基于响应面法的钢管混凝土系杆拱桥有限元模型修正

为探讨将钢管混凝土系杆拱桥有限元模型修正方法应用于实际工程性能评估的有效性,以某80 m单拱面钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,采用Midas Civil与ANSYS有限元软件分别建立全桥梁格模型与拱脚精细化数值模型,基于径向基函数网络的响应面法对此多尺度模型进行修正。首先根据结构特点和实桥试验选取修正参数与目标函数,以中心复合试验设计构造不同修正水平下的修正参数样本,通过桥梁有限元模型计算得到对应的目标函数样本,并利用F检验法对修正参数的显著性水平进行判断;然后,以修正参数样本与目标函数样本分别作为响应面的输入输出,对径向基函数网络进行拟合训练;最后在修正范围内随机生成修正参数样本,并利用训练好的径向基网络预测对应的目标函数,采用期望度函数D进行优化处理以完成有限元模型的修正。研究结果表明:对于单拱面钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型,可以通过径向基函数网络的响应面法进行修正,对比实测数据,修正后的模型误差有明显下降,可作为结构再分析的基准模型;对于使用不同程序建立的多尺度桥梁有限元模型,模型修正方法依旧有效,修正后的参数具有明确的物理意义,其误差可降到工程实践接受范围之内。研究结果为建立与修正钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型提供参考。

基于响应面法的应变测量精度因子的分析与优化

应变计是诊断结构杆件健康状态的重要传感器,不同应变计其测量精度不同,为研究应变计达到更高测量精度所要求的条件,对应变计敏感栅结构参数及所处的环境温度进行了优化分析。首先,采用有限元计算方法分析了敏感栅栅丝长度、栅丝长宽比以及温度对测量精度的影响;然后,利用design-expert建立了测量精度的响应面模型,并利用评价函数法对响应面模型进行了优化,得到了最优的参数组合;最后,通过格构式杆件的拉压试验进行了优化验证。研究结果表明:敏感栅长宽比存在中间最优值;测量精度不随敏感栅长度的增加而提高;25℃是较佳的测量环境温度;利用评价函数法对响应面模型优化得到了最优参数组合,即L=4 mm,H=2 mm,T=25℃,通过试验验证了优化后的参数组合较优化前使应变计的测量精度有了明显的提高,较优化前提高了3.760%。对建立的应变计测量精度响应面进行优化,可明显降低所研究因子的叠加效应对应变计造成的测量误差,该研究方法为应变计的设计与选择提供了有效依据。

基于非接触式测量技术的高强螺栓预紧力检测方法研究

为了研究非接触式测量技术检测高强螺栓预紧力的可行性,以8.8级M16高强螺栓为研究对象,采用有限元软件对高强螺栓施加预紧力进行了模拟,分析了不同螺栓预紧力下螺帽表面应变分布。通过电阻应变片检测试验测量了高强螺栓施加预紧力过程中的螺帽表面应变,将测量结果与模拟结果进行对比,验证了有限元模拟的正确性和螺栓预紧力与螺帽表面应变之间的线性关系。采用三维数字图像相关法检测了高强螺栓预紧力施加过程中的螺帽表面应变,并与有限元分析结果进行了对比。最后,采用正态分布完全样本可靠度置信下限计算方法得到了20%失效概率、50%置信度下的8.8级M16高强螺栓螺帽表面应变检测目标值。结果表明:采用三维数字图像相关法通过检测螺帽表面应变从而确定高强螺栓预紧力理论上是可行的。

地铁隧道工程的应力监测

本文利用应变电测法,对天津地铁隧道工程进行现场应力监测,为保证施工安全和优化工程设计,提供了可靠测试数据.

