弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法

列车通过弹性支承块式无砟轨道时,扣件和弹性支承块的弹性叠加容易使钢轨倾翻角和轨头横移量显著增大,导致动态轨距扩大,进而影响列车运行的安全性和平稳性。综合考虑轮轨激励形式及其载荷作用关系(包括轮轨垂向力的准静态成分、动态成分及其作用位置、轮轨水平力及其作用位置以及钢轨廓形等)、扣件系统力学特性及其几何参数(包括扣件系统的垂向及横向刚度和阻尼以及外形尺寸等)、弹性支承块力学特性及其几何参数(包括弹性支承块的各向刚度、模量、泊松比以及外形尺寸等),建立准确的力学分析模型和几何关系模型,全面清晰地表征了弹性支承块式无砟轨道结构受力特点。基于力矩平衡计算原理,提出弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,根据单节点实尺模型残余变形试验对理论计算结果进行修正,若考虑消除初始装配间隙影响,支承块间距扩大理论计算值增加0.04 mm加以修正,轨距扩大量应增加0.2 mm加以修正,通过对比分析计算结果、单节点实尺模型试验结果与传统实体有限元模型仿真结果,证明数据吻合度极高。分析与计算结果表明,本文提出的全参数计算方法与单节点实尺模型试验结果、实体有限元模型仿真结果吻合程度良好;利用本文所提出的弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,可以高效准确地开展多参数敏感性分析;能够为不同运营条件下弹性支承块式无砟轨道结构及其部件优化提供设计依据,并奠定充分的理论基础。

新型模块化钢结构插入式连接节点受力性能研究

为推广钢结构集成模块在高层建筑及抗震设防区域的应用,提出了一种具有附加耗能的新型全装配模块化钢结构插入式连接节点,节点采用T型连接件代替传统焊接连接实现模块单元全装配,连接件与摩擦板进行相对滑移提供附加耗能。根据节点受力及变形机理,推导其初始转动刚度理论公式。建立半装配与全装配模块化钢结构插入式连接节点的精细化数值模型,对比分析两种节点的滞回曲线、耗能能力及应力应变分布规律。结果表明,全装配插入式节点具有饱满的类平行四边形滞回曲线,其初始转动刚度理论计算值与数值结果吻合良好,有效验证了节点刚度公式的准确性。与半装配插入式节点相比,全装配插入式节点最大承载力降低约26.59%,整体能量耗散系数最大增加约70.06%,可通过T型连接件将塑性损伤转移至预设区域,保护主要构件并实现损伤可控,显著提高节点的抗震性能。

鸟嘴式K形间隙节点应力集中系数参数化建模与分析

鸟嘴式节点是一种新型的焊接方钢管节点,由于其构造上的独特性,以热点应力为目标的参数化建模分析过程较为复杂。针对常见的K形节点形式,以鸟嘴式K形间隙节点的四个无量纲参数为主要变量,建立了一套可靠高效的参数化建模方法。有限元建模基于ANSYS参数化设计语言(APDL),充分考虑鸟嘴式K形间隙节点鞍部和冠部区域的几何特征,同时准确模拟角焊缝几何尺寸的影响,实现了焊趾热点应力的精细化分析和自动化提取。另外,参照国际焊接协会疲劳设计指南建议的热点应力确定方法,在焊趾外侧设立热点外推区,并对其进行网格二次划分,以满足热点应力外推计算的需求。通过与已有试验数据对比,验证了有限元模型的准确性。在此基础上开展参数化分析,发现了鸟嘴式K形间隙节点应力集中系数(SCF)随无量纲参数的变化规律。并通过数值拟合提出了相应的SCF计算公式,可用于此类新型节点的抗疲劳设计和疲劳性能评估。

基于部分参数显式化格式的缩减基快速计算方法及应用

提出了基于部分参数显式化格式的缩减基快速计算方法,实现了大规模结构的快速计算。该方法通过计算结构的不同总成设计参数对结构刚度的敏感度,并依此将结构划分成敏感和非敏感两类总成,然后将敏感总成设计参数部分显式化,而非敏感总成使用初始设计参数进行叠加。按照一定采样方式构建减基空间,再利用减基空间对原系统进行减缩实现快速计算。通过数值算例验证,此方法并不影响结构响应的计算精度,同时还可以提高计算效率、节省计算机内存空间。

圆钢管K型弯管锥头节点轴向刚度曲线参数化分析

K型弯管锥头节点核心区由节点管、空心切头锥两部分组成。本文采用ANSYS参数化分析了节点管外径及其壁厚、弦管外径及其壁厚、腹管外径及其壁厚、腹管轴线与节点管轴线夹角?、屋面坡度i、弦管轴力与其屈服荷载的比值σz/fy对节点轴向刚度的影响。分析表明:减小弦管1与节点管外径之比、增加腹管的壁厚会降低节点的轴向刚度,屋面坡度对节点轴向刚度的影响不大,腹管受拉的节点轴向刚度优于腹管受压的节点轴向刚度;弦管承受轴拉力的节点轴向刚度优于弦管承受轴压力的。引入两个量纲归一化参数,即节点轴向刚度因子η和节点轴力因子ω,根据有限元计算的η-ω曲线,通过多元线性回归拟合了η-ω曲线的计算公式,该计算公式为钢管结构的分析及设计提供了节点刚度计算模型。

