拉杆式独立悬架刚度传递比解析与优化

针对大学生电动方程式赛车拉杆式独立悬架刚度传递比求解问题,采用虚位移法在双横臂拉杆式独立悬架设计的基础上进行刚度传递比解析。通过悬架拓扑模型,分析推导刚度传递比解析式。运用Adams/car和Adams/insight模块进行数值验证与优化。结果表明,运用虚位移法能够精确求解独立悬架刚度传递比,通过硬点优化可以提高刚度传递比,验证拉杆式独立悬架线刚度具有随轮跳上升而递减的特性。研究结果可以为大学生电动方程式赛车拉杆式或推杆式独立悬架刚度传递比求解提供理论参考。

基于复刚度传递多圈层平面应变模型的桩动力响应研究

在考虑土体非线性情况下,对桩动力特性进行研究。首先,假设土体为黏弹性体,把土体沿径向分为多个圈层考虑土体的非线性,利用平面应变土体模型,结合边界条件对各圈层土体从外至内通过复刚度传递,求得土体与桩接触面上的复刚度,进而推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩振动方程的频域表达式,随后求解得到桩顶的阻抗函数和频率响应函数;然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应;最后,分别对多工况条件下桩顶动力响应进行比较分析,得到由于施工效应影响所导致的桩周土参数变化对桩顶频域和时域响应的影响情况,为采用桩基础的各类工程的抗震设计和桩的完整性检测工作提供新的理论依据。

结构瞬态动力响应分析的刚度方程传递法

对结构在各种激励下瞬态动力响应分析的刚度方程传递法进行了研究.提出了刚度方程传递法(SET),它实质上是普通有限元传递矩阵法(FE TM)的改进及扩展.它有三个方面的优点:1.它将普通FE TM法中状态向量从左至右的传递改变为子结构界面刚度方程从左至右的传递,把子结构传递矩阵的连续相乘改变为子结构界面刚度方程递推传递,从而有效地减小因矩阵多次连续相乘而产生的舍入误差积累;2.克服了普通FE TM法仅适用于链式结构,要求所有结构边界自由度相等的限制,大大扩展了它的适用范围;3.上述方法传递矩阵的尺度是普通FE TM法的一半,从而比普通FE TM法占有较少的存储空间及具有较高的计算效率.该方法与时间积分的Newmark法相结合用于结构瞬态动力响应的分析,数值算例表明它具有较高的计算精确度及计算效率.

弹性元件动刚度测量台架设计及优化

为测量弹性减振元件传递动刚度,基于ISO 10846系列标准中的间接法测量原理,设计弹性减振元件传递动刚度测量台架;针对给定的有效测试频率上、下限确定阻滞质量块;基于有效测试条件,得到解耦弹簧选取依据。利用建立的台架试验研究某型挠性接管传递动刚度,测量结果在200~300 Hz频段内出现非正常波动。建立测量台架的有限元分析模型,数值研究表明,该波动是由于阻滞质量块与解耦弹簧之间的整体式过渡板存在局部模态。因此,对测量台架进行优化设计,结果表明,采用非整体式过渡结构可有效消除测量台架对测试结果的影响。

双横臂独立悬架传递比解析计算与分析

双横臂独立悬架的传递比,不能简单归结为杠杆比,而是包括行程传递比、载荷传递比和刚度传递比。文中推导了各传递比的解析求解公式,并利用多体动力学模型结合实例进行分析;从结果曲线可知:随着车轮从相对车体最低位置到最高位置运动,行程传递比呈单调递增趋势,载荷传递比和刚度传递比呈单调递减趋势。

裹覆隔振层的实心桩纵向振动特性研究

为分析实心桩裹覆隔振材料后的纵向振动特性,基于Rayleigh-love杆件模型和Novak平面应变理论,综合考虑桩周振动传播介质的径向和纵向非均匀性以及桩身横向惯性效应,建立了桩周振动传播介质-实心桩耦合作用纵向动力阻抗解析模型。利用Laplace变换、复刚度传递和阻抗函数传递法,得到黏性阻尼介质中任意竖向荷载作用下实心桩桩顶动力阻抗的解析解答,并与已有解析解答对比验证其合理性。通过现场试验发现,桩顶动刚度幅值的大小对桩顶动力响应有明显影响,两者之间高度相关。在此基础上,研究了橡胶隔振层不同厚度和纵向深度以及隔振层材料种类变化对实心桩桩顶动刚度的影响。结果表明,在1~80 Hz频段内:(1)随着橡胶隔振层厚度的增加(减小),动刚度幅值曲线会向低频(高频)移动,但整体上厚度变化对特征频率和动刚度幅值的影响较小;(2)随着橡胶隔振层纵向深度的增加(减小),动刚度幅值曲线的振荡幅度和振荡频率也会随之明显提高(降低);(3)当采用剪切模量小于桩周土体的隔振材料时,随着剪切模量的减小,动刚度幅值曲线的振荡幅度和振荡频率也会随之提高;(4)当采用剪切模量大于桩周土体的隔振材料时,随着剪切模量的增大,动刚度幅值曲线的振荡属性基本消失,且整体会出现小幅抬升。

