基于力法的格构梁节点荷载分配方法及悬臂段长度优化设计

格构梁节点荷载简化分配方法的不足在于无法考虑2个方向的梁上其他节点荷载的影响且对文克尔(Winkler)地基上梁的类型进行了主观假定。为克服格构梁节点荷载简化分配方法的上述缺点,提出了一种基于力法的格构梁节点荷载分配方法。根据节点静力平衡条件及变形协调条件,新的格构梁节点荷载分配方法通过构建并求解线性方程组,能够合理地将作用在节点的集中力分别分配给2个方向的纵梁和横梁。进一步地,引入一个格构梁边坡锚固案例并等比例地增加纵梁和横梁的悬臂长度。不同基床系数条件下,基于新的节点荷载分配方法将格构梁节点荷载分配给纵梁和横梁,然后对各梁单独进行弯矩计算。以悬臂最大正弯矩与跨中最大负弯矩比值的绝对值接近1为评价指标,对格构梁最优悬臂长度进行了评价。节点荷载分配结果表明,随着悬臂长度的增加,分配给纵梁和横梁的荷载逐渐趋于稳定。弯矩计算结果表明,随着基床系数的增大,悬臂长度对格构梁弯矩的影响逐渐减弱。不同边坡基床系数条件下,当悬跨比在0.2~0.4之间时,悬臂各梁最大正弯矩与跨中最大负弯矩趋于均衡。因此,基于力法理论的节点荷载分配方法的提出为格构梁内力的精确分析及悬臂长度优化设计提供了可靠的理论依据。

压电悬臂梁负载阻抗匹配分析及其在隔膜泵驱动中的应用

利用悬臂梁结构的不同位置作为对外激励源时,为了使负载获得更多的能量,使悬臂梁的能量输出达到最优,同时隔膜泵的流量输出达到最大,实现隔膜刚度最佳匹配的目的,提出了一种压电驱动悬臂梁结构的负载阻抗匹配概念,研究了隔膜泵的性能与悬臂梁结构对外输出刚度之间的关系。首先,选取悬臂梁结构的根部、中部和端部3个特征位置,利用有限元仿真软件,对悬臂梁-弹簧-质量块模型的能量输出进行了阻抗匹配分析;其次,选取隔膜容积泵作为驱动负载,根据其结构及工作原理,建立了压电悬臂梁驱动隔膜容积泵的简化动力学模型,分析了隔膜泵的性能与悬臂梁驱动结构参数之间的关系;最后,搭建了压电悬臂梁驱动隔膜泵的刚度匹配实验平台,对不同圆盘直径下,悬臂梁不同特征位置处的隔膜泵输出流量进行了测试。研究结果表明:在悬臂梁根部、中部以及端部位置处,隔膜泵输出流量最大时的活塞圆盘直径分别为20 mm、18 mm以及16 mm,随着悬臂梁不同位置对外输出刚度的减小,隔膜匹配的最佳刚度应随之减小;若悬臂梁结构与负载参数一定时,对应的最佳负载匹配刚度逐渐增大。

基于正交试验法的FEEP聚焦电极阵列设计策略

为消除场致发射电推力器(Field emission electric propulsion,FEEP)羽流发散角度过大给推进器寿命和可靠性带来的不利影响,研究了聚焦电极阵列空间位置对羽流聚焦效果的影响,并通过正交试验法给出了最优电极分布。通过数值仿真对FEEP的离子运动过程建模,采用正交试验方法电极阵列进行研究,关注其在不同空间位置下的聚焦效果,得到了离子出射半角分布和推力大小。结果表明,聚焦极的位置决定了羽流的聚焦效果,其次是提取极和加速极;聚焦极径向距离发射极1600μm,且提取极径向和轴向坐标为(800μm,500μm)时能得到最优的聚焦效果。本文验证了正交试验方法在聚焦电极阵列设计上的可行性,同时还为聚焦电极阵列设计提供了有效的分析方法和设计策略。

基于有限元分析的现场铣床横梁结构优化

针对在加工中由于横梁部件刚度不足在工件表面产生波纹状刀痕的情况,使用三维软件Solidworks以及有限元分析插件CosmosWorks对现场铣床进行建模和静、动态性能的分析,依据横梁振动相对变形的振型和幅值,以及机床的工作环境和机床设计的结构力学理论,提出了对横梁的几项改进建议,通过有限元分析其性能有较大提高,并通过模态实验进行验证,将实测值与理论值对比可知,改进后横梁具有较好的静、动态性能,证明横梁结构的优化设计是可行的。

