考虑风载因素的玻璃幕墙清洁机器人设计

围绕高楼玻璃幕墙机器人自动清洁中的风载问题,设计了一款考虑风载因素的真空吸盘吸附的框架式爬壁机器人。针对玻璃幕墙清洁机器人的框架式结构进行步态规划。基于空间力学理论建立了玻璃幕墙清洁机器人在风载下的力学平衡模型,得到了风载大小与机器人吸盘吸附力之间的力平衡方程。在Workbench中对风载作用下的清洗机器人本体进行了有限元分析,得到了机器人模型的应力云图与变形云图。实验测试结果表明:在极限风载作用下,机器人的最大应力点位于吸盘支架,最大变形点位于主架板中心。在真实风载下对机器人进行攀爬运动仿真分析,机器人可以在极限风载下稳定地工作,不会发生滑移和倾覆,验证了力学模型和设计模型的正确性。

风载作用下高速列车曲线通过性能研究

在风载和曲线欠超高叠加的不利工况下,高速列车的运行安全性表现出复杂的变化规律,因此需要针对风载作用下高速列车的曲线通过安全性进行深入研究。采用空气动力学和车辆动力学相结合的分析方法,考虑车速和风速变化、实际轮轨匹配及线路激励情况,建立瞬态风载模型、横风作用下高速列车空气动力学模型及车辆动力学模型;对高速列车在不同车速和风速作用下的气动载荷变化规律进行分析,并对其以不同速度通过不同欠超高曲线线路时的脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力等车辆关键动力学参数的变化规律进行分析,研究风载和曲线欠超高对高速列车脱轨和倾覆的影响。结果表明:风速变化引起的侧向力系数变化幅度大于车速;在风载和曲线欠超高叠加的不利工况下,除轮重减载率安全裕量明显降低外,轮轴横向力的安全裕量也降低,且车辆关键悬挂部件工作状态恶化,其中二系横向止档的位移迅速增大且工作状态接近压并,左右两侧空气弹簧压力差也迅速增大,车辆动力学性能的安全裕量明显下降。

斜拉跨越结构的风载影响分析

利用有限元分析软件对木龙河斜拉索跨越结构在风载荷作用下的动静态力学特性进行了分析.静态分析表明,风力小于3级时桥的最大位移和最大应力随风力变化不大.风力大于3级时两者随风力的增大而显著增加.通过模态分析得到了跨越结构的前10阶振型和频率,并分析了8级动态风载下管桥中部和端部两个关键节点的位移和拉应力的时间历程响应及某一时刻跨越结构的应力、位移分布情况,最后得到了动态风载荷下风力与最大应力和最大位移之间的关系,得出的结论与静态一致,但在大于3级的风力情况下,动态风载引起的最大位移和最大应力比静态风载约大2倍.

基于流固耦合箱型臂架风载强度分析

箱型臂架是起重机上三大结构件之一,是起重机中最重要的受力支撑件。为了解决起重机在户外工作过程中,面临不同风力下箱型臂架的受力情况,采用流固耦合方法计算分析。根据流体计算软件,实现了箱型臂架在流体域中建模与分析方法,计算了不同风级对箱型臂架的影响,得到了箱型臂架在背面迎风情况下受力最大的分析结果。

1.2m望远镜风载作用分析

风载是影响地基大口径光电望远镜性能的重要因素之一,其作用会直接影响主次镜面型精度,引起望远镜指向误差,从而降低其成像精度和跟踪性能。为了研究风载对望远镜的影响程度,介绍了风载的概念,建立了风压力谱的数学模型。借助有限元法,建立了1.2 m望远镜系统的有限元模型,分析了主镜在静态风载压力下的面型变化,以及望远镜系统在动态风载作用下的随机响应情况。计算出风载引起主镜镜面变形RMS值为0.65 nm,跟踪指向误差RMS值为0.015 6″。结果表明:风载影响在精度允许范围之内。

运动雷暴冲击风下输电线风载计算参数

基于雷暴冲击风场风速剖面的经验函数,结合矢量合成法和谐波叠加法,构建了风场参数可变的瞬时运动雷暴冲击风场的计算方法.运动雷暴冲击风为短时强风,采用10 min平均风速无法准确地反映风场的时变特征,因而提出了平均时距较短的3 s阵风风速来表达冲击风场的设计风速.从输电线风载计算参数的实际表征意义出发,对10 m高度的3 s阵风风速、风压高度变化系数、风压不均匀系数、风荷载调整系数与冲击风风场参数的对应关系开展了全面的研究.结果表明,冲击风射流直径对风高系数的影响较大,风压不均匀系数和风荷载调整系数则主要受线路所在高度的湍流度支配,其中前者还与线路的档距有关.在此基础上,采用最小二乘法对风高系数和风压不均匀系数的经验公式进行拟合,给出风荷载调整系数的推荐取值,得到了基于3 s阵风风速的输电导线风荷载的完整表达式,并与中、美规范中常规边界层风场和冲击风场下的输电线风荷载进行对比,结果显示,近地面范围内,前者的计算值要高于后者.

