悬架弹性元件最佳刚度分布的工程设计方法

基于车辆系统动、静力学分析及优化设计原理,提出了一种旨在揭示汽车悬架弹性元件最佳刚度分布的工程设计新方法,可确定满足整车平顺性和操纵稳定性协调设计要求的悬架弹性元件的刚度特性,从而为弹性元件的结构优化设计提供了目标依据,并通过一个工程实例验证了所提方法的有效性。

悬架侧倾刚度分布对车辆瞬态响应的影响分析

建立ADAMS/Car整车仿真模型并试验验证,在此基础上,以汽车因数T.B.为车辆瞬态特性的评价指标,以弹簧刚度和稳定杆直径为变量进行正交试验设计,仿真出不同侧倾刚度分布对应的车辆瞬态响应。最后,应用线性回归分析方法,得到瞬态特性与设计变量之间的回归方程,并分析了设计变量之间的交互作用影响,为车辆侧倾刚度的匹配提供了重要依据。

斜拉翼结构刚度分布与重量特性

多学科优化设计的研究结果表明,斜拉翼在不增加悬臂翼结构重量的情况下能显著提高展弦比和降低诱导阻力,使得斜拉翼飞机整体性能明显优于悬臂翼设计。但这些研究没有对支撑结构与主翼之间采用何种联接型式给出相应的讨论,也未对机翼刚度布局情况给出相应参考,不利于飞机总体布局方案的选择。本文从力法入手,用四板模型简化斜拉翼结构剖面,给出常见斜拉翼和其支撑结构的刚度布局和联接形式以及结构重量遗传算法寻优的相关结果。结果表明,以铰链方式联接支撑结构与联接段结构的斜拉翼结构布局方式有最好的重量特性。

考虑荷载分布模式的弯剪型结构最优刚度分布解析研究

如果结构在外部激励下产生均匀损伤或均匀变形,则可避免出现薄弱层且可提高承载能力和安全性,以此为目标进行结构优化具有重要意义。将弯剪型结构简化为连续变截面悬臂杆,假定结构截面函数具有自然指数型和幂函数型等形式,将地震和风荷载等外部激励等效为均布、倒三角和惯性相关等三种荷载分布模式。根据均匀变形准则将结构绝对位移曲线关于高度的二次导数为零作为优化目标,建立结构连续化位移方程并进行优化求解,获得了考虑荷载分布形式的弯剪型结构最优刚度和截面分布解析解。理论和数值分析结果表明:截面按幂函数变化的结构能够实现均匀损伤,不同荷载分布模式下的最优刚度或截面分布有所不同。有限元静动力分析结果进一步验证了解析解的准确性和实用性。

多高层钢框架结构截面最佳剪切和弯曲刚度分布确定及验证

以多高层钢框架结构在地震作用下的层间剪切变形角和弯曲变形角变化率为目标,探讨多高层钢框架结构截面最佳剪切和弯曲刚度分布。将建筑结构简化为竖向悬臂杆,地震作用简化为倒三角形分布荷载。设定悬臂杆沿高度方向层间剪切变形角和弯曲变形角变化率处处相等,反算出悬臂杆截面剪切和弯曲刚度分布,并定义为截面优化剪切和弯曲刚度分布。建立6层钢框架结构算例模型试算,依据截面优化刚度分布公式确定各层的剪切刚度和弯曲刚度;进行弹性时程分析,计算各层的剪切变形角和弯曲变形角变化率;并对刚度进行修正,修正后的截面刚度分布定义为截面最佳刚度分布,验证截面最佳刚度分布理论的合理性。

刚度分布对复杂结构体系抗震性能影响

本文以现行抗震规范要求的限值为参考,通过结构体系刚度大小取值及其合理分配两方面,从理论上分析了刚度因素与结构体系抗震性能之间的关系,之后给出了几点合理化建议。

基于隔震结构Benchmark模型的隔震层刚度分布分析研究

在隔震结构Benchmark模型的基础上,建立了相应的动力反应计算方法及计算程序,并在理想化隔震层刚度布置的情况下研究了隔震层水平刚度分布对基础隔震结构地震响应的影响。通过针对Benchmark模型设计的3种隔震方案的计算结果比较表明:当隔震层刚度中心靠近结构质心时,能显著降低结构的扭转反应,但同时增大了水平位移分量。文中在隔震结构Benchmark模型上建立的计算方法和结论为隔震体系计算和隔震方案设计提供了可靠的依据和途径。

