高度修正实现刚度等效的梁结构有限元建模方法

民用飞机中对于梁结构的有限元建模,一般采用刚度等效方法将梁建成杆单元与剪切板单元的组合形式,这种有限元简化方法仅能保证截面刚度与真实截面刚度近似等效,但有限元中的截面面积与实际面积却相差较大,致使有限元分析的结果不能准确反映结构严重部位的应力情况。针对传统刚度等效有限元建模方法的不足,提出一种采用高度修正的刚度等效有限元建模方法;将该方法的计算结果与传统建模方法的计算结果、理论计算结果、试验测量结果进行对比。结果表明:本文提出的高度修正的有限元建模方法比传统杆板系建模方法更准确,与试验结果更接近;将该方法用于民用飞机结构有限元建模,能够对真实结构进行更准确地模拟,分析结果也更精确。

基于梁结构等效模型的机器人铣削有限元仿真

机器人的弱刚度特性导致铣削加工过程中的末端变形是影响零件表面质量的重要因素。在刀具-工件有限元模型基础上,添加梁结构等效机器人末端,建立适用于机器人铣削加工的有限元模型,并通过对实际机器人进行力锤实验获取梁结构的等效力学参数。利用球头立铣刀进行6061铝合金铣削实验,对所提出的有限元模型进行验证,通过仿真对两种不同的机器人刚度性能指标进行对比分析。结果表明:所建立的模型能够正确模拟机器人的铣削加工过程,并可用于机器人铣削加工姿态的优化;考虑加工效率和需求,基于工件几何形状的曲面法向柔度系数指标更适用于优化机器人铣削加工曲面的姿态。

嵌岩深度和加固范围对深厚软土桩基托梁结构的性能影响

以某新建铁路工程为例,基于有限元软件,以钻孔灌注桩桩基嵌入基岩深度(5种嵌岩深度)和桩前旋喷桩加固区范围大小(6种不同排数旋喷桩加固范围)作为控制变量,研究桩基的力学特性和路基面沉降。结果表明:灌注桩桩基的最大水平应力出现在土石界面附近,增加桩基的嵌岩深度和增加桩前旋喷桩排数都可有效降低桩基的水平变形和路基面沉降,桩基嵌岩深度为1D(D为灌注桩直径)或桩前旋喷桩为3排时,变化速率出现由快到慢的拐点。选择桩基长度为16m、桩前旋喷桩为3排的加固方式,具有较好的经济性。

复合梁结构的加速度传感器振动特性分析

随着微传感器的发展,谐振式加速度计以稳定性好和检测精度高,成为当前的一个研究热点。谐振器作为加速度计的核心敏感元件,其良好的力学特性对加速度计的工作状况具有重要影响。针对加速度计谐振器设计了一种复合多梁结构,通过控制边界条件对其关键结构参数、加速度计谐振频率和灵敏度影响进行理论分析,结合实际工作环境,运用ANSYS对其模型进行仿真验证,分析关键结构参数对其谐振频率与灵敏度的影响规律,研究结果表明:随梁宽度和梁高度增加,传感器轴向振动固有频率均增加;随梁长度增加,轴向振动固有频率减小;与梁间距无关;此外,随梁宽度和梁厚度增加,传感器灵敏度均降低,其灵敏度与谐振梁长无关,为后续提高加速度计灵敏度提供要点参考。

复合梁结构小型六维力传感器的优化设计

文中设计了一种三横梁与三竖梁复合的六维力传感器弹性体结构,使其外径缩小至40 mm,整个传感器装配完成后外径为45 mm。首先基于有限元技术分析了其在各种载荷条件下的应变分布,根据应变分布特性,设计了传感器的惠斯登电桥方案,推导了每个方向的输出电压公式。在此基础上,基于Box-Behnken响应面法开展弹性体结构的优化,以弹性体上应变片贴片位置的平均应变作为优化目标,通过多目标遗传算法得到最优设计参数,F_(x)、F_(y)、F_(z)、M_(x)、M_(y)、M_(z) 6个方向的平均应变分别是优化前的1.5833、1.5632、1.7338、1.5113、1.5109、2.171倍。进行样机制作,完成标定实验,使用最小二乘法求得解耦矩阵,通过解耦矩阵求得传感器的Ι类误差分别为0.18%、0.42%、0.41%、0.05%、0.49%、0.6%,ΙΙ类误差最大值为1.665%,精度高,维间耦合小,验证了该结构的可行性。