大型光学天文望远镜风载作用分析

风载对光学天文望远镜结构和镜面的作用将直接影响望远镜的面形精度和跟踪指向控制,从而降低望远镜的像质。特别是未来大型望远镜越来越多地采用主动光学技术,风载的作用将是影响主动光学子镜的主动控制及望远镜整体性能的重要因素。回顾了大型望远镜风载作用的分析方法和随机风载的性质,详细介绍了采用风速功率谱密度方法进行随机风载分析的过程和采用有限元方法分析建模的方法;建立了一个拼接镜面主动光学望远镜的完整计算模型,研究了子镜及望远镜整体在风载作用下的静态和动态响应,并分析了风载对镜面面形和望远镜的跟踪指向精度的影响。

变风载下风力发电机齿轮传动系统动力学特性研究

根据风力发电机齿轮传动系统所处的由随机风速引起的复杂变工况环境,用自回归AR风速模型模拟实际风场的风速,获得了由随机风速引起的时变风载荷;采用集中质量参数法建立了传动系统的纯扭转动力学模型,求得了系统的固有频率和阵型;研究了传动系统在时变风载下的动态特性,求得了各齿轮的振动位移和各齿轮副的动态啮合力,为风力发电机传动系统的动态性能优化和可靠性设计奠定了基础。

基于GNSS-RTK的在建超高层风载动态变形监测

首先以海星达H32全能型GNSS-RTK接收机为试验仪器,进行不同星系组合的RTK定位精度试验研究。然后以在建的天津高银117大厦为监测对象,采用GPS+GLONASS+BDS三星系组合对其进行现场强风作用下的RTK动态变形监测。利用巴特沃斯滤波对实测数据进行去噪处理,得到各测点的位移曲线。分析结果表明:GPS单星系定位的平面坐标精度相对较差,双星系组合定位的平面坐标精度与三星系组合定位的平面坐标精度基本相当,但GPS+GLONASS+BDS三星系组合定位的稳定性和可靠性最强;由于施工阶段大厦结构的刚度和整体性与竣工后存在差异,故在强风作用下其按一定施工步距滞后的低矮外框的振动位移幅度大于其高耸内筒结构的振动位移幅度;大厦外框和内筒均存在横风向振动位移,且横风向振动位移与顺风向振动位移的大小相近;监测环境对监测结果有着一定的影响,66层各点的监测值误差要大于95层各点的监测值误差。

随机风载下风力机行星齿轮系统随机振动分析

为研究随机风载下风力发电机行星齿轮系统的动力学行为,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮系统纯扭转非线性动力学模型。以随机风速引起的齿轮传动系统随机转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5MW风力发电机行星齿轮系统的动力学特性进行数值仿真。通过对仿真结果的统计分析,得到行星齿轮系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副间动态啮合力的均值响应,为风力发电机齿轮传动系统的可靠性分析和动态优化提供理论依据。

风载环境下隧道光纤光栅火灾探测器响应和报警特性

为研究风载环境下的隧道线性感温光纤光栅火灾探测器的响应特点及响应阈值设定对报警结果的影响,以全尺寸隧道为实验平台,设计2种光纤光栅(FBG)火灾探测器的火灾实验场景,分析2种不同风载作用下报警阈值对报警响应时间的影响及风载对探测器响应速率的影响。实验结果显示:1)报警阈值从10°C/min减小到3°C/min时,低风速(0.4 m/s)下的报警响应时间缩短了24 s,而在高风速(5 m/s)情况下,报警响应时间仅缩短了4 s,表明在低风速情况下,FBG火灾探测器的响应更灵敏;2)风速对火灾烟气的扩散影响显著,位于下风向的光纤探测器响应速率明显高于上风向的光纤探测器响应速率,可由此作为推算烟气移动速度、到达位置及火灾时风载速度的一种方法。

