门机变截面支腿折算惯性矩计算方法研究

门式启闭机是水利水电工程中的重要启闭设备,工程设计中支腿通常采用变截面替代等截面的形式,其结构计算结果为近似解,为了在工程中得到更精确的计算结果,总结研究了5种变截面支腿折算惯性矩计算方法,按照原理将其分成三类,并通过方程式展开推导与讨论得到了折算惯性矩以IZmin、IZmax与系数乘积的关系式;通过工程实例与有限元计算结果对比分析得到5种方法结果的精度。结果显示:主梁跨中弯矩结果都与有限元结果接近,而对于支腿与主梁交接处弯矩、主梁跨中挠度,则几种方法都存在一定误差,《水工建筑物的启闭机械》的方法精度更好;并指出对于门机主框架,评判折算惯性矩方法的精度时,仅考虑主梁跨中弯矩是不够全面的,对于重要的门机,建议应进行有限元计算。

确定截面主惯性轴及主惯性矩的图解法

本文提出了利用图解法——惯性矩圆,计算一对坐标轴绕其原点转动时,截面对于转动前、后的两坐标轴的惯性矩、惯性积之间的转轴公式,并给出了利用惯性矩圆确定截面主惯性轴及主惯性矩的方法。该方法相对于解析解来说,便于理解和掌握。

求解截面主惯性矩的矩阵特征值法

提出求解截面形心主惯性矩的一种新算法,通过构造惯性矩阵,将主惯性矩和主惯性轴的计算归结为矩阵的特征值问题,算法简单,便于应用。

滚珠丝杠横截面惯性矩的精确求解

建立了滚珠丝杠的螺旋面方程及横截面方程，提出一种精确计算滚珠丝杠横截面惯性矩的数值积分法，计算结果表明，传统的简化方法将造成２０％以上的计算误差．还根据精确计算方法所得的结果。

平面对称图形静矩与惯性矩的关系研究

定义平面图形K绕Ox轴、Oy轴的静矩与惯性矩关系系数分别为px、py,通过对矩形、椭圆等典型图形px、py的计算发现,具有双重垂直对称平面图形K存在px=py=常数的关系;通过对等腰三角形、对称四边形等典型图形px、py的计算发现,具有单重对称平面图形存在px=常数1、py=常数2的关系,且在这两种情况下,px、py均具有标度变换不变性等性质。

惯性矩转轴公式的几何法研究

截面的惯性矩(积)是重要的截面参数,是进行工程构件设计的依据。惯性矩(积)转轴公式常用于计算当坐标轴发生旋转时截面的惯性矩(积)、计算主惯性矩,是材料力学的重要知识点。但转轴公式并没有指出最大主惯性矩和最小主惯性矩对应的轴的位置。定义了广义惯性积,重新研究了转轴公式,得出更为直观的转轴公式的惯性矩圆表示方法,该方法简单、概念明确,不失为转轴公式的重要补充。

惯性矩(积)的转轴公式的图解分析

介绍了惯性矩(积)的转轴公式的图解分析方法。

变惯性矩梁变形的近似计算

对于惯性矩连续变化梁的变形计算,给出了一种简便近似的计算方法,以使变惯性矩梁变形计算转化为等惯性矩梁变形计算,从而可以避免积分,直接查表计算,适用范围较广。

基于改进惯性矩算法的冷鲜猪肉新鲜度激光散斑图像检测

为了探究激光散斑技术检测冷鲜猪肉新鲜度的可行性,用660和465 nm 2种波长的激光对宰后24 h的猪肉样本在7 d内的激光散斑图像进行采集。以时间序列散斑(time history of speckle pattern,THSP)图像的惯性矩(inertia moment,IM)作为散斑活性,研究冷鲜猪肉散斑活性随货架期的变化规律。通过分析2种波长不同行的选取对IM值的影响,发现不同波长其奇偶行IM的规律不同,并针对传统IM算法容易出现异常值、稳定性差等缺点提出3点改进:设计排序算法动态选择散斑活性最高峰及周围2个相邻行,依此计算样本IM值;改进共生矩阵的修正矩阵计算方法;改进非零元素偏离对角线距离的计算方法。结果显示,改进方法可以有效地抑制异常值干扰,冷鲜猪肉散斑活性随货架期呈现先上升后下降的变化趋势。根据测得的挥发性盐基氮值(total volatile basic nitrogen,TVB-N)和散斑活性IM值建立猪肉新鲜度等级预测模型,结果显示465 nm波长的激光判别效果要好于660 nm激光,其训练集和预测集的识别率能达到87.5%和89.29%。试验结果表明利用激光散斑技术检测冷鲜猪肉新鲜度的具有可行性。

