考虑拉弯扭耦合作用的合成纤维缆动力特性分析

考虑系泊缆索拉-弯-扭的耦合作用,建立缆索的动力学模型,基于有限差分法对模型进行离散,求解缆索的动力特性。以1500 m水深的深水绷紧式系泊系统为研究对象,进行静刚度和动刚度计算,比较了两种情况下缆索张力的变化;针对传统动刚度算法中沿缆长方向张力与刚度保持不变的假设,论文分别以缆首端和尾端为研究对象,比较其动张力与动刚度的区别,证明了传统方法计算存在误差;引入缆索捻制型式的影响,分析了不同捻制型式对缆索动张力及动刚度的影响;分析了外激励幅值和频率变化对缆索张力和动刚度的影响。

考虑梁弯扭耦合对钢轨横向振动特性的影响

为准确预测弹性波在钢轨中的传播,且探究考虑Timoshenko梁弯扭耦合的必要性,基于波谱-辛混合法建立了考虑梁弯扭耦合的钢轨-扣件空间无限长模型.在模型验证的基础上,分析考虑Timoshenko梁弯扭耦合对钢轨横向固有频率与速度导纳的影响,进一步从理论和试验方面分析了扣件胶垫垂向预压特性对钢轨横向弯曲振动特性的影响.研究结果表明:考虑梁弯扭耦合使得钢轨横向弯曲共振频率增大了约29.6 Hz,且在钢轨横向弯曲振动中同时出现弯曲和扭转pinned-pinned模态;扣件胶垫垂向预压特性主要影响钢轨横向中低频振动,随着预压的增大,钢轨横向弯曲共振频率增大;当预压从30 kN增加到50 kN时,实测的横向弯曲共振频率增加了13.7 Hz,考虑和不考虑梁弯扭耦合时其分别增加了12.5 Hz和21.7 Hz;不同预压下考虑梁弯扭耦合的钢轨横向弯曲共振频率变化规律与实测的结果更为接近.

钢拉索拉-弯耦合效应受力性能研究

针对索撑节点处产生局部弯曲的连续索,采用ABAQUS建立了钢拉索拉-弯耦合效应下的精细化有限元模型,同时进行了高钒索拉-弯耦合效应下受力性能的试验研究,得到高钒索拉-弯耦合效应下的破坏模式、破断力、极限应变,并与拉索单纯受拉伸状态下受力性能数值模拟结果进行对比,验证了钢拉索拉-弯耦合效应精细化有限元模型的正确性.分析表明:拉索在索夹端部的弯曲导致局部钢丝挤压接触面积增大,影响整股钢丝传力,造成局部受力增大而率先发生破断;拉-弯耦合效应对拉索的受力不利,极限应变降低,将显著降低拉索的塑性变形能力,使结构发生脆性破坏,应优化索撑节点设计并注意施工过程安全.

非线性油膜力作用下叶片-转子-轴承系统弯扭耦合振动特性研究

建立了叶片-转子-轴承系统模型,并分析了考虑非线性油膜力作用下系统的弯扭耦合运动。为了考虑叶片弯曲变形的影响,将叶片模化为悬臂梁结构,利用假设模态法进行离散求解,通过Lagrange方法建立系统的运动方程,运用Runge-Kutta法对所得动力学方程进行数值求解,最终通过对分岔图、三维谱图、相图和Poincaré映射的分析,得到了叶片-转子-轴承系统中蕴含的各种复杂非线性动力学行为。通过与不考虑叶片的转子-轴承系统进行比较,指出叶片的弯曲振动使系统的不稳定区域提前,并在某些转速下激起系统的混沌运动。

外啮合齿轮传动系统非线性振动特性分析

以外啮合齿轮传动系统为研究对象,考虑多自由度、多间隙、变参数等多种非线性特性影响因素,建立齿轮系统的六自由度弯-扭耦合的齿轮系统非线性振动模型,采用4-5阶变步长自适应Runge-Kutta法对动力学微分方程进行求解,研究其非线性振动特性。分析结果表明,外啮合齿轮传动系统中齿轮振动位移和角位移均较小,齿轮扭振角位移与角速度曲线具有规律性,处于稳态响应的近混沌状态。为齿轮传动系统非线性振动特性研究和振动噪声改善提供理论依据。

主梁腹板偏置及复合材料铺层的大型风力机叶片结构性能分析

为研究大型风力机叶片内部结构偏转及表面偏轴蒙皮纤维共同作用下的叶片结构性能,基于NX二次开发建立NREL5MW叶片CAD模型,通过CFD方法求解叶片气动载荷,结合有限元方法对其进行模态、静力学及屈曲稳定性计算。结果表明:各叶片一阶固有频率均有下降,腹板偏转角θ对叶片模态影响高于纤维偏转角α;在气动载荷作用下,叶尖最大形变量均大于传统叶片;叶片最大应力位于近叶根最大弦长处,叶片表面应力随偏转腹板角θ增加而增大,且θ>0叶片均大于θ<0叶片;θ<0叶片易屈曲失稳区域于前段气动区,而θ<0位于近叶根区靠近前缘处,同一偏转角度下,θ<0叶片一阶屈曲因子均大于θ>0叶片,抗屈曲能力较好;综合分析,θ=-15°,α=15°叶片模态降幅小,屈曲因子增幅及表面应力降幅较为显著,降低叶片结构应力效果良好。

含间隙渐开线花键副动力学建模与实验研究

渐开线花键在特种车辆传动系统中应用广泛,现阶段研究通常忽略间隙影响将花键副视为刚性连接,对于传动系统等动态特性要求较高的环境,花键副界面接触状态直接影响传动系统的特性。考虑花键副的配合间隙采用悬臂梁模型计算花键单齿啮合刚度,建立了渐开线花键副弯-扭耦合模型,通过龙格库塔法求解并搭建花键副动力学实验台,验证了解析模型的正确性,分析了加速度频谱特性。研究结果发现:在不同的转频下,理论与实验结果一致,证明了模型的有效性;随着配合间隙的增大,花键副各齿受力减小,且同一间隙量下各齿受力不均匀。提出的动力学模型分析方法可为间隙配合渐开线花键副界面接触特性研究提供基础。

斜弯预应力砼连续箱梁桥设计

本文以陈家台跨河桥的上部结构设计为例，论述了弯梁桥、斜梁桥的力学特性，以及根据弯梁桥、斜梁桥的力学特性在设计中应采取的措施和应注意的问题。