.2試件的骨架曲線

在軸壓比為0.5時(shí)，翼墻中鋼管厚度為3mm、5mm、7mm的鋼管混凝土翼墻加固柱的構(gòu)件骨架曲線如下圖2.2所示。

圖2.2JGZ-1、JGZ-2、JGZ-3骨架曲線

從圖2.2可以看出，鋼管混凝土翼墻中鋼管厚度為7mm時(shí)加固構(gòu)件的極限承載力值最大，鋼管厚度為5mm次之，鋼管厚度為3mm最小，說明了隨著鋼管厚度的增加鋼管混凝土翼墻加固柱的極限承載力增大。

在骨架曲線的前期彈性階段，鋼管厚度為7mm的鋼管混凝土翼墻加固的鋼筋混凝土柱的斜率最大，說明隨著鋼管厚度的增加構(gòu)件的彈性階段的剛度增大，加載后期骨架曲線均有一段保持水平，表現(xiàn)出鋼管混凝土翼墻加固柱具有良好的塑性性能；隨著荷載繼續(xù)加載，骨架曲線出現(xiàn)下降趨勢，說明鋼管混凝土加固鋼筋混凝土柱的延性降低；鋼管厚度為3mm的加固構(gòu)件下降趨勢大于鋼管厚度為7mm的加固構(gòu)件，說明了鋼管厚度越大加固構(gòu)件的延性越好[5]。

3結(jié)論

利用有限元軟件ABAQUS以鋼管厚度為參數(shù)建立的3個(gè)鋼管混凝土翼墻加固鋼筋混凝土柱模型，并進(jìn)行了模擬分析，從提取的滯回曲線和骨架曲線上可以看出，鋼管混凝土翼墻加固柱均具有較好的耗能能力及抗震性能。鋼管厚度增加則構(gòu)件的極限承載力增大，剛度增大，耗能能力良好。由于篇幅有限有些參變量沒有考慮進(jìn)來，在以后的研究中將重點(diǎn)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

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[4] 景悅.方鋼管混凝土軸壓短柱非線性有限元分析[D].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文，2008

第8篇：有限元分析論文范文

關(guān)鍵詞：腳手架；ANSYS；半剛性連接；設(shè)計(jì)載荷；風(fēng)載荷

中圖分類號(hào)：TU731.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

Finite element analysis of the whole raising scaffold with semi-rigid collection on the effect of wind load

Abstract: In this paper a finite element model of the whole raising scaffold is build by using ANSYS software because of the complex structure which makes it difficult to use theoretical method to calculate accurately. Some part of the structure such as fastener is taken as semi-rigid connection. A finite element analysis is calculated by using the model. The design load case is determined, and the wind load is calculated. The strength analysis of the whole raising scaffold is finished. The results show that the strength and deflection of the scaffold meet the requirements which verifying the security of the attachment of the whole scaffold.

Keywords: raising scaffold; ANSYS; semi-rigid collection; design load; wind load

0 引言

整體式附著腳手架由于其組裝快捷，提升簡便，布置靈活等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。近年來出現(xiàn)了不少新型附著式腳手架，對此涉及到腳手架使用設(shè)計(jì)中很多安全問題，例如在風(fēng)載荷作用下腳手架的強(qiáng)度問題、合理的結(jié)構(gòu)支撐模型、節(jié)點(diǎn)的半剛性及整體極限承載力分析等等。與此同時(shí)，國內(nèi)相應(yīng)出現(xiàn)了較完善的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]。也有不少學(xué)者研究結(jié)構(gòu)的布置，內(nèi)力計(jì)算等。陳世教[2]對整體提升腳手架進(jìn)行了內(nèi)力計(jì)算，該計(jì)算方法具有通用性；岳峰[3]對高層建筑附著升降腳手架風(fēng)載荷進(jìn)行了理論計(jì)算，其計(jì)算方法在工程上具有可操作性；張衛(wèi)紅[4]對扣件式腳手架半剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了計(jì)算，并通過實(shí)驗(yàn)對比，其計(jì)算結(jié)構(gòu)偏于安全；另外，還有一些專家學(xué)者對其進(jìn)行了研究，都值得參考借鑒[5-7]。然而，作者發(fā)現(xiàn)，很少有人對整體式腳手架在風(fēng)載荷作用下其強(qiáng)度、撓度等進(jìn)行驗(yàn)證，因此，本文應(yīng)用有限元方法，對整體式腳手架進(jìn)行有限元分析，給出設(shè)計(jì)載荷計(jì)算表，在7級(jí)風(fēng)作用下的有限元載荷處理方法，并對腳手架相應(yīng)的連接處進(jìn)行半剛性連接，計(jì)算其在風(fēng)載荷作用下的強(qiáng)度及變形，驗(yàn)證其安全性等。

