基于泰伯挺度仪的钢丝/钢帘线弯曲刚度分析与仿真模拟

弯曲刚度对轮胎、橡胶减震器等橡胶/钢帘线复合材料的抗变形能力至关重要。采用泰伯挺度仪对钢丝及钢帘线的弯曲刚度进行测试分析。基于泰伯挺度仪测试方法分析泰伯挺度仪测试原理,通过ABAQUS有限元软件对钢帘线的弯矩测试进行模拟,分别设计并建立了推辊模型、端面翻转模型和挡片模型三种有限元模型,并将模型所计算的结果与实测结果进行比较。该模型可有效辅助钢帘线的设计,缩短研发周期,节约成本。

浅海电缆弯曲刚度对电缆受力影响的试验研究

海缆敷设张力的确定是保证敷设工程质量的重要环节,目前对海缆张力的计算很少考虑弯曲刚度的影响。开展不同电缆弯曲刚度对电缆受力影响的水槽模型试验研究。研究结果表明,弯曲刚度对海缆顶部的水平张力影响不大,其主要影响的是海缆水中的姿态。

细菌鞭毛钩在不同运动行为下的差异性弯曲刚度

目的鞭毛钩是推动细菌游动的鞭毛的重要组成部分,其力学性质对鞭毛实现正常功能至关重要,进而影响细菌的运动能力甚至感染宿主的能力。本文发展流场单分子施力技术,精确测量活细菌鞭毛钩的抗弯刚度,发现细菌鞭毛钩在不同运动行为下展现不同的弯曲刚度,并探索这种不对称性对于细胞运动的重要性。方法在微流系统中,通过将弹性杆模型与流场单分子施力的高分辨率微珠实验结合,准确测量了细菌鞭毛钩在逆时针或顺时针旋转下的弯曲刚度。结果阐明了鞭毛钩如何实现这种双重功能:在顺时针旋转下,鞭毛钩变得更加坚硬,其弯曲刚度是逆时针旋转下的两倍。讨论该结果为多鞭毛细菌提供了鲁棒的交替直行和翻滚的游动能力。自然界中存在种类丰富的鞭毛细菌,鞭毛钩的力学性质在各种鞭毛细菌的不同运动模式中起着关键作用,比如本团队之前在极性单鞭毛细菌-铜绿假单胞菌中发现的wrap游动新模式[PNAS 119,e2120508119(2022)],就是由其鞭毛钩足够柔性的抗弯刚度实现的。这里发展的精确测量鞭毛钩力学性质的方法,可以方便地用于其他种类细菌的测量中。本研究结果对于理解细菌运动机制和设计新型微纳机器人具有重要意义。

慢跑鞋弯曲刚度对业余跑者慢跑时下肢生物力学特征影响研究

为探究不同抗弯刚度跑鞋对慢跑过程中人体下肢生物力学特征的影响,设计了0.06Nm/deg、0.12 Nm/deg、0.24Nm/deg、0.36Nm/deg4种不同弯曲刚度的跑鞋,选择20名业余跑步爱好者作为研究对象,对其慢跑过程中的下肢生物力学特征参数进行收集和分析。结果表明,随着弯曲刚度由0.06Nm/deg逐渐提升至0.36Nm/deg时,研究对象下肢生物力学特征变化并非线性。综合来看,0.24Nm/deg弯曲刚度跑鞋能够为人体提供最佳的下肢关节稳定性和缓冲性.

不同弯曲刚度鞋垫对跑步过程中下肢生物力学影响研究

为分析鞋垫刚度对跑步过程中人体下肢生物力学特征影响,定制了4种不同弯曲刚度鞋垫(低、中、较高、高),筛选20位具有一定跑步经验的20岁男性大学生为研究对象,借助Vicon三维动作捕捉系统等装置对其穿着不同刚度鞋垫时,人体下肢踝关节运动学、动力学等情况进行分析。结果表明,鞋垫的弯曲刚度并不是越大/越小越好,选择适中或较高弯曲刚度的鞋垫通常能够保证最佳运动学、动力学指标,还能一定程度上保证鞋垫的舒适性.