煤矿用液压支架顶梁结构的焊接变形控制研究

以ZY8640/25.5/55型液压支架顶梁结构为研究对象,对液压支架主要结构及尺寸进行简要介绍的基础上,引出顶梁结构焊接变形问题.提出顶梁结构的TANDEM双丝焊工艺,并对焊接工艺参数进行详细设计.通过焊接试验发现相邻主筋板之间的变形量最大值为3.83mm,达到了最大变形量不超过4mm的基本要求.验证了提出的焊接工艺是有效的,达到了控制顶梁结构焊接变形的效果.

张弦梁结构中应用摩擦摆支座的数值模拟分析

在分析了张弦梁结构的自身结构特性后,提出采用摩擦摆柱顶隔震的方法作为该类结构的隔震措施。从理论上研究了张弦梁结构采用摩擦摆隔震的工作机理,并在Abaqus中进行实体建模对比分析了张弦梁结构在隔震与非隔震情况下在大震、中震及小震下的动力反应。结果表明:1)通过设置摩擦摆隔震支座,辐射式张弦梁结构的节点加速度响应得到了有效的控制。2)通过设置摩擦摆隔震支座,辐射式张弦梁结构的杆件动内力得到有效控制,不同部位的杆件控制效果有所差异,上弦杆的内力依然较大,建议在结构设计时对上弦杆适当增加截面尺寸或采用高标号钢材,以保证结构在多遇地震的作用下各个构件均处于弹性工作状态。3)通过设置摩擦摆隔震支座,支撑柱的柱脚反力有所减小,起到了对支撑柱的保护作用。

铁路工程T梁结构的预制与架设施工技术研究

我国的铁路工程建设在经济快速发展的背景下得到了推动,其中T梁预制与架设是铁路工程中不可忽视的一部分。本文旨在通过对某段铁路工程的实际施工情况进行深入分析,研究T梁预制与架设的施工技术。本文将详细介绍T梁预制前的准备工作,包括钢筋与模板的安装概述,以及T梁的张拉封锚和砼浇筑过程。同时,还将阐述T梁架设中的关键步骤,为读者提供全面的了解和指导。

公路桥梁预制梁结构施工技术探析

公路桥梁预制梁结构施工技术是现代桥梁建设中的重要技术之一,它能够提高施工效率,保证工程质量,降低工程成本。但和传统钢筋混凝土桥梁相比,其施工技术难度更大,影响施工效果的因素更多。这就要求能够在实际施工中结合工程特点,严控每个施工细节,才能发挥出此类桥梁结构的优势,实现对施工工序的合理划分,避免出现过多的交叉作业情况,提升施工效率,促使施工任务能够顺利完成。

桥梁施工中预制梁结构技术研究

预制梁结构技术是桥梁建设领域中的一项重要技术,它可以大大加快桥梁的施工速度,减少对现场施工的依赖,并且能够提高桥梁的质量和耐久性。随着建筑技术的发展和创新,预制梁结构技术得到了广泛应用。本文将对预制梁结构技术进行研究。预制梁结构因为本身的特点及优势在桥梁建设中应用广泛,为保证预制梁结构在桥梁中的应用质量,本文对预制梁结构的定义、特点优势、应用现状进行分析,同时研究了预制梁在桥梁中的具体应用,包括场地的选择、预制准备、预制施工、梁体存储、梁体安装等,希望能确保预制梁结构在桥梁工程的应用效果。