1 設(shè)計(jì)載荷的計(jì)算

根據(jù)《建筑施工附著升降腳手架管理暫行規(guī)定》第十條的規(guī)定，設(shè)計(jì)要求應(yīng)符合下表規(guī)定，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)荷載計(jì)算值，則可求得荷載設(shè)計(jì)值。

表1 載荷設(shè)計(jì)值

2 有限元結(jié)構(gòu)模型

圖1為整體式附著腳手架連續(xù)兩跨有限元模型，底部桁架為8號(hào)方鋼，主框架2個(gè)為6.3號(hào)槽鋼焊接而成的工字鋼，橫桿、豎桿采用48×3號(hào)鋼管。圖2為扣件連接處作為半剛性連接。模型總體說明：主框架和桁架分別建立為獨(dú)立的一體，焊管與主框架、桁架之間采用的是剛性連接；橫幅桿和斜幅桿與桁架之間采用剛性連接；大橫桿與立桿，小橫桿與立桿，斜桿與立桿及撐墻桿與立桿之間扣件連接的地方均做半剛性連接處理；主框架與桁架下弦、立桿與桁架上弦之間的連接采用剛性連接的方式。大橫桿與立桿，小橫桿與立桿，斜桿與立桿及撐墻桿與立桿之間扣件連接的地方均做半剛性連接處理，扣件節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)剛度系數(shù)為[4]。

圖1 腳手架有限元模型

圖2 扣件連接處理

本文考慮腳手架在危險(xiǎn)工況下進(jìn)行有限元分析，即在施工工況風(fēng)載荷作用下進(jìn)行強(qiáng)度分析。表1給出風(fēng)載荷作用下的標(biāo)準(zhǔn)值，將此值轉(zhuǎn)化成節(jié)點(diǎn)力，并加載到有限元模型中去，加載結(jié)果見圖3和4。

圖3 施工情況風(fēng)載施加

圖4 非工況風(fēng)載施加

3計(jì)算結(jié)果分析

建立有限元模型，并在連接有安全裝置處(防傾防墜裝置)進(jìn)行約束，考慮兩種工況，即非工作情況和施工情況下腳手架的強(qiáng)度分析，表2給出了有限元計(jì)算結(jié)果。圖5～11為相應(yīng)的有限元計(jì)算結(jié)果圖。由圖可知，整個(gè)有限元計(jì)算結(jié)果是變形協(xié)調(diào)的，相比理論計(jì)算，該方法更加貼近實(shí)際。強(qiáng)度性能校核見下一小節(jié)。

表2風(fēng)載作用下有限元計(jì)算結(jié)果

非工作情況（4-5層） 施工情況（4-5層）

總應(yīng)力(Mpa) 123.322 183.452

總位移(mm) 26.142 26.178

底部框架最大應(yīng)力(Mpa) 105.821 183.452

底部框架最大位移(mm) 9.728 15.796

主框架最大應(yīng)力(Mpa) 110.062 123.265

主框架最大位移(mm) 18.872 16.632

圖5非工況整體應(yīng)力

圖6非工況整移

圖7非工況底部框架應(yīng)力

圖8非工況底部框架位移

圖9施工整體應(yīng)力

圖10施工整移

圖11施工底部框架應(yīng)力

圖12施工底部框架位移

4安全性能校核

4.1 強(qiáng)度校核

《建筑施工附著升降腳手架管理暫行規(guī)定》第六條規(guī)定，附著升降腳手架的架體結(jié)構(gòu)和附著支承結(jié)構(gòu)應(yīng)按“概率極限狀態(tài)法”進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算， 承載力設(shè)計(jì)表達(dá)式為：