考虑气动加热和变截面惯性矩的高超声速飞行器建模与分析

由于高超声速飞行器弹性机体/发动机的高度一体化设计,使得此类飞行器的动力学建模与控制较为复杂,而作为控制的基础以及面向控制的总体优化设计都需要建立高精度的动力学模型。首先,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的高超声速飞行器自由梁结构弹性模型,分析了气动加热和变截面惯性矩对飞行器振型的影响,得出了气动加热对振型影响非常小且振型引起的攻角变化很小,变截面惯性矩对飞行器的振型影响较大且振型引起的攻角变化较大的结论。然后,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的自由梁高超声速飞行器动力学模型,对考虑气动加热和忽略气动加热、恒截面惯性矩和变截面惯性矩对应的动力学模型进行了零极点分布对比分析,得出了气动加热对飞行器的纵向动态特性影响很小,变截面惯性矩自由梁对应的高超声速飞行器在特征点处开环不稳定性更大和非最小相位行为约束变弱的结论。

悬索桥钢桁梁断面质量惯性矩简化计算方法

鱼骨单主梁模型是分析大跨度钢桁梁悬索桥抗风性能的常用简化模型.针对由于悬索桥钢桁梁断面杆件众多造成的其扭转质量惯性矩计算繁琐、精度低的问题,提出一种基于均匀附加扭转质量惯性矩前后结构扭转频率的变化计算钢桁梁扭转质量惯性矩的方法,并给出了该方法的理论说明、适用条件等.以一钢桁梁悬臂结构为例进行了数值仿真,结果表明:附加扭转质量惯性矩施加在全截面或上、下弦杆节点,且钢桁梁的长细比L/D≥20时,该方法计算的扭转质量惯性矩有较高的精度.采用该方法计算了多座钢桁梁悬索桥的主梁扭转质量惯性矩,比较了全桁架模型和单主梁模型扭转振动频率,验证了方法的有效性.

板桁梁抗扭惯性矩的计算方法

抗扭惯性矩是考察大跨度板桁梁受力性能的重要参数,但板桁梁精细化的有限元建模分析较复杂,结构模型试验成本较高,简洁可靠的计算分析方法是更好的选择。首先,针对桁架结构,基于剪切刚度相等原则,提出了考虑弦杆框架效应的桁架等效板厚度的解析表达式。其次,考虑桥面板与U肋在水平方向剪切变形的一致性,改进了正交异性板的等效板厚度的计算公式,给出了板桁梁扭转惯性矩的解析公式。最后,以实际板桁梁为例,采用精细化的有限元模型验证了该文计算方法的正确性。结果表明,提出的板桁梁抗扭惯性矩的计算方法具有较高的精度。

集装箱船横摇惯性矩计算方法对参数横摇敏感性预报影响研究

迎浪条件下的参数横摇现象,作为一种重要的稳性失效模式受到了国际海事组织(IMO)的高度关注。由于横摇惯性矩对横摇固有周期的作用,使之成为参数横摇的决定性影响因素之一。本文比较了4种实船横摇惯性矩的计算方法,并采用一种三自由度弱非线性模型研究了其对参数横摇预报的影响。辐射力和绕射力的计算基于三维频域理论,时延效应采用脉冲响应函数法考虑。通过对3艘集装箱船的参数横摇敏感性分析,讨论了横摇惯性矩的不同计算方法对运动响应预报的影响,并给出了可用于第二代完整稳性参数横摇衡准的横摇惯性矩简化估算方法。

复杂薄壁断面的自由扭转惯性矩的数值分析

通过自由扭转理论推导出复杂薄壁箱梁断面的自由扭转惯性矩的计算方法;采用实际复杂薄壁箱梁断面进行了数值验证,并和使用有限元方法计算的结果进行了比较.结果表明,这是一种简单实用且精度较高的计算方法.