城市轨道交通线路道岔区轨道刚度分布特征及均匀化研究

为了得出城市轨道交通无砟轨道岔区竖向刚度的分布规律,建立了道岔区轨道结构刚度有限元计算模型。模型中考虑了钢轨抗弯刚度、扣件刚度、基础刚度和滑床台、间隔铁、顶铁及辙叉区护轨等因素的影响。计算了铺设在整体道床上的9号固定辙叉道岔的整体刚度。仿真计算结果表明:道岔整体刚度沿线路纵向存在很大差异,其中辙叉范围刚度最大,转辙器范围刚度次之;非基本轨与基本轨整体刚度比最大约1.78,非基本轨整体刚度纵向变化率最大约188%。为消除铺设在无砟轨道上的道岔刚度不平顺,提出了相应的刚度均匀化方案,可大幅缓解岔区轨道刚度的不均匀现象。

基于能量法分析考虑纵向刚度分布的钢-混组合梁自振特性

对于考虑剪力键纵向分布不均匀或梁体变截面的钢-混组合梁,为了分析其自振特性,基于Hamilton原理并利用分区变分法,建立了考虑相对滑移影响的钢-混组合梁运动控制微分方程。给出了简支-简支、固支-自由、固支-简支和固支-固支等四种常见边界条件下自振特性的计算方法。以两孔考虑纵向刚度分布的钢-混组合梁为例,计算了其基频和一阶振型,并与ANSYS软件数值分析和实验测试结果进行了对比分析。结果表明,三者结果基本一致,说明该研究的方法可以用于分析考虑纵向刚度分布的钢-混组合梁自振特性。

基于截面最佳刚度分布钢框架结构抗震设计方法研究

针对平面和竖向均规则、对称的钢框架结构,基于截面刚度最佳分布,提出一种抗震设计方法。首先,将钢框架结构简化为竖向悬臂杆,并设定其层间剪切变形角和弯曲变形角变化率在竖直方向上为定值,依据变形与内力的关系,确定截面刚度的最佳分布。其次,基于截面刚度最佳分布,通过分析截面刚度与截面尺寸之间的内在联系,确定计算单柱截面面积的方法 -比例法。为简化设计方法,借用6层、9层钢框架算例模型地震反应弹塑性时程分析结果,利用最小二乘法拟合确定钢框架柱截面面积和惯性矩最佳分布,并提出便于工程应用的抗震设计方法。然后,基于本文所提出的抗震设计方法建立10层算例模型,选取4条地震波对其进行地震响应弹塑性时程分析,结果表明各层弹性和塑性层间位移角分布均匀且符合抗震规范要求。最后,通过10层算例模型的层屈服剪力系数与最佳层屈服剪力系数的对比,验证了上述抗震设计方法的合理性与可行性。

双筋矩形混凝土墩柱开裂刚度分布特性分析

以双筋矩形混凝土墩柱构件为对象,从基本的力学概念出发,运用无量纲分析方法,讨论构件在弹性范围内受弯开裂时的截面受压区高度与刚度分布特性。以此为基础,从理论上提出混凝土受弯构件开裂后弯曲刚度的"三段式"近似模拟方法,对钢筋混凝土墩柱构件等效刚度的相关理论研究及试验研究工作具有一定参考价值。

基于激励-响应的隔振系统刚度分布测试方法

为了提高超精密机电系统的运动精度,隔离环境振动对其运动性能的影响,超精密机电系统广泛应用了高性能的超精密隔振系统。隔振系统通常由若干个性能一致的隔振器组成,如果各个隔振器的性能不能完全一致,则会导致负载的多自由度运动耦合,影响隔振系统的隔振性能。针对该问题,以隔振器等边三角形排布的隔振系统为例,研究隔振系统刚度分布对其隔振性能的影响,通过建立隔振系统动力学模型,得到各种刚度分布情况下特定点的频响曲线,分析曲线随刚度分布变化的规律,提出一种基于激励-响应的隔振系统刚度分布的测试方法。

轮胎的接地印痕与胎冠的刚度分布

轮胎的接地印痕与胎冠的刚度分布阮隆敏（桦林集团有限责任公司１５７０３２）轮胎的胎冠刚度分布对轮胎的各项使用性能影响极大。胎冠刚度分布均匀，可以减小接地面上的压强差，改善轮胎耐磨性能；降低轮胎滚动阻力，减少车辆燃料消耗；还能进一步增强轮胎的直线行驶性能...

梁式结构刚度分布推算方法及其应用研究

服役年限较长的公路桥梁往往会出现混凝土开裂、钢筋锈蚀、预应力缺损等病害而导致梁体刚度衰减,针对梁体的实际刚度分布状况识别问题,根据材料力学及数值分析相关理论,以梁式结构为例结合位移互等定理推导梁体各区段的实际刚度分布公式。建立三轴车辆与单位荷载在移动过桥时的跨中挠度曲线之间的转换关系,进而凭借三轴车辆低速行驶过桥时采集的跨中挠度时程曲线即可推导梁体实际刚度分布状况,分析全桥病害分布及损伤程度。根据该算法编制配套计算软件,通过桥梁刚度分布识别的算例验证了文中方法的可行性。结果表明,由于损伤原因及程度各不相同,梁体实际刚度分布沿纵向变化较大,不宜采用全梁整体刚度作为桥梁损伤评判标准;文中算法得到的全梁实际刚度分布与实际受损情况吻合良好,该方法可快速、真实、可靠地反映在役桥梁整体损伤状况、锁定损伤范围并估算损伤程度。