式中：－結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取0.9；

－荷載效應(yīng)；

－結(jié)構(gòu)抗力。

由上面的規(guī)定可知，腳手架架體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法為“概率極限狀態(tài)法”，由于前面的有限元計(jì)算結(jié)果都是考慮了各個(gè)計(jì)算系數(shù)下得到的，因此只要比較各部件應(yīng)力計(jì)算值是否超過其材料的屈服應(yīng)力即可判斷其是否符合設(shè)計(jì)要求。

1、主框架強(qiáng)度校核：

結(jié)構(gòu)施工時(shí)，主框架最大應(yīng)力為123.265。

材料為Q235A時(shí)，123.265

2、底部框架強(qiáng)度校核：

結(jié)構(gòu)施工時(shí)，水平框架最大應(yīng)力為183.452。

材料為Q235A時(shí)，183.452

4.2 撓度校核

根據(jù)《建筑施工附著升降腳手架管理暫行規(guī)定》第十五條的的規(guī)定，各桿件的容許撓度如表3所示。由于我們在分析計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)，大橫桿在風(fēng)載荷作用下的變形很大，因此，本文對大橫桿進(jìn)行撓度校核。

表3 腳手架各桿件容許繞度

構(gòu)件類別 容許撓度

縱向、橫向水平桿 L/150和10mm（L為受彎桿件跨度）

水平支承結(jié)構(gòu) L/250（L為受彎桿件跨度）

懸臂受彎桿件 L/400（L為受彎桿件跨度）

風(fēng)載荷作用下，結(jié)構(gòu)施工時(shí)，大橫桿最大撓度為26.001-19.163=6.838，如圖13所示。

圖13 大橫桿撓度校核

大橫桿許用撓度為L/150=1500/150=10，可知，6.838

小結(jié)

針對整體式附著腳手架，利用有限元ANSYS建立兩跨連續(xù)結(jié)構(gòu)模型有限元模型，在扣件連接處設(shè)置半剛性連接，對這種結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行有限元分析。確定了設(shè)計(jì)載荷工況，在風(fēng)載荷作用下對整體式腳手架進(jìn)行了強(qiáng)度分析，并驗(yàn)證了腳手架的安全性。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：有限元分析論文范文

關(guān)鍵詞：型鋼混凝土，壓扭，影響因素

0 引言

混凝土中配置型鋼以后，構(gòu)件的承載能力、剛度明顯增加，結(jié)構(gòu)的延性也獲得很大的提高。在復(fù)合受扭作用下，同鋼筋混凝土構(gòu)件相比，型鋼的存在，對構(gòu)件的受力性能有較大的影響。本文應(yīng)用有限元軟件ANSYS對型鋼混凝土壓扭構(gòu)件進(jìn)行了有限元模擬，分析了壓扭構(gòu)件的受力性能及其影響因素。

1 研究對象

本文以11根型鋼混凝土壓扭構(gòu)件為研究對象，分析軸壓比、型鋼尺寸、截面尺寸等因素對型鋼混凝土壓扭構(gòu)件的承載能力和變形能力的影響。構(gòu)件均采用C40混凝土，配置相同的縱筋416，箍筋φ10＠100。

第一組（SRC T1-T7）：截面尺寸240mm×260mm，型鋼尺寸為100×100×6×8。軸壓比分別采用0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5， 0.6。