某大型钢结构风帆的设计与分析

近年来,钢结构越来越多地应用于雕塑类等特种结构工程中,此类钢架结构的变形及受力要求高,且为空间受力,结构设计难度增加。以某特种钢结构雕塑为工程背景,利用有限元软件SAP2000建立结构的三维模型,考虑不同荷载工况,对模型进行模态分析,获得其振动模态及其基本自振周期,通过其模态周期来研究结构的整体动力特性。通过分析得到的结构构件应力比和现场采用钢弦式表面应变测量法监测得到的结果均符合规范要求。另外,对下部基础、承台梁、柱及厚板进行分析和设计,并验算基础的抗倾覆能力;钢结构设计中,节点的连接尤为重要,结合该钢结构工程,对节点的设计进行了探讨。该钢架结构的分析与设计,可为同类钢结构工程提供参考。

基于缆桩表面应力的船舶缆绳载荷测量方法

为解决配备系缆桩码头的船舶缆绳载荷测量问题,提出一种基于缆桩表面应力测量的缆绳载荷间接测量方法.采用应变电测法测量缆桩表面的应力,建立在缆绳载荷作用下缆桩表面应力理论计算模型;通过将测量值与理论计算模型联立方程组,求解得到缆绳载荷轴向分量和径向分量,合成缆绳载荷值;基于虚拟仪器技术搭建船舶缆绳载荷间接测量系统.实验结果显示,该系统的测量精度较高,缆桩表面应力与缆桩所受的缆绳载荷之间存在明显的对应关系.该方法可以作为配备缆桩码头的船舶缆绳载荷测量的有效途径.

改性双基推进剂药柱表面静动态应变测量方法

针对推进剂药柱材料线胀系数大、应变大,传统的电测技术测量其表面应变时'死片'率高的问题,该文采用近似将应变片植入推进剂装药的粘贴技术,建立了一种改进的测量改性双基推进剂药柱表面应变的电测法。应用该法测量了单孔推进剂药柱在静载荷和冲击载荷作用下的应变响应过程,分析了推进剂材料的延滞回复现象。结果表明:该方法可以准确地测量药柱的的静态、准静态及动态应变等粘弹性力学特征,适于固体火箭发动机推进剂药柱的结构完整性研究。

体心立方单晶体塑性应变比的计算

经过比较 ,分析了目前广泛使用的体心立方单晶体塑性应变比的两种计算方法连续体力学法和晶体力学方法的特点·并对晶体力学法提出了改进措施 ,即考虑拉伸过程中体心立方晶体 3个滑移系临界分切应力的差别 (3个滑移系临界分切应力τ{ 110 }〈111〉:τ{ 112 }〈111〉:τ{ 12 3 }〈111〉的比值为 1∶1.0 3∶1.0 8)和引入晶格的转动 ,且进行实例计算·结果表明 :连续体力学法便捷 ,易于实施 ,但只能进行档次预测 ;改进后的晶体力学法在理论上更符合逻辑 ,更趋于合理·因此 ,深冲钢板塑性应变比 (r值 )的在线监测和监控以改进的晶体力学法为宜·

一种旋转面天线的测量方法

天线主面精度测量在天线安装过程中占据重要位置,在总结、借鉴经纬仪-带尺法及双经纬仪前方交会法测量原理的基础上,提出了一种较为新型的旋转面天线测量方法———仿双经纬仪法,阐述了该方法的测量原理,同时对该方法的系统误差进行了分析。

不锈钢衬片厚度对应变传递的影响

在潮湿环境或水下测量结构应力时,可以将应变计预先粘贴到薄钢衬片上,在实验室内完成防护,再采用焊接方法将不锈钢衬片焊接到测量位置,此方法可以不受现场测试条件的限制,从而提高应力测试效率并降低成本。为此需要研究采用衬片的厚度以及衬片的应变传递特性,通过数值模拟计算和实验测试,研究厚度为0.05、0.08、0.10和0.20 mm不锈钢衬片对变形传递的影响。计算和试验结果表明,衬片与被测物体的材料属性相一致时,弯曲加载条件下,在弹性范围内衬片应变与载荷呈线性关系,应变测量值可不用进行修正;同时发现实际应用中的等强度梁,外载荷作用点朝固端偏移时表面的应变分布是不均匀的,应变随固端距离非线性变化。