任意角度水平向荷载下现浇X形桩力学特性研究(Ⅰ)：惯性矩

现浇X形桩是为了提高单位混凝土承载力性能而开发的一种新型桩,异形横截面在确保桩周周长的前提下,能有效地减少混凝土用量;但目前针对异形横截面对水平向承载力特性影响方面的研究相对较少。基于X形横截面的3个控制参数:外包圆直径、开弧间距和开弧弧度,建立任意方向轴惯性矩控制方程,并分析X形横截面3个控制参数对截面轴惯性矩的影响规律。最后,提出控制截面面积或周长情况下X形截面惯性矩的最优化设计方案。研究结果表明,X形截面惯性矩随着开弧角度、开弧间距的减小而增大,随着外包圆直径的增大而增大。因此,在等混凝土材料用量或者控制桩周长情况下,适当增大外包圆直径、减小开弧角度和开弧间距有利于提高X形截面轴惯性矩,从而提高X形桩整体水平向承载力。

片体干扰对三体船附加质量和附加惯性矩的影响研究

基于三维Rankine源方法,进行三体船附加质量和附加惯性矩计算,分析了片体干扰对三体船附加质量和附加惯性矩的影响,为三体船操纵性预报奠定基础。通过对圆球、椭球附加质量和附加惯性矩的计算,以及对三体船附加质量和附加惯性矩定性规律的分析,说明了文中方法的可靠性。研究表明,片体干扰对三体船附加质量和附加惯性矩有一定影响,但并不十分明显,且这种影响随着间距的增大很快衰减。

基于生物散斑图像和惯性矩谱分析的牛肉掺腐检测

牛肉掺假严重危害消费者的健康与经济利益,因此对牛肉掺假进行无损检测具有重要意义。该文基于生物散斑技术对牛肉掺假进行定量检测。试验将新鲜牛肉和非新鲜牛肉按不同比例(0、1%、3%、5%~60%(5%梯度)和100%)混合制备掺假样本,并采集样本的生物散斑图像。针对单列惯性矩(inertia moment,IM)表征样本生物活性存在稳定性差的问题,首次提出惯性矩谱(IM谱)分析的方法并用于建立基于支持向量回归机(support vector regression machine,SVR)的牛肉掺假检测模型。结果表明基于IM谱建立的SVR模型能较为准确预测牛肉中掺假物含量,校正集和测试集的决定系数分别为0.85和0.81,均方根误差分别为0.12和0.11。该研究证明了利用生物散斑技术和惯性矩谱分析方法对新鲜牛肉中掺杂腐败牛肉进行定量检测是可行的。

格构式构件整体稳定性分析的等效惯性矩法

通过位移比较的方法得出了格构式构件等效为实腹构件时等效惯性矩的计算公式。在不改变构件长度的情况下,实现了格构式构件到实腹式结构的等效。通过SAP有限元程序进行了大量的实例计算,计算结果表明该方法适合工程计算的应用。

带悬臂板薄壁箱梁极惯性矩的合理计算方法

分析带悬臂板箱梁横截面上各项剪应力及其合成的扭矩,导出极惯性矩和翘曲系数的表达式并论证计算极惯性矩时考虑悬臂板的必要性。在约束扭转控制微分方程基础上,给出简支箱梁跨中作用集中扭矩荷载时各广义位移和内力的初参数解。结合数值算例,分别按考虑和不考虑悬臂板情况计算极惯性矩,将求得的全截面翘曲正应力与通用有限元软件ANSYS壳单元计算结果进行比较,分析不同极惯性矩计算结果对广义位移和内力的影响。结果表明:计算极惯性矩考虑悬臂板时求得的翘曲正应力比不考虑时更接近ANSYS壳单元的计算结果,证实考虑悬臂板更合理;计算极惯性矩时是否考虑悬臂板,对箱梁扭转角和广义翘曲位移的影响较小,但对双力矩和二次扭矩有明显影响,不考虑悬臂板时跨中截面的双力矩和二次扭矩分别减小22%和39%。

多高层钢结构最佳侧移刚度分布与最佳截面惯性矩分布研究

以多高层钢结构在罕遇地震作用下各层的累积塑性变形倍率相等为目标,探讨了多高层钢结构的最佳侧移刚度分布和最佳截面惯性矩分布。建立6层、9层、12层钢框架结构算例模型,利用时程分析法对其进行动力弹塑性时程分析,计算出算例模型各层的累积塑性变形倍率。不断调整算例模型各层的侧移刚度,使算例模型在地震作用下各层的累积塑性变形倍率相等。将此时算例模型各层的侧移刚度与底层侧移刚度的比值称为最佳侧移刚度比。以最佳侧移刚度比为目标,对算例模型进行静力弹塑性分析,各层梁的惯性矩取为底层柱的1/10,调整算例模型各层柱截面的惯性矩,使算例模型的侧移刚度比刚好满足最佳侧移刚度比,将此时结构各层柱截面的惯性矩与底层柱截面的惯性矩之比定义为最佳截面惯性矩比。最后,用一个7层算例模型验证了最佳侧移刚度比和最佳截面惯性矩比的合理性。