第二組（SRC T8-T9）：軸壓比取0.2，截面尺寸240mm×260mm。型鋼尺寸分別取為150×100×6×9，200×100×5.5×8。

第三組（SRC T10-T11）：軸壓比取0.2，型鋼尺寸為100×100×6×8。截面尺寸分別為200mm×240mm，260mm×300mm。

2 建立有限元模型

2.1建模的基本思路

對于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)來說，雖然型鋼和混凝土之間的粘結(jié)作用較小[1]，但是文獻(xiàn)[2]在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試件的破壞形態(tài)為混凝土的壓潰破壞，并沒有發(fā)現(xiàn)由于混凝土與型鋼之間的粘結(jié)滑移造成破壞。因此，本文在進(jìn)行非線性有限元分析的時(shí)候，沒有考慮型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移。

2.2邊界條件及加載方式

考慮型鋼混凝土壓扭構(gòu)件的受力性能，構(gòu)件采用一端固定，一端自由的方式。將一端所有節(jié)點(diǎn)的X、Y、Z三個(gè)方向的自由度全部約束[3]。加載時(shí)，首先在試件端部施加規(guī)定軸向壓力，等軸力達(dá)到設(shè)計(jì)加載值時(shí)，然后再在試件端部逐級(jí)施加扭矩進(jìn)行有限元分析，直至試件破壞。

（a） 型鋼有限元模型 （b）縱筋、箍筋有限元模型 （c） 整體有限元模型

圖1有限元模型

3 計(jì)算結(jié)果及分析

為得到不同因素對構(gòu)件受扭行為的影響，現(xiàn)分別對三組型鋼混凝土復(fù)合受力構(gòu)件進(jìn)行分析比較，研究軸壓比、型鋼尺寸、構(gòu)件截面尺寸等因素對型鋼混凝土復(fù)合受力構(gòu)件受壓扭作用下的承載能力和變形能力的影響。

3.1 軸壓比的影響

本文第一組試件，在保證混凝土強(qiáng)度等級(jí)、箍筋間距、縱向配筋率、試件截面尺寸、型鋼尺寸等因素不變的情況下，通過改變軸壓比來分析型鋼混凝土復(fù)合受力構(gòu)件在壓扭狀態(tài)下的性能。

圖3軸壓比對構(gòu)件開裂扭矩的影響曲線圖4軸壓比對構(gòu)件極限扭矩的影響曲線

從圖3中不同軸壓比下構(gòu)件的開裂扭矩――軸壓比曲線可以得出，在試驗(yàn)的軸壓比范圍內(nèi)（軸壓比不超過0.6），隨著軸壓比的加大，構(gòu)件的開裂扭矩也跟隨著提高，基本呈現(xiàn)線型增長，增長幅度較大，當(dāng)軸壓比從0增加至0.6時(shí)，開裂荷載從8.029kN提高到了21.2kN，提高了164%。這是由于軸壓力的存在，使扭矩產(chǎn)生的混凝土主拉應(yīng)力減小，從而提高了試件的開裂扭矩。

同理如圖4所示，不同軸壓比下構(gòu)件的極限扭矩――軸壓比曲線可以得出，在試驗(yàn)的軸壓比范圍內(nèi)，隨著軸壓比的加大，試件的極限扭矩也跟隨提高。這是由于軸壓力的存在，改善了混凝土的相互咬合作用和縱筋暗銷作用，使扭矩產(chǎn)生的混凝土主拉應(yīng)力，型鋼、縱筋、箍筋產(chǎn)生的拉應(yīng)力減小，從而提高了試件的極限扭矩。

（a）SRC T3試件總變形圖（b） SRC T4試件總變形圖 （c） SRC T5試件總變形圖

圖5 試件總變形圖

通過圖5可知，隨著軸壓比的加大，型鋼混凝土構(gòu)件達(dá)到極限扭矩時(shí)的變形變小。這說明，軸壓比的增大，在增加構(gòu)件承載力的同時(shí)，也降低了構(gòu)件的延性，不利于抗震。因此，在分析試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，本文建議型鋼混凝土柱的軸壓比最好控制在0.6以內(nèi)。