基于回转密封表面微观构造缺陷所导致的功能失效及其监控

回转轴密封面的微观构造缺陷会引起动力总成类产品内腔的工作介质外泄,从而因功能失效造成严重的质量问题。从回转密封表面微观结构的形貌特征出发,对工作介质外泄成因做了说明,描述了利用表面轮廓仪、悬线法及白光测量等3种检测方案用于评定回转密封面螺线状态的测量方法。

基于回转面螺线纹理构造缺陷的质量检测模式

从回转密封表面微观结构的形貌特征出发,对轴类零件回转面的微观构造缺陷有可能引起动力总成类产品内腔的工作介质外泄,从而导致因功能失效而造成严重的质量问题做了详细说明,并着重描述了利用精密的表面轮廓仪,简单实用的悬线法以及白光测量等三种检测方案。

变截面舵面结构全场瞬态变形测量及振动特性分析

搭建了一套全场非接触应变测量系统,对变截面舵面结构受随机载荷激励作用下的变形及振动特性进行实验研究;实验以2A12铝合金材料制成的变截面舵面结构为试验对象,采用高分辨率的相机记录舵面结构全场清晰的散斑图像,然后利用三维数字图像相关方法对其结构表面的连续变形进行直接测量,同时利用傅里叶变换对采集到的散斑图像进行振动特性分析,获得变截面舵面结构的模态频率和模态振型;为验证非接触测量得到的振动特性结果的准确性,用小质量加速度传感器得到的振动响应信号进行对比;试验结果表明,在0~500 Hz的测试频段内,三维数字图像相关方法辨识变截面舵面结构前三阶模态参数与加速度传感器测量结果非常吻合,前三阶固有频率误差在2%以内,阻尼比误差在6%以内,前二阶模态振型均为弯曲模式,第三阶模态振型为弯曲扭转耦合模式,验证了三维数字图像相关的全场振动测量技术的有效性,为高温环境及非线性变截面舵面结构非接触振动测试提供依据。

电渣熔铸钢水液位检测新方法——测重法

挤拐是电渣熔铸曲轴一步整体成型的工艺特点,而钢水液位的检测是实现挤拐的基础.本文在大型电渣 熔铸机中采用测重法来实现钢水液位的检测,同时也实现了挤拐时机的检测.

铁路钢轨冻胀仿真分析与试验研究

针对寒区钢轨冻胀高度测量问题,通过仿真计算及实验分析验证应变电测法对钢轨冻胀高度进行测量的可行性。寒区铁路由于冬季路基冻胀导致钢轨产生几何变形,出现钢轨鼓包等类余弦冻胀现象。冻胀高度过大会增加轨道受力且加剧轨道状态恶化。铁路养护部门需在冻胀期内对钢轨冻胀高度进行及时准确地测量,以掌握钢轨冻胀情况并适时调整轨道结构,保障轨道及列车通行安全。传统的人工测量方式对作业时间及人员技术要求较高。基于上述背景,通过ANSYS有限元软件仿真分析了无缝钢轨锁定条件下的冻胀高度与冻胀应变的变化规律,提出了利用应变电测法测量钢轨冻胀高度的方法。建立了钢轨冻胀实验平台,利用液压装置模拟钢轨冻胀,钢轨受力测量装置对钢轨冻胀应变进行测量。根据钢轨冻胀高度与冻胀应变的曲线关系,证明了应变电测法可对钢轨冻胀高度进行测量。通过此种方法可实现对钢轨冻胀高度的无人、实时测量。

三种方法测定金属薄板塑性应变比值的结果比较

分别采用半自动、全自动以及光学非接触式引伸计三种不同的方法,测定了四种不同厚度规格的DC03冷轧薄板的塑性应变比(r)值,将三种方法测定得到的试验结果进行比较,发现存在较大差异,进而分析了造成差异的原因。结果表明:半自动法测定的r值与光学非接触式引伸计法测定的r值较接近,试验结果具有较高的可靠性和重现性;而全自动法测定r值的可靠性和重现性却较差,主要是由于横向引伸计自动测量系统对横向变形量的测量不稳定,存在较大的测量误差;因此测定金属材料塑性应变比r值应优先用采用光学非接触式引伸计法,在手工装卸引伸计测定情况下,应优先选用半自动方法。