基于损伤容限的整体梁多目标优化设计方法研究

针对整体结构的传统设计方法不能保证其在整个设计使用寿命中安全性和经济性的问题,着重研究了整体结构损伤容限设计方法。以飞机整体梁结构为例,建立了以结构截面参数为设计变量,结构重量和剩余强度综合最优为优化目标的优化模型,通过遗传算法,得到了不同权重系数下的优化结果。所用方法可为整体梁结构损伤容限设计提供了指导与参考。

GCr15钢激光淬火及其应用

采用 2kW的CO2 激光器对经过不同预处理的GCr15钢进行了激光淬火试验。试验结果表明经过特殊预处理的GCr15钢经激光淬火后得到了超细的等轴晶粒 ,尺寸为 0 6 μm× 0 6 μm。此工艺在GCr15钢药物冲头中的应用和试验结果表明 ,GCr15钢药物冲头的综合力学性能较好 ,使用寿命有显著提高。

ANSYS在贝雷梁施工支架检算及变形量预测中的应用研究

以漳卫新河大桥槽形梁贝雷支架为工程背景,基于有限元分析原理,采用ANSYS建立了贝雷梁支架的空间有限元模型,对其强度、刚度进行了检算;并利用ANSYS的优化设计功能,对支架结构进行了优化设计。同时,将优化设计的变形计算结果与现场支架预压的实测数据进行了对比分析。结果表明:采用空间分析模型,较好地反映了贝雷梁支架实际的受力情况,利用优化设计功能,有效地改善了支架结构受力,降低了工程成本,加快了工程进度;优化后的支架模型,理论计算值与实测值吻合程度良好,为结构预拱度的计算提供了良好的理论基础。本文的研究可为同类工程参考。

线形超声相控换能器阵列的参数优化

线形超声相控阵换能器的参数直接影响着检测系统的性能和制作成本,其声场特性是能否获得并有效利用被检测部位或区域回波信息的决定因素,也是设计换能器阵的主要依据。从建立线形相控阵换能器辐射声场的数学模型出发,研究了不同阵列参数对波束指向性和偏转性的影响,进而给出了相控阵列优化设计中一些重要的规律。

多边形孔蜂窝钢梁优化设计初探

提出多边形孔蜂窝钢梁设计的最佳扩张比和确定最佳梁墩宽度的方法。

剪力墙结构中强连梁最优位置及数量的确定方法

已有的试验研究表明带强连梁的双肢剪力墙结构比普通双肢剪力墙结构有更好的抗震性能,但这种结构中强连梁的最优位置和设置数量尚没有合理的确定方法.在均匀剪力墙结构的若干假定下,将弱连梁的约束作用归并于墙肢,墙肢刚度用等效刚度表达;将带强连梁和弱连梁的双肢剪力墙简化为仅带强连梁的双肢剪力墙.根据每根强连梁处强连梁与墙肢转角相等的变形协调方程,求出每根强连梁的约束弯矩;用单位荷载法求出了结构顶点位移;按强连梁使结构顶点位移减小量最大来确定其最优位置.分析结果表明,强连梁的最优位置与其设置数量n之间的关系可近似表示为i/(n+1),i=1—n,而强连梁的设置数量n以使结构顶点位移满足使用要求来确定.方法简单实用,可供初步设计时参考应用.

基于相控阵引信的自适应起爆控制算法

针对传统固定倾角引信在拦截弹道导弹等高速目标时存在起爆控制精度差的问题,提出了基于相控阵引信的自适应起爆控制算法。通过引入相控阵技术,实现了对目标的自适应跟踪,并建立了基于波束分档前提下的最佳起爆角模型,利用自适应起爆延迟时间来防止引信天线波束分档后可能导致的超前起爆,实现智能化引战配合。仿真结果分析表明,该算法能够实现对最佳炸点的有效控制,进一步提高对目标的杀伤效率。

液压支架掩护梁可靠性优化设计方法研究

针对液压支架目前的可靠性优化研究现状,分别在最大应力与疲劳寿命约束前提下,结合有限元分析方法对液压支架掩护梁结构进行了可靠性优化设计。分析了每个优化目标对参数的敏感程度,最终提出了五个设计方案,并对其进行了数据实验,通过实验的对比分析获得了最佳的可靠性性优化设计方案,其结果表明经过优化设计后的液压支架不仅降低了重量及成本,而且其各种性能要求都能满足国家标准。该设计方法在降低支架成本、满足支架的可靠性方面提供了设计依据,为之后的优化设计提供了新的思路。

