台风环境下配网用玄武岩纤维复合横担结构选型及力学特性仿真研究

首先,根据区域台风历史极限风速修正了横担应用的气象条件,从理论上分析了风吹导线、风吹横担以及断线工况下风荷载数值以及断线张力大小;然后,针对各地区情况设计了4种矩形截面的横担,并通过受力分析确定了芯棒的最优截面;最后,利用仿真软件分析了结构的应力、应变特性。在极限台风风速60 m/s条件下,推荐使用规格为34 mm×54 mm的复合横担芯棒截面。在风以极限风速吹扫导线工况下,最大弯曲应力产生于芯棒与中央金具上边缘相接处,数值为121.76 MPa;此时,芯棒截面最大剪切应力为40.502 MPa,位于芯体与中间金具相接的下边缘。以上结果满足芯体的弯曲以及剪切应力要求。若考虑平均台风风速24.7 m/s,则推荐复合横担芯棒截面尺寸采用28 mm×42.5 mm规格。该研究结果可为玄武岩纤维增强复合横担的结构优化以及应用提供参考。

新旧规范对早期广播电视发射塔安全评估探讨

国内部分早期广播电视发射塔已服役近30年,出现螺栓松动、构件腐蚀等现象需对其进行安全评估。然而经过近半个世纪的发展,《高耸结构设计标准》关于风荷载的分项系数、重现期、风压高度变化系数、风振系数、体型系数等均有所改动。本文对比《高耸结构设计规范》GBJ 135—90、GB50135—2006、GB 50135—2019中风荷载计算方法的差异,并以东吴塔为研究对象,分别采用新旧规范计算结构风荷载,对结构进行受力分析,分析构件应力比的变化。结果表明,新规范计算所得风荷载是旧规范的0.83~1.1倍。新旧规范东吴塔总风荷载变化不大,约2.7%,但在风荷载及分项系数二者共同影响下,构件最大应力比为0.985,增幅达15%,虽然满足规范应力比小于1.0的要求,但仍需定期对结构进行检测,以防结构出现破坏。

用于壁面切应力测量的微传感器设计

壁面切应力的测量是流体动力学领域中一项非常重要的测试任务,采用MEMS技术设计、加工的微型切应力传感器能够为壁面切应力的测量提供新的手段。微传感器设计过程中推导其浮动单元线性位移与弹性梁宽度的关系,通过限位装置提高了微传感器的抗过载能力。有限元仿真结果与试验模态分析的最大偏差为8.2%,表明仿真过程中对结构进行的简化以及单元的选取是合理的。加工过程中,采用等离子刻蚀工艺形成传感器的结构,湿法刻蚀工艺完成浮动单元的释放,所加工传感器的整体尺寸为3.4 mm×2.5 mm×0.6 mm。开发了一种封装结构实现传感器与壁面的平齐安装。风洞试验结果说明在0～30 m/s风速范围内传感器的灵敏度为51.2 mV/Pa,该传感器可以用于壁面切应力的测量。

仿粒突箱鲀的起重机箱梁风荷载减载设计方法

风荷载是起重机大车运行时的重要载荷,主梁作为起重机的主要挡风构件,针对主梁的减载设计可以有效地降低起重机运行能耗,本文以粒突箱鲀的结构为启发,探究起重机箱梁风荷载的仿生减载设计方法.首先运用灰度转换、二值图像转换及边缘检测方法提取箱鲀鱼嘴特征廓线,获得以箱梁特征高度为设计变量的仿生设计模型,然后通过箱梁迎风面附着轻质材料的方式实现传统起重机箱梁的仿生设计,并运用计算流体力学软件(FLUENT)对仿生设计进行评估.研究结果表明:以某40 t集装箱起重机箱梁为例,采用聚苯乙烯泡沫作为轻质贴附材料的仿生箱梁较传统箱梁结构风阻减小65.77%,而仿生贴附结构仅使箱梁增重2.28%;仿生箱梁的流线外型减轻了由迎风面处边界层分离带来的流场扰动,降低了结构的气动力脉动值,提高了起重机在风场中运行的平稳性.