用于电动客车车身正向概念设计的刚度链数学模型

考虑了电动客车质量约2 t的电池舱的强度和车身刚度,采用正向设计方法,进行了客车车身概念设计。用简化几何模型,以梁截面宽度、高度和厚度为设计变量,用半刚性梁单元的传递刚度矩阵法,建立了车身刚度链数学模型。以车身轻量化为目标函数,以车身动静刚度、固有频率和电池舱局部强度为约束条件,运用遗传算法,优化求解。对于标杆车车身的动静刚度与电池舱局部强度,将本模型的计算结果与有限元模型相应的计算结果进行对比分析。结果表明:优化后模型提高了扭转刚度、一阶固有频率,降低了弯曲刚度、车身质量、弯曲工况下和扭转工况下的电池舱应力。因而,本车身刚度链数学模型设计方法是可行的。

考虑竖向波动效应的径向非均质黏性阻尼土中管桩纵向振动响应研究

基于黏性阻尼土体三维轴对称模型,考虑桩周土体竖向波动效应和施工扰动引起的径向非均质性,将桩简化为等截面弹性体,通过建立管桩-土体体系纵向耦合振动简化分析模型,采用Laplace变换和复刚度传递方法,递推得出桩周、桩芯土体与桩体界面处复刚度,进而利用桩-土完全耦合条件推导得出桩顶动力阻抗解析解答,且将所得桩顶动力阻抗解答与已有相关解答进行退化验证其合理性,在此基础上,通过进一步参数化分析探讨了管桩桩长、桩内径、桩周土施工扰动程度和施工扰动范围对管桩纵向振动特性的影响规律,可为具体工程实践提供理论指导和参考作用。

桩底沉渣对桩的纵向振动特性影响研究及应用

在桩底有限土层采用虚土桩模型情况下,对桩底沉渣对非均质土中桩的动力特性的影响进行了研究。首先,将桩端正下方土体模拟为与桩端完全接触的虚土桩模型;然后,对桩侧土采用多圈层平面应变模型,并考虑其径向非均匀性,利用剪切复刚度传递的方法,递推得到了桩侧土作用在桩身的剪切复刚度,结合得到的剪切复刚度,利用阻抗函数递推方法,递推得到虚土桩顶部纵向振动复刚度,将其作为实际桩底的支撑刚度,求解桩顶频域和时域动力响应函数表达式;分析了桩底沉渣特性对桩的纵向振动特性的影响,得到了桩底沉渣对桩基纵向振动响应影响的规律性。最后,利用本文解对工程桩低应变反射波法实测曲线进行了反演拟合分析。

非均质土中不同缺陷管桩纵向振动特性研究

基于复刚度传递径向多圈层平面应变模型,采用黏性阻尼模型描述桩周土材料阻尼,考虑地基土纵向成层特性,建立径向非均质、纵向成层土中变截面和变模量管桩纵向振动简化分析模型,采用Laplace变换和复刚度传递方法,递推得出桩周、桩芯土体与管桩桩体界面处复刚度,进而利用桩土完全耦合条件和阻抗函数传递性,推导得到变模量和变截面管桩桩顶动力阻抗解析解答,并与已有相关解析解进行退化验证其合理性;通过进一步参数化分析探讨了桩身变模量段、缩颈、扩径及变模量、变截面位置对管桩纵向振动动力响应特性的影响规律,可为具体工程实践提供理论指导和参考作用。

两种径向多圈层土体平面应变模型的对比

针对土体径向非均质性的多弹簧串联的多圈层平面应变模型在严密性及精确度方面存在的不足的情况,提出基于复刚度传递的多圈层平面应变的严格数学力学模型.对多弹簧串联的多圈层平面应变模型和基于复刚度传递的多圈层平面应变模型进行严格的数学论证,论证表明,前者由于数学力学上不严密,无法退化到均质情况下平面应变精确解;而后者由于数学力学上的严密性,可以退化到均质情况下平面应变精确解.分别通过对多工况条件下土体动力响应(土体复刚度)的分析比较,指出前者在只计算低频阶段桩基动力响应的工况能够近似适用,而对需精确考虑阻尼的工况则不适用.