挠度法和位移法对金属接骨板弯曲强度和弯曲刚度的影响

该文按照标准YY/T 0342—2020的要求,分别采用挠度法和位移法对3种不同规格型号的金属接骨板进行四点弯曲测试,计算出金属接骨板的弯曲强度和刚度。通过探讨2种测试方法的差异和数据分析,最终发现应用挠度法和位移法测定接骨板弯曲刚度的结果基本一致。但是,测定接骨板弯曲强度时,2种方法测得的结果差异较大,不能直接进行对比。这为金属接骨板的力学性能检验和研发过程中方法的选择提供了客观的数据及指导。

构造形式对复合叠合板弯曲刚度的影响

针对近年来混凝土叠合板向大跨度发展的需求,提出一种内填轻质蒸压加气混凝土砌块的复合叠合板.开展了不同参数变化(纵肋、加气块、横肋)的复合叠合板与现浇普通混凝土板的受弯性能对比试验,分别从承载能力、弯曲刚度、截面整体工作性能等影响受弯性能的力学指标参数开展研究;对比分析了常规现浇板与复合叠合板受弯性能的异同,重点研究了不同参数变化对复合叠合板弯曲刚度的影响机理;在此基础上,提出适用于不同受力阶段的复合叠合板短期弯曲刚度计算公式.结果表明:复合叠合板与普通混凝土现浇板的受弯破坏过程类似,破坏前均有较明显特征,且裂缝分布也基本相似,呈典型的单向板受弯破坏模式,现浇板的开裂荷载高于复合叠合板,但屈服荷载及极限承载能力均低于复合叠合板;不同的构造形式对复合叠合板的受弯性能有一定影响,依据本次试验,其影响因素从大到小依次为:纵肋>填充块是否外露>横肋.

修正惯用法中弯曲刚度有效率的影响因素分析及计算方法

修正惯用法作为一种实用的设计计算方法被广泛应用于盾构隧道结构设计领域。其关键参数——弯曲刚度有效率的取值对于计算结果具有至关重要的影响。本文基于荷载结构法,采用有限元方法建立带接头和不带接头的衬砌管片圆环模型。根据弯曲刚度有效率的定义,分析了接头数量、接头角度、接头抗弯刚度和地基抗力系数对于弯曲刚度有效率的影响。研究表明当接头数量较少,接头刚度较大和地基抗力较大时,弯曲刚度有效率较大。同时,不同的接头角度对于弯曲刚度有效率也存在明显影响。根据数值模拟结果,给出了盾构隧道结构的弯曲刚度有效率计算方法。该方法综合考虑接头数量、接头角度、接头抗弯刚度和地基抗力系数对弯曲刚度有效率的影响。一系列计算对比验证了该计算公式具有较广的适用性和较高的准确性。

盾构隧道纵向等效弯曲刚度的简化计算模型及影响因素分析

盾构法隧道在国内的应用越来越广泛,早期建造的盾构隧道在工后沉降较大时出现较大的纵向变形问题,考虑隧道结构特征的设计模型及其刚度计算逐渐得到重视。在考虑管片螺栓等结构特征基础上,建立可考虑环缝张开的三维纵向结构计算模型。研究结果表明,与管片环接缝相关的影响因素,如螺栓的数量、螺栓的预紧力以及管片环宽度对纵向弯曲刚度有效率影响较大,随着纵向螺栓数量和管片环宽度的增加而线性增加,随着螺栓预紧力的增加而非线性快速增加,而管片环的横向弯曲刚度有效率影响较小。研究成果为盾构隧道纵向设计提供了关键参数。

