基于轴压刚度等效的“柱中柱”(CIC)系统等代设计方法研究

为克服传统钢管混凝土柱作为竖向承载构件功能单一的不足,使其兼具结构减振(震)控制的作用,文章基于TMD系统振动控制的概念,对钢管混凝土柱进行改进,提出一种具有“承载-减振(震)”双功能的“柱中柱”系统,以进一步增强结构的抗震性能。文章主要介绍了“柱中柱”系统的组成和控制机理,并基于钢管混凝土统一理论,采用叠加原理推导“柱中柱”系统的截面轴压组合刚度和轴压极限承载力的理论公式,最终建立该系统基于轴压刚度等效的等代设计方法;同时,根据等代设计流程,选取典型的钢管混凝土构件进行算例分析,以检验等代设计方法的准确性。结果表明,采用叠加原理便于建立“柱中柱”系统的截面轴压组合刚度和轴压极限承载力理论公式,提出的等代设计方法具有良好的准确性,可为今后的工程设计与分析提供参考。

专用车构件高强度钢板强度等代设计中的板厚计算

对专用车构件高强度钢板等代设计问题进行了研究,根据弹性力学和板壳理论推导出利用高强度钢板进行强度等代设计时板厚的计算公式,并用有限元法和所推导的公式对典型的货车车架进行了强度等代设计,为利用高强度钢板进行专用车轻量化设计提供了理论参考。

高压气体长管半挂车车架高强度钢板强度等代设计

高压气体长管半挂车是输送高压气体的专用车辆,减小车架自重是提高单车运输效率的有效途径。对车架强度等代设计进行了研究,在车架结构优化的基础上用高强度钢板A610L代替原钢板16MnL,使车架重量减轻了455kg。强度等代设计后,车架强度余量增加,在实现轻量化的同时提高了车辆的安全性。

大吨位自卸车货厢高强度钢板强度等代设计

对大吨位自卸车货厢高强度钢板等代设计问题进行了研究,以弹性力学和板壳理论为基础,推导出利用高强度钢板进行强度等代设计时板厚的计算公式,给出了具体的等代设计流程图,并对大吨位货厢进行了轻量化设计。在不改变货厢原结构情况下,实现了货厢减重1679.757kg,约32.95%,取得了较好的轻量化效果。

复合材料电池箱的轻量化设计研究

为了解决电动汽车的续航和强度刚度问题,以某汽车的电池箱为研究对象,实际测量尺寸并在CATIA中建模后导入ABAQUS建立仿真模型,进行电池箱的2种组合工况下的静强度和约束模态分析。针对电池箱的仿真分析结果,再使用碳纤维复合材料T300/5222进行材料替代,运用等代设计法对T300/5222的厚度进行设计以及铺层角度确定,结果表明,复合材料电池箱的动静态性能提高,电池箱质量降低,轻量化效果显著。

基于碳纤维复合材料的轨道车辆底板结构优化设计

基于分级递进优化方法对某高速列车底板进行结构优化设计,分级递进优化分为宏观优化和复材铺层优化。宏观优化首先对结构进行拓扑优化,根据最优传力路径设计三种详细设计方案,然后通过仿真分析选择最优方案,将最小重量设置为优化目标进行尺寸优化,最终得到最优底板结构。复材铺层优化在宏观优化基础上在等代设计后以铺层尺寸和顺序为设计变量进行优化。通过分级递进优化,优化后的底板结构比初始结构减重约53.1%,同时刚度提高45.8%,优化效果明显。

玻璃钢栏杆设计与计算分析

针对钢质栏杆易受海水、日照、风浪等的自然侵蚀,容易出现严重腐蚀的情况,采用玻璃钢复合材料对栏杆进行改进设计,并按等代设计法进行结构设计及模拟计算,在保证栏杆安全使用的前提下,实现栏杆重量减轻、耐腐蚀性能提高和隐身能力增强的改进目标。

复合材料地铁车车头外罩铺层优化设计

为了充分发挥复合材料轻量化的潜能,基于Opti Struct复合材料优化技术对某地铁车车头外罩进行铺层优化设计,实现了车头外罩的轻量化。首先,以全碳纤维、玻碳层间混杂和玻碳夹芯混杂3种铺层方式作为备选方案,对复合材料车头外罩进行等代设计,初步确定最优的铺层方案;其次,针对复合材料的可设计性,分别以柔度、质量和铺层顺序为目标函数对该最优铺层方案进一步进行自由尺寸优化、尺寸优化以及铺层顺序优化,最终获得了车头外罩最佳的铺层厚度和铺层顺序。研究结果表明:在满足车头外罩刚度和复合材料应变的设计要求下,优化后的复合材料车头外罩与等代设计阶段相比质量减轻了23. 6%,与原玻璃纤维车头外罩相比质量减轻了33. 6%,轻量化效果明显。

高强度钢板在自卸车轻量化设计上的应用研究

应用高强度钢板对前顶重型自卸车车厢进行等代设计,实现自卸车轻量化改进,同时提高车厢抗胀厢、耐冲击能力,延长车厢使用寿命,提升用户营运效益。

含金属内衬复合材料抗爆容器的初始设计方法

针对目前复合材料抗爆容器工程设计方法合理性欠缺现状,基于轻量化思路,结合动力系数法及网格理论提出了可用于含金属内衬复合材料抗爆容器设计的“等代设计法”。采用该方法完成了内径0.5 m、抗爆当量1 kg TNT的复合材料圆筒初始设计,复合材料圆筒的面密度由等效金属圆筒的19.3 g/cm^(2)降低到3.6 g/cm^(2)。在该圆筒内部开展了炸药加载试验,结果表明圆筒设计合理,该设计方法有效,为抗爆容器的轻量化设计提供了新思路。

人防地下室无梁GBF空心管楼盖结构基于PKPM软件的简化计算方法探讨

结合工程实例,介绍现浇混凝土无梁空心楼盖在人防地下室顶板的设计方法,对常用无梁空心楼盖设计方法得出的配筋结果进行分析对比,从而选取最简洁易行又经济的设计方法。

非等厚碳纤维复合材料弹性膜盘结构的设计及制作

为更好地改善传动系统中轴系的运行情况,结合复合材料的优良性能,设计制作一非等厚的碳纤维复合材料弹性膜盘结构以替代弹性联轴器中的Ti合金弹性膜盘结构.基于ABAQUS软件,分析复合材料铺层角度以及铺层角度比例对复合材料弹性膜盘结构性能的影响;利用复合材料层合板的“等代设计法”,基于ABAQUS软件,设计一非等厚的、与Ti合金弹性膜盘结构具有同等扭转刚度性能的碳纤维复合材料弹性膜盘结构;采用模压成型工艺制作碳纤维复合材料弹性膜盘结构并对其传递扭矩的能力和轴向位移补偿能力进行试验测试.结果表明:非等厚的碳纤维复合材料弹性膜盘结构可传递扭矩5 kN·m,轴向位移补偿能力可达到3.5 mm,可用做弹性联轴器中的弹性元件.