基于K-T条件的核环吊空间滑轮绳索接触段计算方法研究

滑轮绳索系统是一类可以利用内嵌于其中的绳索控制的多体系统,一般存在大量绳索接触段,随着机械系统的复杂化和智能化,对这类系统的精确性和可靠性提出了高要求.针对核环吊起升机构中空间滑轮绳索接触段,推导了接触段绳索微元体平衡方程,得到了接触力密度的解析表达式.将绳索应变求解转化为优化问题,利用库恩塔克(K-T)条件,建立了绳索轴向应变以及应变对弧长导数满足的非线性方程,并求出了内部应变对滑轮两端参数的导数,计算了滑轮与绳索接触段的应变分布,推导了绳索方位角与弧长应满足的协调方程.同时结合接触段滑轮槽截面的几何特点,推导了切向和法向接触力密度与绳索轴向应变之间的关系,提出了滑轮两侧绳索应满足的边界条件,利用边界点处绳索与滑轮物质速度相等的条件,建立了约束方程.数值算例表明,计算结果符合绳索受力变形规律和接触力变化趋势.提供的方法为包含空间滑轮绳索机构的核环吊机构以及其他大型机械系统分析提供了新的思路.

自装卸路基箱及支座的分载性能对比研究

为了降低自装卸方法运输重型设备时对承载力的要求,在施工过程中采用铺设路基箱的方法进行分载。采用路基箱单独计算和整体计算两种方法对自装卸路基箱及支座的分载性能进行计算。通过对两种计算结果的对比分析,探索出此两种计算结果差别的原因,发现路基箱整体计算方法更贴近现场实际。为自装卸路基箱及支座的进一步优化设计提供了一定参考。

国内外环轨起重机发展概述

文章简要介绍了环轨起重机的起源、构造组成部分和根据不同方式划分的几种主要类型,并介绍了环轨起重机的国内外发展现状,包括现有产品和应用情况等,为国内企业在研发、制造方面提供了一定的借鉴思路。

简化地面条件下履带起重机原地转向研究

在分析履带板上任意点的运动速度的基础上,建立相对底盘静止的动坐标系,利用坐标变换,推导出履带板上任意点的运动速度方程.地面对履带板上接触点的摩擦力方向与该点的运动速度方向相反,从而确定出产生转向阻力矩的摩擦力的大小和方向,对转向中心取矩得到转向阻力矩.推导出的原地转向的牵引力、转向阻力矩表示为转向角速度的函数.建立转向运动平衡方程,求出转向角速度.采用虚拟样机技术对原地转向进行模拟仿真.研究表明,履带板与地面间摩擦力沿履带方向的纵向分力提供转向驱动力,垂直履带方向的横向分力产生转向阻力.原地转向过程中转向角速度约为传统计算结果的75%,转向阻力矩与驱动速度大小无关,转向阻力矩约为1.3倍传统计算结果.研究的计算方法较传统算法更加准确.

履带车辆硬地面转向阻力矩算法的研究

提出履带车辆一边履带驱动、另一边履带制动实现转向时地面产生的阻力矩的计算方法。通过建立相对车辆静止的动坐标系,推导出履带板上任意点的运动速度方程。地面对履带板上接触点的摩擦力方向与该点的运动速度方向相反,从而确定出产生转向阻力矩的摩擦力的大小和方向,对转向中心取矩得到转向阻力矩。通过求解运动学方程组,得出转向阻力矩。研究表明,履带与地面间摩擦力沿履带方向的分力提供转向驱动力,垂直履带方向的分力产生转向阻力。该转向阻力矩计算方法比传统计算方法更加精确。

无损检测及壁可法修复预应力桥梁墩帽处裂缝

采用超声法、回弹法对铁路预应力桥梁墩帽和托盘处裂缝及混凝土强度进行了检测,用有限元法研究了构件受力性能,分析裂缝成因,提出修复措施,并介绍了壁可法修复墩帽、托盘处裂缝的施工工艺及要点,最后采用多种方法综合评价了其修复效果。

履带起重机配重自拆装装置仿真设计

履带起重机自拆装功能是履带起重机设计的重要方面,而配重自拆装在整个自拆装功能中占有非常重要的地位。文中提出了对通常配重自拆装结构的改进方案,通过动力学仿真软件ADAMS进行仿真验证。结构改进后通过履带起重机产品现场试验,验证了结构的可用性。