圆钢管K型弯管节点轴向刚度曲线参数化分析

为了研究K型弯管节点的轴向刚度—轴向荷载曲线,采用ANSYS对K型弯管节点进行了参数化分析,考虑的参数为:弦杆外径与其壁厚之比、腹杆与弦杆外径之比、腹杆外径与其壁厚之比、腹杆与弦杆轴线夹角、弯管坡度、弦杆轴力与其屈服荷载之比。引入两个无量纲参数,节点轴向刚度因子η和节点轴力因子ω,并确定了η-ω的关系曲线。分析表明:腹杆受压时与腹杆受拉时具有不同的节点轴向刚度,节点轴向刚度对结构的受力性能有较大的影响。通过多元线性回归拟合了腹杆受压时和腹杆受拉时的η-ω曲线,该曲线为钢管结构的分析及设计提供了节点刚度计算模型。

基于隐式参数化的白车身扭转刚度提升

基于某全新开发车型,在项目开发早期阶段,使用隐式参数化设计软件SFE CONCEPT,建立白车身隐式参数化模型并进行扭转刚度摸底分析,性能和质量与目标值相差甚远。在车身优化设计阶段,选取68个设计变量,包括厚度、形状、位置、截面、结构等,对这些选取的设计变量进行扭转刚度和质量的灵敏度贡献率分析,结合质量指标优化方案拓扑分析,优化后的扭转刚度提升至8080 N·m/(°),减重23.33 kg。通过实车试验,验证了隐式参数化模型的准确性,为后续项目开发提供参考,且缩短了车身车开发周期,降低了质量,节约了成本。

Y型圆钢管相贯节点轴向刚度计算模型

为获得Y型圆钢管相贯节点轴向刚度实用计算公式,基于环向模型和节点局部变形与轴向刚度的关系,建立了半圆拱模型,并导出了节点轴向刚度的理论公式;运用泰勒级数等数学手段,将理论公式中的复杂函数简化为能反映自变量间相互影响的指数函数与幂函数的乘积,并根据单参数分析结果忽略次要因素支主管壁厚比,获得了Y型节点刚度的简化计算式.研究结果表明:节点刚度与材料弹性模量、支主管平面内夹角正弦平方的倒数和主管直径成正比;支主管直径比和主管径厚比对节点刚度的影响较大;简化公式计算的刚度值与有限元计算结果和已有试验数据的相对误差基本小于8%.

单层网壳板式节点的刚度分析

在网壳 (架 )研究领域中 ,节点的研究一直以来就是一个热点问题 ,但研究主要都集中于各种节点强度的研究 ,而刚度的研究却很少涉及。针对网壳结构中目前使用较广的板式节点 ,采用通用有限元程序ANSYS ,在弹性范围内考察其刚度相对于节点的几个基本参数的变化规律 ,给出刚度相对于参数变化的近似线性表达式。还给出了对于刚度变化趋势原因的一些探讨 。

基于Solid Edge的汽车空调层叠式蒸发器参数化设计

文章使用Visual Basic应用程序作为开发语言,采用面向对象以及参数化设计的方法,开发了基于Solid Edge的汽车空调层叠式蒸发器参数化设计系统。设计实例表明采用此系统能够将设计时间大幅缩短,可提高设计质量和效率,还能为后续的计算机辅助设计(CAD)、制造(CAM)以及产品的优化等打下基础。

铰接式自卸车平衡悬架系统橡胶弹簧刚度的非线性特性分析与优化

为了提高AD250铰接式自卸车的平顺性,对其平衡悬架夹层橡胶弹簧的刚度进行了分析和优化.建立了橡胶弹簧的参数化有限元接触模型,对弹簧轴向刚度的非线性特性进行了分析,分析结果与实验结果能很好地吻合.研究结果表明, 此橡胶弹簧刚度偏大且非线性特性不能满足悬架在不同载荷下具有等固有频率的要求,为此以固有频率 2Hz为优化目标对橡胶弹簧的参数进行了优化,优化后的橡胶弹簧能使车辆保持稳定且良好的平顺性.