高层住宅楼转换梁结构支撑体系施工技术

为了解决高层建筑转换梁结构支撑体系与模板的强度和稳定性问题,以山东省潍坊市某人才安居工程小区高层建筑为研究对象,对转换梁结构支撑体系展开受力分析,根据不同的转换梁截面设计了支撑体系的平面和立面,并设置了立杆和水平杆件技术参数,运用力学原理对支撑体系的杆件进行验算,提出了相应的施工技术方法,并采用施工监测的方法对杆件的受力状态进行监测。研究结果表明,基于材料力学原理对设计的转换梁结构支撑体系进行施工校核,主支撑的抗弯强度、主支撑的抗剪强度、立杆的临界应力均校核通过;转换梁结构支撑体系在梁体浇筑和养护过程中,支撑体系立杆和水平杆的轴应力在15d内较大,而在15d后轴应力有所减小,同时,立杆和水平杆的最大轴应力均满足受力要求。

某项目张弦梁结构屋面参数化设计

某项目钢结构屋面采用张弦梁结构体系,张弦梁的撑杆在平面外和平面内均呈V字形,下弦节点在施工时采用可滑动的节点以保证施工时初拉力的顺利传递。结构的计算分析过程在Grasshopper参数化平台上展开;找形分析通过动力学模拟插件Kangaroo利用逆吊找形法实现,保证了参数化建模和结构计算分析的连续性;下弦拉索找力分析依靠Grasshopper的参数化功能通过手动调整法和模拟退火算法完成,模拟退火算法操作简单且计算速度快;对V形支撑张弦梁下弦拉索进行了不平衡索力下的拉索滑移模拟,采用优化的冷冻-升温法,通过编程完成索力的提取、虚拟初应变的计算和施加以及结构的有限元分析等反复迭代过程,完成了下弦拉索节点两端索力平衡的目标,也证明了本方法的可行性和高效性。

下弦与撑杆新构型张弦梁结构的抗连续倒塌性能

由于传统张弦梁结构冗余度较低,下弦预拉索遭受意外作用断裂时易导致结构发生连续倒塌。通过改进传统张弦梁撑杆、下弦等杆件构型与连接形式,提出一种新型张弦梁结构。基于ANSYS/LS-DYNA程序平台,采用考虑初始状态的等效荷载瞬时卸载法,对具有不同撑杆交叉角度和交叉撑杆组数量的多个新型张弦梁结构模型进行抗连续倒塌分析。结果表明:合理设计后,任一段下弦失效时,交叉撑杆将代替失效处下弦为结构提供备用传力路径,新型张弦梁结构不会发生连续倒塌,但会导致下部撑杆内力骤增,下部撑杆设计需预留较大承载余量;撑杆交叉节点越靠近下弦,剩余结构空腹桁架作用越明显,承载能力越好;交叉撑杆组数越多,结构冗余度越高,新型张弦梁结构抗连续倒塌性能越优。

列车交会时高架轨道箱梁结构振动特性分析

研究目的:针对列车交会运行时高架轨道箱梁结构的振动问题,基于车桥耦合动力学理论,建立多种列车交会工况下的车桥耦合联合仿真模型,从时域和频域的角度分析列车交会运行时箱梁结构振动传递规律,以期为高架轨道箱梁结构振动噪声控制提供理论依据。研究结论:(1)列车双线等速交会时,箱梁结构跨中截面的位移响应大于列车双线不等速交会时的位移响应,其中在箱梁顶板和底板位置,等速交会时的振动位移响应约为列车单向运行时的2倍,不等速交会时的振动位移响应约为列车单向运行时的1.66~1.72倍;(2)列车双线等速交会与单向运行时的箱梁局部振动频率基本相同,但等速交会时的加速度响应幅值约为单向运行时的2倍;(3)列车通过时,翼缘板处振动位移最大,腹板次之,底板最小;(4)本研究成果可为高架轨道箱梁结构减振设计提供理论依据。