环轨起重机主臂拓扑优化与算法改进

文中以柔度为目标函数、体积分数为约束的拓扑优化方法为基础,针对环轨起重机主臂进行了三维连续体优化应用研究;针对三维小体积分数问题计算时收敛速度慢的现象,探究了各参数之间的关系,建立起了移动限和体积分数之间的映射关系,提出了以Sigmoid函数为映射函数的修正移动限法;通过数值算例证明,该方法能有效地减少迭代次数,加快计算速度,为环轨起重机臂架结构的设计提供了理论支撑。

CFRP加固钢筋混凝土薄壁箱梁抗弯极限承载力计算

根据混凝土构件中各种材料的应力-应变关系及变形协调原理,讨论考虑初始应变的钢筋混凝土薄壁箱梁外贴碳纤维增强材料(CFRP)抗弯加固后的破坏形态.基于平截面假定和规程推荐的材料应力-应变关系,分析加固梁弯曲破坏时的极限状态,提出相应的极限承载力计算公式和极限破坏发生条件.

全地面起重机超起拉索预紧长度对起重性能影响的研究

大吨位全地面起重机需安装超起装置以提高臂架承载能力。超起拉索的预紧对臂架性能有较大影响,预紧力大小由拉索长度决定。文中使用Hermite单元对超起拉索建模,建立带有超起装置的起重臂系统的有限元模型,研究了拉索预紧长度对起重性能的影响程度。计算结果表明,合理预紧的超起拉索可提高起重性能,但拉索长度过短时上下盖板的受力和稳定性将趋于危险状态。该研究可合理确定拉索长度,为超起拉索长度的控制提供理论依据。

汽车起重机伸缩臂滑块对局部应力的影响分析

伸缩臂是汽车起重机的重要部件,可通过变幅、伸缩和回转运动实现搬运货物的功能,故其结构决定起重机的起重性能。各节伸缩臂间传递载荷主要通过臂节和滑块的接触作用,伸缩臂与滑块接触区域的受力情况复杂,且接触区域的应力会显著高于其他部位,故该区域对臂架整体的承载能力有较大的影响。文中研究了有限元接触理论,借助有限元软件Ansys建立臂节与滑块有限元模型,以面面接触的方式模拟臂节与滑块的接触关系,并选择多个典型工况对伸缩臂进行分析,研究伸缩臂滑块参数对接触区域的应力影响。通过数值算例分析,当滑块长度在100~280 mm内增加时,伸缩臂应力、滑块应力、接触应力逐渐减小;当滑块长度再增加,对伸缩臂应力和接触应力影响很小,而滑块应力出现了小幅度增大。在对弹性模量局部应力的影响分析中,随着滑块弹性模量的增大,伸缩臂的局部应力也逐渐增大。

现代远程教育起重机械虚拟实验中V-Ray渲染器的应用探索

V-Ray渲染器是一款专业的3D渲染引擎,运用它可以生成质量高真实感强的图象。它由Chaos Group和Asgvis公司出品,在虚拟现实领域三维模型和后期材质的处理上得到了广泛的应用和认可。在场景中使用该渲染器能够获得更加准确的光能分布,获得更快的渲染速度,模拟光线的反射和折射更加逼真。在对V-Ray渲染器的特征及功能分析的基础上,从V-Ray渲染器应用于起重机械实验教学的基本原则及新技术对传统教学模式的影响等方面,探讨了V-Ray渲染器在起重机械实验课程教学中运用的技术路径及设计框架。

核电大型履带起重机路基箱分载性能研究

通过对路基箱结构模型和计算模型的分析,并考虑地基影响因素,通过实际加载试验,分析检验路基箱在实际使用情况下的工作性能和状态,确定路基箱实际分载能力,并将测得的路基箱实际分载能力与理论分析结果进行对比,检验了理论分析模型和结果的可靠性,并对路基箱的使用提出了建议。

外包混凝土在桥墩横向加固中的应用

针对既有铁路桥桥墩在铁路提速和运行重载列车后出现的横向刚度不足的问题,提出了采用外包混凝土加固桥墩来提高其横向刚度的方案,介绍和讨论了其关键技术和重要参数,并通过实例验证了其加固效果。