轴对称径向非均质土中单桩纵向振动特性研究

为了分析径向非均质土中单桩纵向振动特性,基于复刚度传递径向多圈层并采用黏性阻尼模型描述桩周土材料阻尼,建立了三维轴对称径向成层非均质土体中桩基纵向振动简化分析模型。采用Laplace变换和复刚度传递方法,递推得出桩周土体与桩体界面处复刚度,进而利用桩-土完全耦合条件推导得出桩顶动力阻抗解析解,并将所得解退化到均质土情况,与已有解答进行比较验证其合理性。在此基础上对桩基纵向振动特性进行参数化分析,计算结果表明:桩周土体阻尼系数、桩底土阻尼因子仅对桩顶动力阻抗曲线振幅有较明显的影响,而桩底土刚度因子对桩顶动力阻抗曲线振幅及共振频率均有显著影响;桩周土软(硬)化程度越高(低),桩顶动力阻抗曲线振幅越大(小);桩周土软(硬)化范围越大,桩顶动力阻抗曲线振幅水平越高(低);但桩周土软(硬)化程度、软(硬)化范围对桩顶动力阻抗曲线共振频率影响则可忽略。

三维非均质土中粘弹性桩-土纵向耦合振动响应

在考虑土体三维非均质性情况下,对变截面粘弹性桩的动力特性进行研究。首先,结合边界条件,利用复刚度传递平面应变土体模型求得纵向不同性质桩侧土层的复刚度,进而对各段变截面桩身从下往上逐段推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩基振动的频域响应解析解;然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应半解析解;最后,研究分析桩土参数对桩顶动力响应的影响,得到了桩顶频域和时域响应的规律性,为桩基础的抗震设计和桩的完整性检测工作提供新的理论依据。

考虑成桩效应时径向非均匀饱和土体的动力扭转阻抗研究

基于Biot动力固结理论,研究桩周径向非均匀饱和土体的扭转振动问题。首先,将径向非均匀土体分为内部环形扰动区域和外部半无限大未扰动区域,并进一步将内部扰动区域土体分为多个薄层同心圆环区域。然后,在平面应变条件下推导得到饱和土体受谐和扭转荷载作用的动力控制方程,并求得土体扭转振动位移形式解。进一步结合径向土层之间的边界条件和衔接条件,采用剪切刚度传递的方法,得到土体的扭转阻抗。最后,在低频范围内分析成桩施工导致的桩周土体参数变化对土体扭转阻抗的影响,并将该解与现有解进行对比。结果表明,(1)土体硬化程度越大,土体扭转阻抗的刚度和阻尼部分越大;(2)土体软化程度越大,土体扭转阻抗的刚度和阻尼部分越小;(3)在2倍桩径范围内,内部区域宽度越大,硬化土体扭转阻抗的刚度部分越大,软化土体扭转阻抗的刚度部分越小;(4)当激振频率较小时,内部区域土体材料阻尼对土体扭转阻抗的刚度部分基本没有影响。

基于扩散虚土桩法的大直径桩纵向振动研究

在考虑大直径桩尺寸效应及桩端土应力扩散效应情况下,进行了非均质土中大直径桩的纵向振动研究。利用Rayleigh-Love杆理论,考虑大直径桩桩身的横向惯性效应;引入扩散虚土桩模型模拟桩端土对桩身的支承作用;桩侧土考虑径向非均质,采用复刚度传递多圈层平面应变模型——以此建立桩-土耦合振动系统的简化模型。结合边界条件、初始条件和连续条件,推导得出大直径桩桩顶速度的频域解析解和时域半解析解。通过各种工况下相关参数对桩顶动力响应的影响分析,得出非均质土中大直径桩的振动规律。

考虑横向惯性下填砂竹节管桩纵向振动特性

为研究填砂竹节管桩这一新型复合桩基的纵向振动特性,基于复刚度传递理论,采用多圈层平面应变模型模拟桩周介质的双向非均匀性,在考虑横向惯性效应和桩身阻尼的情况下,结合拉式变换及其逆变换求得桩顶阻抗解析解及桩顶速度时域响应半解析解,并利用已有解验证了本文所得解的合理性.经参数影响分析发现,桩周填砂层性质对复合桩基的动刚度和动阻尼影响较大.所建模型和所得结论为闭口填砂竹节管桩的设计施工及低应变检测提供了理论依据.