支撑形式对环梁结构受力性能影响的有限元分析

装配式钢结构除尘设备是由预制钢板焊接而成的大型钢筒结构,依靠环梁承担全部工况荷载,受工作环境的温度应力、圆环钢板冷弯残余应力影响,环梁结构支撑形式对结构承载力影响较大。本文对环梁结构在三种工况荷载作用下,考虑残余应力影响,比较了固定端、简支两种支撑形式,对结构承载力进行有限元分析。结果表明,不论对于简支还是固定端约束,结构随温度升高应力增加,稳定性降低。两种约束下,钢板残余应力对结构的应力影响不同,固定端约束下结构变形随温度变化在初始位置上下移动,由变形产生的应力过大,叠加残余应力后导致结构局部应力过大;简支约束下随温度变化结构变形始终处于初始位置以下,有利于上部圆环钢板残余应力分布,但支撑与结构连接处应力增加。因此,对于此类结构的支撑形式,选择简支约束更为合理。

变截面多稳态梁结构减振吸能分析与优化设计

基于多稳态梁结构具有吸能且可重复使用的特点,本文研究包含变截面多稳态梁的单胞结构及其周期性排布的减振吸能效应及其优化设计方法。对多稳态结构进行考虑几何非线性的位移加载/卸载有限元仿真,根据其载荷-位移曲线分析多稳态结构的减振吸能原理,并研究串联与并联周期性排布形式对结构整体吸能特性的影响规律。研究基于多参数调控的变截面梁结构形状表征方法,根据多稳态结构储能特点建立变截面多稳态单胞结构的结构优化模型,通过求解优化问题获得总质量不变条件下最优变截面梁结构形状。进一步地通过对优化结果的有限元分析验证优化的有效性,并对结构进行瞬态冲击荷载下动响应分析,证明多稳态结构的冲击保护作用。

骨小梁结构及胫骨平台假体简化模型的设计与分析

临床治疗结果显示,带有骨小梁结构的膝关节假体相比传统膝关节假体有更好的术后恢复效果。在目前对骨小梁结构与膝关节假体研究的基础上,设计了骨长入效果更好的分区骨小梁结构;通过设计8种不同的骨小梁胞元结构,经对比分析,选择出一种综合性能最佳的骨小梁胞元结构;根据该结构构建了两组具有分区骨小梁结构的胫骨平台假体简化模型,通过有限元分析,选出了一组骨长入效果较好且适用于膝关节假体设计的分区骨小梁结构。

三端梁结构MEMS红外光源设计与仿真研究

设计并研究了一种三端梁结构的微机电系统(MEMS)红外光源,用于非色散红外吸收光谱气体传感器。MEMS红外光源以硅(Si)为基底,铂/钛(Pt/Ti)层为加热单元和传感单元,采用圆环状电阻结构实现了低功耗和良好的温度均匀性。光源采用三梁固支悬浮薄膜结构,有效地降低了辐射区热量向基底的传导。红外光源采用预释放的工艺方法,解决了Si基释放不完全导致的热传导过大的问题。在玻璃衬底淀积铜作为反射层,并与Si结构层进行阳极键合,使红外光有效地向正面发射并通过悬膜射出,提高红外光利用率。设计的MEMS红外光源结构简单,具有良好的可靠性,易于规模化制造。

考虑附加载荷影响的地铁车站转换梁结构施工技术分析

为解决转换梁出现明显裂缝的问题,文中提出了考虑附加载荷影响的地铁车站转换梁结构施工技术,搭建预应力临时支撑,承接转换梁结构施工预应力。将铺设的地铁车站转换梁底模板作为承担梁刚度引起预应力变形的构件,考虑到附加载荷的影响,安装车站转换梁转体结构,实现了地铁车站转换梁的高质量施工。分析结果表明,该施工技术的转换梁体顶部总长压缩值更符合理想状态,不易出现梁体裂缝。

基于SAP2000的梁结构分析

梁结构是结构工程师熟悉的必不可少的结构单元。本文以一种简单的梁结构着手讨论,采用传统的数值方法计算需要更长的时间和较高的精度。选择通用软件SAP2000对简单的梁结构进行了建模和分析,可以快速得到内力和结构变形,以提供结构分析的解决方案并为结构估算提供参考。本文还根据静力平衡的要求进行人工计算验证,并对软件分析的结果和采用力学中的直接刚度法的人工计算结果进行了对比。结果显示,所得值无显著差异。因此,利用SAP2000软件进行结构分析是一种快速、准确的解决方案。