新广州站三向张弦梁结构优化设计

基于运用APDL语言对新广州站工程三向张弦梁结构建立的参数化模型,利用一阶优化方法,对初始结构进行全构件截面和形状参数的综合优化.并在矢高和垂度确定的情况下,分别采用分级优化和综合优化分析了构件截面的合理取值.分析结果表明：矢高和垂度是三向张弦梁结构设计中极为重要的设计参数,新广州站三向张弦梁结构的最佳矢高为9.189 m,其垂跨比应不小于0.034,下弦垂度和上弦矢高的经济比值为0.22~0.23.上弦拱构件在结构中占的比重较大,可以通过减小拱截面的壁厚来降低结构的用钢量.并通过综合优化得到新广州站三向张弦梁的最佳梁弦刚度比为1.23×10-4.

全自动纸浆模塑制品设备承载梁的优化设计

对全自动纸浆模塑制品设备承载梁进行优化设计,从而科学合理布置承载梁的支点、确定梁截面的形状及尺寸,且梁的变形量满足设计要求,提高了纸浆模塑制品质量和成品率.

大型塔器支撑装置的优化设计(上)

塔器硬件系列优化是塔器全面优化的重要组成部分。其中大型塔器系列支撑装置的优化势在必行。积多年来数十座塔器改造与设计的经验和教训,归纳并总结了大型塔器所用工字钢梁系列、栅梁系列和桁架梁系列主梁的结构及性能特点,指出了强度核算方法。比较了规整填料塔、散装填料塔及板式塔新型主梁及支撑装置与常规主梁及支撑装置的优缺点。列举了系列支撑装置的优化设计实例。推荐填料主梁采用栅梁;工字钢梁宜支撑各种液体分布器;大型塔盘宜采用复合桁架梁或空间网架梁。

一种输出信噪比最大的引信天线波束形成算法研究

根据软件无线电引信天线波束形成的特点和要求,研究了一种使输出信噪比最大的波束形成算法。并通过MATLAB对这种算法进行仿真,仿真结果表明:这种算法能满足引信天线对主波束倾角准确度的要求,同时副瓣电平也相对较低,对从副瓣进入的干扰信号也进行了有效的抑制。还在数字信号处理器(DSP)中对这种算法运行的实时性进行了测试,测试结果表明:可以满足引信天线波束形成对实时性的要求。

光波导陀螺谐振腔谐振特性研究

光波导陀螺谐振腔特性是光波导陀螺谐振腔设计和制备中的关键因素.从多光束干涉的基本原理出发,推导了集成光波导陀螺谐振腔一般谐振过程中,谐振环光强和输出光强表达式.确定了谐振条件和最佳匹配条件,分析了谐振腔的谐振特性.推导了最佳匹配条件以及非最佳匹配条件下,谐振腔内光强幅值表达式,并研究了两种情况下光强幅值的相互关系.

基于混合变量的张弦梁结构优化设计研究

探讨了以预张力和截面尺寸为设计变量的张弦梁结构优化设计问题,建立了优化设计的数学模型,提出了基于混合变量的张弦梁结构优化设计的两级算法。从文中算例可看出,该方法具有较好的计算效率和收敛性。

钢结构箱形梁桥结构尺寸优化分析

通过对目前常用的钢箱梁桥结构尺寸设计中的控制因素的分析 ,找出了钢箱梁尺寸设计中的主要影响因素 ,得到此类桥梁的尺寸优化设计原则。研究表明 ,取用合理的腹板高度及底板厚度 ,不仅可以使主梁截面应力分布合理 。

步进梁式加热炉内布料间距的优化研究

采用辐射网络法推导了坯侧热流的有关表达式,分析了布料间距对加热时间以及炉子生产率的影响.在导出相对生产率解析表达式的基础上,采用求相对生产率极值的方法确定炉内坯料最佳间距,方法简单,便于实际应用.与前人的研究相比,本研究解除了料坯表面为黑体表面的假定,所以,导出的表达式更具一般意义.本研究成果对于钢坯或有色金属坯的步进梁式加热炉布料优化操作有参考价值.