大电机主绝缘老化试验系统和试样设计

分析了大电机主绝缘在运行过程中产生老化的机理 ,确定了电、热和机械应力各因子老化试验的参数 ,建立了多因子老化的试验模型 ,研制开发了电 -热 -机械应力三因子联合老化的试验系统 ,设计了分段处理试样制备方案。经模型线棒的老化试验验证 ,在不同老化因子作用下局部放电的放电量、放电次数和放电脉冲分布等参量都有不同的变化规律。结果表明 ,三因子联合老化试验系统能满足研究大型发电机主绝缘在多因子联合作用下的老化规律和评估其剩余寿命的试验要求。

未知集中荷载和风荷载共同作用下的结构识别问题研究

对同时作用有未知集中荷载和未知风荷载的剪切型结构的参数识别问题进行了研究。首先提出了直接消去法以解决顶部作用有集中未知荷载时程的剪切型结构的识别问题。对于仅作用未知风荷载的情况,使用简洁的直接代入方法识别结构参数。继而对同时作用有以上两种未知荷载的情况进行了研究。当相邻层的风载时程在时域上完全相关的假定成立时,结合直接消去法和直接代入法在识别出所有结构参数蹬同时反演出未知的集中荷载时程和风荷载时程。文后以文章的最后用仿真算例验证了所提算法的正确性,并对测量噪声对识别结果的影响进行了讨论。

风荷载作用下超高层建筑脚手架立杆稳定性研究

目的研究风荷载对超高层建筑脚手架稳定性的影响,完善结构设计理论。方法通过数理分析,优化风荷载计算公式,并以实际工程算例进行校核;计算、分析风荷载对不同支设基准面(距地面高度大于100 m)、不同搭设方式超高层建筑脚手架立杆附加轴力的影响幅度及变化规律。结果笔者提出简化的风荷载计算方法与现行规范相比,超高层风荷载附加轴力对脚手架立杆轴力增幅影响超过10%。结论与普通脚手架设计相比,超高层建筑脚手架设计应进一步考虑高空风荷载附加轴力的影响,加强构造措施,以保证架体稳定性。

圆柱螺旋弹簧设计中的几个问题

总结了一些国标中弹簧材料抗拉强度的函数规律，并给出了回归公式。以公式化的形式给出了许用剪应力的更合理的数值。同时给出了弹簧重量最小时旋绕比值计算的简单的显函数公式。提出了圆柱螺旋压缩弹簧节距的确定原则和新的计算方法。上述一些结果亦有利于计算机辅助设计和优化设计。

三维风场各分量对定日镜动态响应的影响研究

针对定日镜抗风设计过程中仅考虑纵向风而忽略竖向风和横向风对结构响应的问题,提出利用不同方向上的脉动风压功率谱和AR模型进行三维脉动风场的时程模拟,并将平均风荷载和脉动风荷载共同作用在建立的定日镜有限元模型上,通过对5种典型位置状态下定日镜的动力特性和风致动态响应分析得到风场各分量荷载对结构的影响。研究结果表明:在定日镜前5阶自振频率范围内,竖向和横向脉动风可能会引起结构的共振响应;定日镜在工作位置时的位移风振系数较小,可以仅考虑纵向和竖向风对其动态响应的影响;定日镜在避险停放位置时的位移风振系数较大,需同时考虑纵向、竖向和横向风对其动态响应的影响。

绕组设计参数对电力变压器抗短路能力的影响研究

电力变压器在制造过程中,其绕组设计参数由于种种原因会出现一定的误差,影响变压器的抗短路能力。基于蒙特卡洛模拟理论,分析了绕组设计参数服从正态分布下的电力变压器内绕组辐向受力与临界失稳强度的分布特性。根据应力-强度干涉模型,改进了传统的电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法。结果表明,绕组设计参数的误差范围与电力变压器内绕组辐向抗短路能力的可靠度关系紧密,误差范围愈大,可靠度就愈低,反之,其可靠度愈高。

海上风电预应力锚杆笼基础结构设计方法研究

针对海上风电机组基础承台结构中的锚杆笼新型结构,运用相应的力学方法,提出并改进了对法兰、灌浆层、承台和锚固底板的理论计算方法,并采用有限元仿真模拟计算对理论计算进行了对比验证。结果表明,提出的理论计算方法能够较为准确地计算法兰、灌浆层及承台的应力;对锚固底板,相较于以往经验提出的固结梁和悬臂梁的计算方法,采用弹性地基梁计算方法更接近实际的应力;同时也研究了锚固底板尺寸对底板本身、法兰及灌浆层应力影响,优化了锚固板尺寸,为实际工程提供了参考。