超超临界机组主蒸汽管道用P92钢热压弯头应力试验分析

采用电阻应变测量法对超超临界机组主蒸汽管道用P92钢90°热压弯头进行了内压作用下的应力试验,对弯头各部位缺欠所产生的等效应力与弯头应力分布的相关性进行了分析。结果表明:该弯头在内压作用下,环向应力最大位置位于弯头内壁内弧面中心线处,轴向应力最大位置位于弯头内壁外弧面中心线处,弯头各部位缺欠所产生的等效应力与弯头的主应力分布呈正相关,且同一缺欠在弯头不同部位的危害性不同,进而为同类弯头的产品质量控制及在役弯头针对性质量检测提出了建议。

某退役辐照装置储源井钢件表面沾污测量

利用物理测量及擦拭法对某退役辐照装置储源井钢件进行表面沾污测量及结果验证,结果表明,本次测量中两种方法测量结果基本一致。物理法受测量物体自身结构及尺寸的影响导致测量结果存在误差,擦拭法要保证较高的去除因子。擦拭法可对物理法测量结果进行验证。

隧道型钢钢架应力量测方法

介绍了采用钢弦式表面应变传感器、千分表和钢筋应力传感器量测隧道型钢拱架应力的方法及其优缺点;采用力学计算和数值模拟的方法,对比分析了钢弦式表面应变传感器和钢筋应力传感器量测隧道型钢拱架变形(或应力)存在的差异。研究结果表明:千分表法量测的型钢拱架变形存在一定的误差,因为量测的是圆弧拱弦的变形,而且探头的安装比较烦琐,不便测试,对施工的干扰较大;钢筋应力传感器量测的型钢拱架变形并不是型钢拱架本身受力的变形,因为钢筋应力计焊接后对所测部位的型钢拱架起到了加固作用,力学计算结果表明:其所量测的变形值是型钢钢架和钢筋应力计两者共同受力产生的变形值。有限元模拟结果表明:由于钢筋应力计的存在,增加了型钢拱架的截面面积,使得型钢拱架在焊有钢筋应力计部位的轴力减小了20%左右;弯矩减小了10%～20%左右;钢弦式表面应变传感器能够比较真实地反映钢架的应变和受力,具有现场操作快捷、长距离测试方便、精度和灵敏度高、长期稳定性好等特点。推荐采用钢弦式表面应变计量测型钢拱架应力。

基于盲孔法的高强焊接圆钢管表面残余应力试验研究

为研究高强焊接圆钢管残余应力分布模式,基于盲孔法对21个高强焊接圆钢管的5个外表面、1个端部内表面纵向残余应力分布进行测量;对盲孔法应变释放系数A、B进行平面试验及平面有限元标定,验证有限元标定的可靠性;进行柱面有限元标定并依据形状改变比能修正法对试验测量结果进行塑性修正,提出埋弧焊接、高频焊接圆钢管外表面纵向残余应力分布模型。研究结果表明:柱面有限元模型可弥补应变计弧面形状造成的误差,与平面试验标定结果相比,对于截面规格为Ф325×8的埋弧焊接圆钢管标定系数A误差可达6.1%,对于截面规格为Ф356×10的埋弧焊接圆钢管,标定系数B误差可达5.0%;与平面有限元模型标定结果相比,由柱面标定得到的应变释放系数A随直径增大而减小、系数B随直径增大而增大,并逐步趋近于平面标定结果。沿着焊接方向1/4、1/2、3/4柱高截面最大纵向残余应力数值相近,最大残余拉、压应力分别为0.96f_(y)、-0.27f_(y)。高频焊接圆钢管端部内表面与外表面残余应力分布模式不同,外表面以残余拉应力为主且最大为0.46f_(y),内表面以残余压应力为主且最大为-0.37f_(y)。提出的纵向残余应力分布模型与实测数据吻合较好。