基于物理规划的履带起重机变幅系统多目标优化

履带起重机变幅系统具备足够的承载能力实现臂架俯仰,是整机的重要组成部分.通过分析变幅系统构件受力特点,建立了变幅系统力学和多目标优化模型.采用物理规划方法,基于构件极限荷载定义偏好函数,建立了综合优化评价函数.设计多目标混沌遗传算法求解问题,根据Pareto支配概念和精英策略保留较优解,并采用混沌局部搜索避免了过早收敛.算例分析表明,提出的方法可以优化构件间的几何关系且减小构件受力,对履带起重机总体参数设计具有指导意义.

浮式起重机臂架加强结构不同单元建模计算分析

浮式起重机是一种专门从事起重作业的工程船舶,当其臂架结构采用箱型结构形式时,为保证臂架具有足够的结构刚度,需要在箱型结构内部布置大量的纵向与横向加强筋(角钢),在使用有限元软件进行分析时,如果按照壳单元建立模型,建模工作量会很大,从而降低计算效率。本文针对这种具有梁单元特性的加强筋结构,分别采用梁单元和壳单元进行建模,使用ANSYS软件对臂架结构进行有限元分析,通过对计算结果的分析比对,得到了在不同计算需求下的建模方式,给工程应用提供了合理的指导意见。

基于弹性稳定约束的桁架臂顶节铰点布局优化研究

运用铁摩辛柯弹性稳定性理论,将桁架臂结构简化成铁摩辛柯梁形式,并以最小屈曲储存应变能为目标函数建立数学模型。针对该模型,在MATLAB环境下编制了优化分析程序,并运用改进的遗传算法对桁架臂顶节铰点布局优化问题进行求解,然后对比分析桁架臂优化前后的稳定性,以确定该数学模型是否合理。研究结果表明,优化模型是合理的,它为解决桁架臂顶节铰点布局方案优化问题提供了一种新的更有效的途径。

小波在风工程中的应用

简要阐述了一维小波分析的基本原理和计算方法,并介绍了国内外专家学者利用小波分析在风工程中的研究成果,由此可知小波分析在人工风速时程模拟、风速时程信号扩展、风速能量诊断和风致动力反应计算分析方面具有独特的应用价值,这些都是值得探索的。

一种超级梁单元桁架式臂架结构强度荷载计算

桁架式臂架结构强度承载能力计算是臂架型起重机核心计算之一.以单个臂节作为一个子结构,将其内部自由度凝聚到臂节端面,基于臂节端面刚性假设,将边界自由度进一步凝聚到臂节端面形心,臂节自重离散到形心节点上,形成一种考虑重力的超级梁单元.基于共旋坐标法,建立每个臂节的随动坐标系,可以准确计算计及大长度臂架几何非线性效应的单元应力.通过建立臂架的节点力平衡方程,得到梁单元节点位移与截面转角,计算臂架的结构强度.基于数值插值方法,提出一种快速搜索强度荷载的方法,实现对臂架强度荷载的快速搜索,得到臂架强度的承载能力.通过数值算例,说明该方法在快速计算桁架式臂架结构强度承载能力方面有着较高的效率与精度.

考虑含几何非线性弹簧的配气机构动力学

为精确描述配气机构中气门弹簧的非线性刚度特性和动态颤振现象,提出一种整体式气门弹簧的几何非线性动力学模型,通过添加接触力元建立配气机构刚柔耦合动力学模型,结合气门弹簧的螺旋结构和大变形特点,选取弹簧半径、弹簧高度、螺旋线极角、簧丝截面扭转角以及在弹簧两端节点处对初始极角的一阶导数作为气门弹簧的描述变量,在弹簧单元域内采用三次样条插值离散;基于Bernoulli梁假设的几何精确梁理论,建立含轴向应变和曲率矢量的弹簧变形虚功率,在数值求解中滤除柔性弹簧模型中的应力高频振荡分量,实现ODE45常规微分求解器的快速求解.计算结果表明:气门弹簧在静态压缩过程中具有明显的非线性刚度变化,与传统模型相比偏差不大于2.4%;配气机构的转速越高,气门弹簧动态力颤振现象就越明显;在正常工况下配气机构的接触受力情况与集中质量弹簧模型计算结果相吻合.