基于CAD的自主式水下航行器几何模型参数化建模

为满足自主式水下航行器(AUV)多学科设计优化对几何模型创建过程自动化的要求,研究了基于CAD技术的AUV几何模型的参数化建模方法。首先对AUV几何模型特征进行具体分析,建立了AUV参数化的几何模型;然后在此基础上,以UG NX7.0软件作为开发平台,结合VC++工程应用,采用内部开发模式,驱动UG/Open API库函数,创建了AUV几何模型参数化建模的应用程序,并最终通过具体实例验证了该方法的可行性。

离心式通风机参数化设计方法

为了缩短离心式通风机的研发周期和生产周期并提高设计效率,利用面向对象的VisualBasic软件,以绘图软件Solidworks为平台,将计算机辅助设计技术用于通风机设计中,开发了通风机主要零部件的参数化绘图与设计软件,实现了通风机的选型、参数化设计计算与绘图相结合的通风机CAD系统。

一类四次隐式代数曲面参数化研究

隐式代数曲面的参数化是 CAGD的热点问题之一 .针对一类四次隐式代数曲面 ,提出一种基于分片的几何参数化方法 .首先对四次代数曲面进行分片 ,然后对每一个分片曲面利用一组同轴平面束与其求交线 ,通过对求得交线的参数化来完成对整个分片曲面的参数化 .该方法是一种精确的参数化方法 ,其结构直观、计算简单 ,并且具有可使分片的四次代数曲面位于 [0 ,1]× [0 ,1]参数区间内 ,以及分片曲面的边界位于等参数线上等特点 ,利用该参数曲面可以方便地实现机器作图和几何操作 .实验结果验证了文中方法的有效性 .

包装机中翻领式成型器的参数化设计

１前言成型器在自动包装机行业中应用十分广泛，在以柔性包装材料制成袋容器的包装机中，制袋成型器必不可少。借助各种执行机构，可将包装材料制成各种各样的袋形。制袋成型器常用的有三角形、Ｕ型、象鼻式和翻领式等几种。由于翻领式成型器计算复杂、图形绘制较困难，所...

基于Solid Works的辊式磨参数化设计

CAD技术在产品设计中已经得到了广泛的应用．但是单一使用二维CAD技术进行设计已不能满足现代设计的需求．利用三维设计软件建立的辊式磨的三维实体模型和运行仿真．可以将辊式磨的每一个不见结构，每一层装配关系，各种运动轨迹清晰、直观、逼真地显示出来，不仅在视觉上带给设计人员更感性的认识，其模型也可以给CAM、CAE、CAPP、PDM等后续工作所使用，加上三维软件的参数化功能，又可以为今后的产品改良、改墅提供极大的方便，利用计算机辅助三维设计辊式磨机可达到设计效率和设计质量双提高的目的。

模块化钢框架单元新型盒式连接节点及其设计方法

提出一种模块化钢框架单元(以下简称“模块单元”)的连接方法,采用盒式连接组件(BCC-1和BCC-2)、连接板即可实现2、4、8个模块单元的全螺栓连接。分析节点的受力机理,并基于中国规范给出模块单元新型盒式连接节点(以下简称:“盒式节点”)的设计流程和设计方法。以某11层模块化钢框架办公楼为例,分别对一角节点和边节点进行设计,并采用有限元软件Abaqus对节点进行循环往复加载,以验证节点的抗震性能。结果表明:角节点、边节点的塑性铰均先在BCC-1、BCC-2腹板上形成,可以在震后快速更换BCC-1、BCC-2,以恢复节点使用功能;角节点和边节点均符合ANSI/AISC 360-10规范对半刚性节点的要求,且节点滞回曲线均饱满,抗震性能好;节点极限抗弯承载力预测值与有限元结果的比值均大于90%,说明盒式节点构造、设计理念以及提出的连接设计方法合理。

基于构造过程的船舶节点参数化设计

本文通过对船舶节点和节点设计方法的考察，应用基于构造过程的约束求解方法建立一种使设计人员利用交互手段选择有关模型操作建立船舶新节点类型的参数化设计方法。

矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度

为了获得十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度,本文采用理论模型结合数值分析的方法,基于塑性铰线模型和节点变形特征,建立了用于节点抗弯刚度计算的三梁系模型,结合参数分析和回归分析,获得节点刚度参数化计算式。结果表明:节点刚度与主管壁厚三次方成正比、与支管宽度与主管高度之比呈线性关系、与支主管高度比近似指数函数关系,计算式所得节点抗弯刚度值与有限元结果的差异大部分小于10%。

基于迭代计算的图形化前移式叉车稳定性及剩余载荷计算方法

高起升前移式叉车高位稳定性及承载能力是其最为重要的性能指标,为更加准确、便捷、高效地对高起升前移式叉车稳定性及剩余载荷进行设计校核验证,提出一种多级门架参数化迭代变形计算方法。方法综合考虑影响前移式叉车稳定性的所有关键变量,并将零部件重心位置、起重量、门架力学性能、外界环境因素等进行参数化设置,对多级门架变形进行分级迭代计算,并将整个门架变形结果以图形的方式直观地在Excel表格中进行显示,同时将前移式叉车整机稳定性试验验证方法转化为计算验证,可实现不同设计参数下的整机稳定性和剩余载荷快速验证,相比以往简单的门架整体刚性和整机重心位置计算方法更加准确。