桥墩刚度分布情况对静力弹塑性分析结果的影响

简要介绍了静力弹塑性分析(Pushover)能力谱方法的原理,并就桥墩刚度分布情况,对静力弹塑性分析结果产生的影响进行了研究。在六种不同的桥墩刚度分布情况下,建立桥梁模型进行了分析。分析结果表明,不同的桥墩刚度分布情况对静力弹塑性分析结果存在较大影响。

简支体系实际刚度分布推算方法

以正确识别简支梁桥实际刚度分布为目标,建立了集中荷载作用下单梁区段刚度与挠度间的关系方程组,结合位移互等定理推导了全梁多区段的实际刚度分布表达式;建立了标准双轴车与三轴车移动过桥时其跨中挠度曲线向集中荷载作用影响线转换的关系方程,从而凭借双轴车与三轴车低速行驶过桥时采集的跨中挠度时程曲线推导简支梁桥纵桥向的实际刚度分布状况,分析全桥实际病害分布范围及损伤程度;编制了配套计算软件,对比验证了桥梁刚度分布识别算例与相关研究资料。研究结果表明:由于损伤原因的多样性及复杂性,简支梁各区段损伤程度各不相同,梁体实际刚度分布沿纵桥向呈非线性变化,不宜采用设计规范提出的全梁整体刚度作为在役简支梁桥运营过程中局部损伤和病害的评判计算标准;给出算法得到的简支梁桥纵桥向实际刚度分布与实际工程受损情况吻合良好,可应用该方法快速、真实、可靠地反映在役桥梁整体损伤状况,锁定简支梁桥损伤范围并正确估算其损伤程度。

刚度不均匀分布的连体结构的抗震性能分析

通过连接体将两个或两个以上的独立塔楼连接在一起,形成连体结构。在地震作用下,塔楼的变形和内力变化复杂,且两塔楼之间的耦联效果显著。本文采用弹塑性时程分析法,研究其在罕遇地震作用下的动力响应,并且通过对不同对称性、平面内不同刚度分布、不同跨度的结构进行弹塑性时程分析,分析结构的对称性、跨度的参数对结构动力响应的影响。

考虑质量和刚度分布的空间结构支承系统简化方法

目前对支承于下部结构的空间结构体系,一般采用上下部结构整体建模的方式计算其地震响应,通常计算量很大,为工程设计带来不便.本文提出一种可考虑质量、刚度分布的下部支承结构体系的简化方法,可应用于体系复杂、扭转显著结构的地震响应分析.通过对某实际结构的计算分析验证,本文方法能大幅减少计算量,结构整体地震响应计算精度满足工程设计要求,但个别构件应力计算精度有待改进.

混合梁斜拉桥钢-混结合段附近区域梁段刚度和承载能力的合理分布研究

为确定混合梁斜拉桥钢-混结合段附近区域梁段刚度合理分布,以石首长江公路大桥为背景,建立全桥空间杆系模型进行结构整体分析,获得了标准荷载组合下钢-混结合段附近区域混凝土箱梁、钢-混结合段及钢箱梁等不同类型梁段中典型截面的内力;编制截面非线性分析程序计算截面的弯矩-曲率-轴力关系,得到了前述3种不同类型截面的抗弯刚度及极限承载力。结果表明:考虑到运营过程中混凝土箱梁截面可能开裂的影响,混凝土箱梁截面的弹性抗弯刚度宜设计为标准钢箱梁截面的2.0~3.0倍;与前后相邻的混凝土梁和钢箱梁相比,钢格室内灌注混凝土后的钢-混结合段,其截面的刚度和承载能力高出较多,使得钢-混结合段附近区域截面刚度、控制点应力及承载能力等沿顺桥向的分布存在较明显的突变,而采用格室内不灌注混凝土的纯钢格室钢-混结合段后,截面的刚度、控制点应力及承载能力均满足结构的受力需求且沿顺桥向的分布较为平顺,具备更好的工程适应性。

高层钢框架结构抗震设计最佳刚度分布研究

通过对5种不同刚度分布的18层多质点系模型及其消能减震结构模型进行弹塑性时程分析,从地震响应和能量耗散的角度,讨论它们的抗震性能,并得出侧移刚度为Ai分布时最佳。建立18层空间钢框架计算模型,利用推覆分析法使楼层侧移刚度大致满足Ai刚度分布,得出结构层数比与梁柱线刚度的分布规律。对该算例模型及其相应的多质点系模型进行地震响应时程分析,并与理想Ai刚度分布多质点系模型的地震响应值对比,研究表明实际结构中刚度为Ai分布是有效可行的。