弯曲刚度对斜拉索非线性固有频率的影响

考虑斜拉索的弯曲刚度、垂度及几何非线性,利用Hamilton变分原理推导了斜拉索的三维非线性动力学方程。研究了斜拉索弯曲刚度对面内、面外的一阶及高阶固有频率的影响,并分析了斜拉索长度和初张力等参数对固有频率的影响。结果表明:弯曲刚度对面外固有频率的影响大于面内;随着斜拉索的长度和初张力的增加,弯曲刚度对面外固有频率的影响递减,对面内固有频率的影响呈钟罩型变化;弯曲刚度对固有频率的影响随着振型阶数的增加而变大。

基于弯曲刚度和扭转刚度的白车身优化分析

随着全球能源的日益紧缺和和制造成本增加,汽车轻量化设计已经成为汽车制造商的主流设计。为了降低白车身的重量,提出了基于刚度灵敏度的方法来实现减重。以处在开发的中后期的某款车为例,利用有限元软件Nastran进行了计算和分析。综合质量灵敏度、刚度灵敏度和优化板件的数量,提出了两种优化方案。并考虑到汽车处在的开发阶段、成本以及整车性能,选取了最佳的优化方案,在不降低汽车性能或者性能降低较小的情况下,实现了车辆的轻量化。最后对优化方案的选用原则和要求进行了总结。

特高压电气设备法兰连接处的弯曲刚度试验研究

为研究特高压电气设备元件与法兰胶装连接处的弯曲刚度分布规律,采用自主设计的加载装置,针对具有代表性的9个瓷套元件进行弯曲刚度试验。运用极差法对试验数据进行分析,得到了各瓷套元件与法兰连接胶装部位的弯曲刚度,并进一步得到各元件法兰连接部位的弯曲刚度系数,分析了弯曲刚度系数与设备外径、胶装参数影响因子之间的关系。结果表明,设备外径小于300 mm时,由实测数据计算得到的弯曲刚度系数与现行规范中的6.54×107相接近,随着电气设备外径的增大,法兰连接部位的弯曲刚度系数呈降低趋势。由于特高压电气设备截面外径一般在300 mm以上,规范中规定的法兰弯曲刚度计算公式已经不适用于特高压电气设备。通过对试验数据进行拟合分析,给出了适用特高压电气设备的法兰弯曲刚度系数计算公式,最后通过3个典型特高压电气设备的仿真和试验结果的对比,验证了所提出的公式的正确性。

基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析

针对大跨度悬索桥主缆的精细化分析中不能同时考虑主缆弯曲刚度、主缆初始弯曲、索鞍及缠丝等因素的影响,提出了一种新型的初弯曲梁单元来模拟主缆的弯曲刚度和初始弯曲,通过虚功增量方程推导其切线刚度矩阵,并编制了主缆非线性有限元程序,建立大跨度悬索桥主缆施工过程的有限元模型,计算中考虑了索鞍处主缆线形的修正及由缠丝引起的主缆弯曲刚度的变化。结果表明:弯曲刚度使主缆在恒载作用下的竖向变形减小,成桥状态时由此引起的主缆线形计算偏差没有超过工程精度的要求;成桥状态时靠近桥塔的吊索吊点处主缆的弯矩及弯曲应力显著,需要在大跨度悬索桥主缆设计和施工中加以考虑。

修正惯用法管片环弯曲刚度有效率η和弯矩提高率ξ的研究

介绍了修正惯用法管片环弯曲刚度有效率和弯矩提高率的定义,论述了用梁-弹簧模型确定弯曲刚度有效率和弯矩提高率的方法,研究了接头刚度对弯曲刚度有效率和弯矩提高率的影响,提出了管片环弯曲刚度有效率和弯矩提高率的拟合公式,对盾构管片的设计具有一定的指导作用。

铝合金板式节点面外初始弯曲刚度的杆件间交互影响

铝合金板式节点具有良好的整体刚度性能,其面外初始弯曲刚度的杆件间交互影响不容忽视.本文在现有研究的基础上,定义了铝合金板式节点面外弯曲刚度矩阵.为进行深入研究,对铝合金板式节点进行有限元模拟.以节点板厚度、节点板半径、杆件高度和螺栓数量为参数,建立14个节点模型,分析关于节点面外弯曲刚度的杆件间交互影响.根据有限元结果,提出计算杆件交互影响程度的理论公式.和有限元结果的比较表明,公式的计算精度高,具有良好的适用性.

