大跨度纺锤形气撑式张弦梁找形分析

气撑式张弦结构是一种利用预应力建立初始刚度的新型结构体系,为研究结构在初始预应力作用下位形变化对其力学性能的影响,采用改进的逆迭代法对60 m跨度纺锤形气撑式张弦梁进行找形分析,研究了找形对结构初始态下内力分布和荷载态下极限承载力的影响,对比了该结构与桁架、传统张弦梁的力学性能和经济性.结果表明:找形后初始态上弦位形误差只有矢高的0.67%;经找形结构初始态下内力分布较未经找形结构发生明显改变,且荷载态下竖向承载力降低22.24%;气撑式张弦结构刚度较等跨度桁架和传统张弦梁要低,但用钢量要少34.80%.找形分析可有效控制大跨度气撑式张弦梁初始态位形误差,但对其力学性能影响较大.

气撑式软体末端执行器的设计与分析

针对目前多指型软体末端执行器难以平稳夹持不同口径容器的问题,开展了一种能够从内部支撑夹持的气撑式软体末端执行器的设计与分析,提出一种新的夹持方式。首先设计气撑式软体末端执行器的结构,由软体驱动器和连接装置构成;其次基于Yeoh模型、虚功原理和软体驱动器结构建立驱动气压与软体驱动器膨胀变形的非线性数学模型;然后开展软体末端执行器膨胀变形的Abaqus软件仿真及实验,将理论模型和仿真、实验结果进行对比,结果验证理论模型的正确性;最后进行气撑式软体末端执行器的夹持实验,结果表明,所提出的气撑式末端执行器能够很好地抓取不同口径的容器。

大型气撑式膜结构在垃圾填埋场填埋作业中的应用

大型气撑式膜结构是一种垃圾卫生填埋场作业区充气式气流组织膜结构,通过对填埋场作业区进行空间围合,形成密闭的填埋作业空间,可对作业区产生的恶臭气体进行很好的气流组织,使其不向填埋场周围扩散;减少扬尘和细菌向周围环境扩散;大大减少降水带来的渗沥液量;改善垃圾卫生填埋场视觉、感官效果。因此,就其膜结构的组成、工艺流程与施工、社会经济效益等做了较详细的介绍。

气撑式张弦结构中气囊风阻特性仿真与试验

随着植保作业面积和作业次数的增加,无人飞机坠机、炸机的情况时有发生,因此,提高植保无人飞机的安全性能、减少坠机带来的损失,是农业植保无人飞机进一步快速发展的关键技术之一。气撑式张弦结构综合了充气气囊和张弦梁结构的优势,将其作为植保无人机起落架,对无人机意外坠机和降落时起重要缓冲作用。气囊作为气撑式张弦结构的关键部件,其结构形状影响整机风阻特性。采用Ansys仿真与风洞试验相结合的方式,对流线型较好的4种气囊进行风阻特性分析,以优选出抗风性能好的气囊形状。仿真分析结果表明:气流流过时,纺锤型气囊总体速度变化均匀,风向始终与结构贴合,且压力变化平稳。风洞试验结果表明:相同风速下,纺锤型气囊角度偏移量和质心偏移量最小,分别为3.91°和25.8mm,说明纺锤型气囊风阻特性最好,与Ansys仿真分析结论吻合。优选出气撑式张弦结构中气囊的最优形状,为气撑式张弦结构在植保无人机上的应用提供了依据。

气撑式张弦结构静力试验研究及有限元分析

基于气撑式张弦结构的受力特点,设计制作2.5 m跨度的纺锤形气撑式张弦结构模型,研究在跨中两点集中荷载作用下结构变形和内力分布规律,考察内气压对结构受力性能的影响。通过对结构极限状态的分析,研究结构的破坏形态及失效机理。利用ANSYS软件构建了纺锤形气撑式张弦结构精细化有限元模型,实现结构从放样态到充气态再到受荷态的全过程数值模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:有限元分析与试验结果吻合较好,两种方法获得的结构位移和内力值均比较接近;试验模型在集中荷载达到1.98 kN时达到极限状态,失效模式表现为上弦构件的局部屈曲破坏和气囊端部膜材出现褶皱。