双向非均质黏性阻尼土中桩基扭转振动频域阻抗解答与分析

基于三维连续黏性阻尼介质理论和径向多圈层复刚度传递模型,综合考虑桩周土径向非均质效应和纵向成层性,建立双向非均质土体中桩基扭转振动简化分析模型。采用拉普拉斯变换和复刚度传递法求解得出土体位移形式解,进而利用桩‑土耦合条件将该形式解耦合进桩身动力平衡方程中,并通过扭转阻抗传递法推导得出桩顶扭转阻抗解析解答。将该解退化并分别与均质土及径向非均质土中的解答进行对比验证其合理性。在此基础上,通过参数化分析探讨了桩周土施工扰动程度和扰动范围、扩颈及缩颈缺陷对桩顶扭转阻抗的影响规律,可为具体工程实践提供理论指导和参考作用。

径向非均质黏性阻尼土中管桩纵向振动特性

为分析施工扰动对管桩纵向振动特性的影响,发展建立了基于复刚度传递径向多圈层平面应变模型黏性阻尼土中管桩-土体纵向耦合振动模型.利用拉普拉斯变换和径向复刚度传递,得到桩芯土与桩身界面处的复刚度,并利用桩土界面上位移连续、力平衡条件推导得出桩顶动力阻抗的解析解,通过进一步参数化分析分别探讨桩长径比、桩内外径比、桩身弹性模量、土体黏性阻尼系数、桩周土施工扰动程度和扰动范围对桩顶纵向振动特性的影响规律.结果表明:管桩桩长增加使得桩顶动力阻抗曲线振幅和共振频率降低;桩芯土体对桩体可以起到减震作用;桩顶动刚度和动阻尼曲线振幅随施工引起桩周土软(硬)化程度增加而减小(增大);管桩桩顶动力阻抗振幅水平随施工扰动引起桩周土体软(硬)范围增加而增大(减小),此种影响仅在近桩小范围内较为明显,超出该范围即大幅衰减至稳定;当施工扰动较明显时,在管桩纵向振动特性分析中宜考虑此种桩周土体径向非均质性的影响.

考虑沉桩挤土效应的楔形管桩纵向振动特性

为促进楔形管桩在工程中的应用,基于剪切复刚度传递方法研究考虑沉桩挤土效应的楔形管桩纵向振动特性。首先,根据楔形管桩特殊的桩身结构并考虑桩周土的成层性,将桩-土体系沿竖向划分为若干段,进一步将桩周土沿径向划分为若干环形圈层以考虑沉桩过程中的挤土效应导致的土体径向非均质性;逐圈层求解土体动力平衡方程并通过相邻圈层间剪切复刚度的传递得到桩-土界面的剪切复刚度,求解桩的动力平衡方程,并结合Laplace变换和阻抗函数递推的方法,得到楔形管桩桩顶复阻抗频域响应解析解;通过与已有解答的对比证明了本文解的可靠性,在此基础上,分析了楔形管桩桩身参数及沉桩过程中的挤土效应对低频范围内桩顶复阻抗的影响。

双向非均质黏性阻尼土中管桩纵向振动特性

管桩施工会使土体产生扰动,从而引起桩周土体沿桩基径向的不均匀性,为同时考虑桩周土体此种径向非均质效应和纵向成层特性对管桩纵向振动动力阻抗的影响规律,提出基于土体黏性阻尼的多圈层平面应变模型,建立双向非均质土中管桩纵向振动简化分析模型,利用拉普拉斯变换和阻抗函数的传递性,推导得出管桩桩顶动力阻抗解析解答,计算结果表明,纵向软硬夹层对一定低频区间内动力阻抗曲线振幅水平影响显著,夹层越软(硬),共振频率处对应的动力阻抗曲线振幅水平越高(低).施工扰动引起桩周土径向非均匀性对管桩桩顶复刚度曲线影响显著,在对管桩进行纵向振动特性分析时宜采用双向非均质黏性阻尼土-管桩相互作用模型推导所得解析解答更为合理.