大口径望远镜风载分析综述

随着大口径望远镜研究的深入,风载对于望远镜的影响也越来越受到重视。为了更加全面、系统地研究风载对于大口径望远镜的影响,分别对于3种主流的风载研究分析方法进行了阐述。这3种方法分别为:功率谱研究方法,流体软件分析方法(CFD);以及数学建模外加实验修正的方法。对于功率谱方法,分析了风压谱都与统计学模型的差别,需要具体的建模与分析;对于流体软件的分析方法分析了其建模的精度问题。研究结果表明,通过谱方法以及流体软件模拟分析可以作为大口径望远镜的建设过程中的初期判据,在实际的建造过程中,需对于实际系统的风载响应进行测试。

风载对筒形高耸建筑物定向爆破倾倒过程影响的研究

对烟筒、水塔定向爆破的切口处进行了受力分析,着重考虑风载作用对倾倒力学条件的改变及对倾倒方向的影响,分析了转角、风载、切口大小之间的变化规律,并根据几个实例进行计算和分析。研究结果表明,风载对筒形高耸建筑物爆破倾倒方向有显著影响,风载增大时,偏转角呈线性增加,同时改变了中心轴的位置。

大气边界层中天线风载特性的数值分析

基于Reynolds时均N-S方程和RSM湍流模型,以大气边界层中具体地貌的风速剖面为入口边界条件,对某一车载雷达天线的风载进行数值模拟,得到天线的阻力系数;并与目前天线设计采用的均一风速为边界条件的计算结果进行比较,研究了工作高度、风速、地貌等因素对大气边界层中天线风载特性的影响。计算结果表明,大气边界层中天线的阻力系数随工作高度及风速的增加而增大;而地面粗糙度对天线阻力系数的影响则由天线相对于标准参考高度的位置决定。

高层建筑风载的数值模拟

本文对高层建筑在不同风向下的流场进行模拟，并将所得的结果与ＣＡＡＲＣ的标准模型实验进行比较。这些比较表明，ＮＳＴＲ程序包是对建筑物的风载进行预测的有效工具。

基于流固耦合的定日镜风载作用变形分析研究

区别于基于风力系数的传统风载效应分析方法,提出采用RANS与Newmark格式,通过在流场与结构界面建立数据映射来实现考虑实际风载的定日镜流固耦合分析,并将其应用于一个4 m×4 m的定日镜上。分析表明:该定日镜结构的变形与仰角之间关系复杂,仰角为60°时,由于涡脱落等效应的影响,定日镜结构上会产生较大的变形和应力,其结果可为定日镜的优化设计与运行保护策略的建立奠定分析基础。

自重对均布风载下等截面高塔塔顶挠度的影响

在对自支承式塔设备建立合理的力学模型并进行受力分析的基础上,采用材料力学中的叠加法,计算了高塔设备在均布风载荷、自重联合作用下的塔顶静挠度,提出对于自重和长细比均较大的高塔,塔体自重对塔顶挠度的影响不可忽视,并推导出了计算这种影响的表达式。

地基望远镜风载数值分析

风载是影响地基望远镜性能的主要因素之一,为了研究风载荷的作用以及对望远镜性能的影响程度,首先建立了望远镜、圆顶和流场的几何模型。然后利用CFD(Computational Fluid Dynamics)分析了在外界风速为10 m/s的情况下,3种不同高角(30°、60°、120°)流场中截面空气速度、压力、湍流动能以及主镜面的静压力的瞬态分布,最后通过有限元方法获得了主镜去除刚体位移后的面形。仿真结果表明,望远镜以不同高角观测时主镜面静压力功率谱密度与Gemini望远镜的实测结果接近,真实模拟了风载荷的作用。由风载引起的镜面变形RMS值分别为3.74E-1 nm,2.5E-2 nm,1.71E-1 nm,满足面形精度要求。

南宁国际会展中心穹顶网壳钢-索膜结构风载作用分析

综合运用ACCESS、C语言程序及ANSYS的APDL语言,对南宁会展中心穹顶旋转双曲面网壳钢-索膜结构进行建模,并分别按照规范取值和风洞试验值两种方式所得体形系数,计算各方向风载作用下该结构的静力反应,结果满足规范要求,说明结构安全可靠,为结构施工图设计提供计算依据.

萧山国际商务中心风载风洞试验研究

本文介绍了杭州萧山国际商务中心双塔楼的表面风压风洞试验及主要试验结果,分析讨论了该双塔楼沿高度变化的体型系数、对结构的顺风向、横风向风载以及扭矩,为整体结构和表面玻璃幕墙设计提供了合理的风载荷参数。