3.2 型鋼尺寸的影響

本文第二組試件，在保證軸壓比、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、截面尺寸、箍筋間距、縱向鋼筋配筋率等因素不變的情況下，通過變化試件內(nèi)部型鋼尺寸的方法分析了型鋼混凝土復(fù)合受力試件在壓扭狀態(tài)下的性能。

圖6型鋼尺寸對試件開裂扭矩的影響曲線 圖7型鋼尺寸對試件極限扭矩的影響曲線

注：圖中橫坐標(biāo)數(shù)值1表示型鋼尺寸為100×100×6×8；2表示型鋼尺寸為150×100×6×9；3表示型鋼尺寸為200×100×5.5×8。

從圖6和圖7可以得出：隨著試件含鋼量的提高，試件的開裂扭矩和極限扭矩都成增長趨勢，與理論分析結(jié)果吻合較好。但是從圖中可以發(fā)現(xiàn)，開裂扭矩與極限扭矩的增長率不同，極限扭矩的增長率后期變小，造成這種現(xiàn)象是由于軟件計(jì)算時(shí)不考慮混凝土的壓碎，當(dāng)裂縫過寬或構(gòu)件局部變形過大時(shí)就認(rèn)為試件破壞，所以當(dāng)試件含鋼量較大時(shí)，試件可能還沒有達(dá)到極限能力承載狀態(tài)，軟件就停止工作，計(jì)算值比實(shí)際的受力值要偏小。在實(shí)際工程中，型鋼截面尺寸過大容易造成混凝土保護(hù)層過小，影響型鋼與混凝土之間的粘結(jié)作用，使型鋼與混凝土難以共同工作，易產(chǎn)生粘結(jié)失效破壞，因此，構(gòu)件的含鋼量不能太大。根據(jù)文獻(xiàn)[4]、國內(nèi)外的情況及本文的分析試驗(yàn)，建議型鋼混凝土柱的含鋼量不低于3%。

3.3 構(gòu)件截面尺寸的影響

本文第三組試件，在保證軸壓比、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、型鋼尺寸、箍筋間距、縱向鋼筋配筋率等因素不變的情況下，通過變化試件截面尺寸的方法分析了型鋼混凝土復(fù)合受力構(gòu)件在壓扭狀態(tài)下的性能。

圖8截面尺寸對試件開裂扭矩的影響曲線圖9截面尺寸對試件極限扭矩的影響曲線

從圖8和圖9可以得出：隨著試件橫截面尺寸的變大，試件的開裂扭矩和極限扭矩都成線型增長趨勢，并且試件的開裂扭矩和極限扭矩提高幅度都很大，當(dāng)截面尺寸從200mm×240mm變化到260mm×300mm時(shí)，試件的開裂扭矩值提高了77.1%，極限扭矩提高了40.1%。由此可知，試件截面尺寸的大小，對型鋼混凝土復(fù)合受力構(gòu)件在壓扭作用下的受力性能影響顯著。

4 結(jié)語

通過上述分析，得出以下結(jié)論：

（1）用ANSYS軟件對型鋼混凝土壓扭構(gòu)件進(jìn)行非線性有限元分析是可行的，并且其計(jì)算結(jié)果總體上能夠正確的反應(yīng)構(gòu)件受扭的性能。

（2）軸壓比、型鋼尺寸以及構(gòu)件截面尺寸等因素對試件的性能都有較大影響。其中，為保證型鋼混凝土構(gòu)件具有足夠的延性，本文建議型鋼混凝土柱的軸壓比最好控制在0.6以內(nèi)；為保證型鋼與混凝土之間的粘結(jié)作用，避免構(gòu)件含鋼量太大，結(jié)合文獻(xiàn)[4]、國內(nèi)外的情況及本文的分析試驗(yàn)，建議型鋼混凝土柱的含鋼量不低于3%。

參考文獻(xiàn)：

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