考虑弯曲刚度的斜拉索内共振分析

根据Hamilton原理,推导了考虑弯曲刚度的斜拉索三维非线性动力学方程,利用边界条件约化为二维系统,然后运用多尺度法分析了斜拉索可能的内共振模式,并运用数值方法研究了弯曲刚度对内共振的影响.结果表明:弯曲刚度使斜拉索固有频率变大,从而使斜拉索发生内共振的条件向左偏移,导致了斜拉索内共振的幅值和拍频都变大.

开闭裂纹转子的建模与弯曲刚度特性研究

利用应变能原理与应力强度理论计算了动坐标系开裂纹转子的局部柔度和弯曲刚度 ,研究了动坐标系开闭裂纹弯曲刚度变化率随裂纹深度的变化规律 ,在此基础上 ,借助坐标转换矩阵推导出惯性坐标系弯曲刚度的表达式 ,采用Fourier谐波分解法研究了惯性坐标系刚度的变化规律 ,并利用给出的刚度表达式直接建立了惯性坐标系开闭裂纹转子的动力学模型 。

盾构隧道纵向等效弯曲刚度的分析方法研究

随着国内外盾构隧道的大量建设和使用,隧道的过量沉降,特别是纵向不均匀沉降引起的问题越来越突出。目前国内外盾构隧道纵向结构性能研究和计算模型理论还不完善,隧道的纵向刚度的确定是其中的重点与难点问题之一。文章通过采用下穿既有隧道的结构变形监测数据反分析隧道纵向弯曲刚度,规避了目前计算分析中难以综合考虑盾构隧道拼装方式、横向刚度、螺栓作用等诸多因素的问题,为盾构隧道纵向弯曲刚度的确定提供了一种新方法。研究发现,盾构隧道在变形过程中纵向刚度并不是不变的,而是会随着隧道的变形而发生变化,呈现非线性特征,并建立了隧道结构纵向刚度有效率与隧道结构最大纵向变形之间的拟合关系。

复合材料加筋板铺层优化设计的等效弯曲刚度法

借助于等效弯曲刚度法和遗传算法,建立了一种复合材料加筋板铺层顺序优化设计算法。等效弯曲刚度法基于层合板的弯曲刚度与其失稳载荷一一对应的关系,将任意铺层顺序的层合板等效成一个只有8层的对称铺层的辅助层合板,通过优化辅助层合板,得到层合板的最优弯曲刚度参数,最后以获得的最优弯曲刚度参数为约束应用遗传算法进行铺层顺序优化,获得接近最优解的解答。算例表明,通过引入等效弯曲刚度法,实现了复合材料加筋板的铺层顺序优化设计,并且效果明显。

复杂多边形蜂窝结构等效弯曲刚度研究

研究了一种复杂多边形蜂窝结构的等效弯曲刚度。将蜂窝结构简化为正交异性薄板,首先计算薄板在均布弯矩载荷下的变形能,同时利用载荷平衡条件计算蜂窝各胞壁变形能之和,然后利用能量等效原理得到蜂窝结构等效弯曲刚度的解析表达式。蜂窝结构等效弯曲刚度随胞壁夹角及长度的变化非常明显,两正交方向的耦合弯曲刚度会随着胞壁夹角及长度的变化出现反转,等效弯曲刚度的绝对值会随着胞壁高度及厚度的增大而增大。最后利用有限元分析结果反推了蜂窝结构的等效弯曲刚度,验证了理论分析方法的正确性。