风力机复合材料叶片流固耦合分析

为了给风力机叶片优化设计及研发工作提供准确的数据,减少成品的开发周期,降低成本,并保证风力机的安全运行,提出一种针对铺层后风力机风轮及叶片并利用ANSYS Workbench进行单向流固耦合分析的方法.主要在传统翼型NACA4412模型下进行叶片建模改进,应用铺层设计把叶梢、叶根、展向等改成渐变式厚度并进行流固耦合分析.数值模拟结果表明:叶片在风速13 m/s时叶尖部分压力最大,此时叶片弦长及其厚度处于最小状态,叶片中部靠近叶片前缘的位置为应力最大处.

龙滩升船机塔柱抗风设计初步研究

文章结合工程的实际情况,采用极值Ⅰ型概率分布模型确定升船机的设计风速及设计风压,对龙滩升船 机塔柱结构抗风初步设计进行进行分析研究,为结构后期的抗风设计提供必要的设计依据。

超大跨度干煤棚结构选型研究

通过多种结构方案的比较,研究了200m以上超大跨度干煤棚结构的设计选型,得出超大跨度干煤棚的适宜结构形式。依据国家规范及建设方使用功能要求,确定干煤棚结构的荷载作用和设计控制指标要求,在此基础上对结构进行设计选型。通过多种方案比较确定预应力拉索形状、预应力施加控制原则及最优柱距;最后通过存煤效益比较,得出最优跨度。结果表明:大跨度索拱桁架结构的各项技术经济指标均表现良好,适宜在200m以上跨度的干煤棚结构中采用。

风力发电机无张力灌注桩基础数值分析

无张力灌注桩基础是一种新型的风机基础型式,特别适用于湿陷性黄土的地质条件,相对于传统基础,优化了结构型式、降低了造价。结合红寺堡风电场风机基础设计,通过有限元分析的方法,建立无张力灌注桩风机基础的有限元分析模型,对极端工况下基础的应力、位移、地基应力与沉降等进行了计算分析,为完善风机基础结构设计提供了依据,可供同类地质条件下风机基础结构的优化设计参考借鉴。

港珠澳大桥珠海口岸交通中心结构设计

本文介绍了港珠澳大桥珠海口岸交通中心的基础及上部结构设计。由于项目靠近大海及位于人工岛上,针对负摩阻力、不均匀沉降、海水腐蚀、地下室超长等提出了相应的解决措施。地上结构采用预应力混凝土框架结构、屋盖采用双层空间网架+单层网格的大跨度空间钢结构,对主体结构的抗风性能、抗震性能及温度应力进行了分析。分析表明,结构受力性能满足规范要求,可供类似项目参考。

驳船钢丝绳质量改进

驳船钢丝绳使用中易出现早期压扁与断丝,原因是其在无绳槽卷筒上多层缠绕时不能整齐排列。提高驳船钢丝绳使用寿命的措施:尽可能消除捻制应力,重视钢丝绳生产过程中的润滑,控制钢丝绳实际直径,采用压实股钢芯等。采取相应预防措施后,钢丝绳质量得到改善,达到国际先进水平。还需要进一步研究钢芯参数合理设计与钢丝绳紧密捻制技术。

高层楼上移动通信铁塔受力分析与设计

本文以承德电信枢纽楼上33m移动通信铁塔为例,详细分析了铁塔在风载及自重作用下的受力情况及设计方法。

幕墙系统中结构胶计算方法和设计概念

介绍了幕墙系统结构胶宽度的基本计算方法,并在此基础上提出几种复核计算方法,有效减少了结构胶的宽度,应用实际工程可减少材料浪费。

基于通用翼型的小型风力机叶片结构设计与性能分析

以风力机的通用集成翼型为对象,分析了通用翼型升力系数、升阻比等气动性能。选取了自主设计的相对厚度为18%风力机通用翼型,完成了小型风力机叶片的气动外形设计。以修正的风力机风轮空气动力学模型为基础确定了叶片弦长以及扭角的分布。根据叶片的形状参数,完成了叶片的三维实体以及有限元模型的建立,应用ANSYS软件分析了叶片的结构强度性能。采用玻璃纤维材料,完成了叶片的加工制作。对制作完成叶片进行了风轮的组装,测试分析了组装风轮的输出功率特性。研究结果为风力机叶片的设计制造提供了理论支持。