单轴柔性铰链转角刚度的计算机辅助计算

柔性铰链可以实现微小线位移和角位移 ,用途十分广泛。但是其转角刚度计算比较复杂。本文通过柔性铰链的受力简图推导出了单轴柔性铰链的转角刚度计算公式 ,并将之编制成 BASIC语言程序 。

剪力墙结构中双连梁的转角刚度等效方法

在剪力墙结构设计中经常遇到连梁超筋而将其设置成双连梁,结构分析时通常把双连梁等效成单连梁再进行计算。根据两者转角刚度、等效刚度应相等的原理,提出转角刚度等效双连梁等效方法并推导出转角刚度等效公式,利用有限元方法验证了其正确性与优越性,为实际工程设计提供了技术支持。

结构参数对并联型双轴直圆柔性铰链刚度的影响

为了深入分析并联型双轴直圆柔性铰链的微位移变形性能,基于弹性梁的小变形假设、变截面连续梁弯曲理论及微积分叠加原理,推导出其角变形及转角刚度计算公式;根据胡克定律,得到拉压变形时的伸长量和拉伸刚度计算公式,并对柔性铰链在不同结构参数下进行有限元分析;同时,对影响转角刚度和拉伸刚度的结构参数进行研究。结果表明,转角刚度有限元解与解析解的误差在7%以内,拉伸刚度有限元解与解析解的误差在3%以内;刚度与最小厚度、弹性模量成正比关系,与切割半径成反比关系,且最小厚度对刚度的影响最显著,切割半径次之,弾性模量最弱。

基于工程数值模拟的柔性铰链单元刚度矩阵研究

在总结国内外研究现状的基础上,利用传统的Paros分析设计方法,首先建立了柔性部位呈圆弧形的柔性铰链中性面的曲率半径公式,接着利用坐标转换将其换为极坐标,获得了柔性铰链的转角刚度计算公式。其次,从材料力学理论出发,利用所建立的柔性铰链力学模型,结合工程数值模拟中的拉格朗日插值法、龙格—库塔法及其辛普森求积公式,得出了柔性铰链微小单元的变形与其端部所受载荷之间的数值关系。最后,利用位移法推导出了圆弧形柔性铰链的刚度矩阵表达式,并且用实际的计算例子验证了所建立刚度矩阵的正确性。

青草沙水源地原水工程输水隧道单层衬砌管片接头荷载试验研究

纵缝转角刚度、纵缝(环缝)剪切刚度和弯矩传递系数是盾构隧道衬砌结构计算模型中的关键参数,历来是本领域研究的重点和热点。结合青草沙水源地原水工程,通过管片接头原型荷载试验,对上述关键计算参数进行研究。试验结果表明正弯矩作用下接头转角刚度符合双直线模型,负弯矩作用下转角刚度近似成线性,而且不同的接头构造情况下纵缝转角刚度值和其变化规律不同。在纵缝和环缝剪切试验中,管片间的错动随荷载变化过程分为3个阶段,其中错动主要发生在第二阶段。弯矩传递试验表明弯矩传递系数随着荷载的增大而减小。并且当纵缝转角刚度较大时,弯矩传递系数较小,反之亦然。最后结合试验结果,给出了盾构隧道衬砌结构计算模型关键参数具体取值范围和一些有益的结论,以供盾构隧道衬砌结构设计计算参考。

弹性铰链研究

弹性铰链是一种在精密机械中广泛应用的新型铰链形式。本文概括了常用的弹性铰链类型 ,总结了各种切口形状弹性铰链的特点 ,对单轴双圆弧和单轴单圆弧的弹性铰链作了比较 ,最后介绍了弹性铰链的加工及应用情况。

RC环梁连接的钢管混凝土柱-RC梁框架计算模型研究

RC环梁连接的钢管混凝土柱-RC梁框架在竖向荷载和水平荷载作用下,在环梁一定高度范围内,环梁与柱之间会有很窄的缝隙。通过有限元分析研究了环梁连接的转角刚度和环梁区域框架梁等效宽度以及它们的影响因素,结果表明环梁宽度和框架梁宽度对转角刚度和等效宽度影响较大。框架内力、位移计算以及两层两跨框架结构的静力试验和拟动力试验表明,环梁连接的钢管混凝土柱-RC梁框架可以采用梁柱直接刚性连接的模型进行弹性分析。

作用在齿轮联轴器上弯矩的实验研究

齿轮联轴器的转角刚度对系统的动力学特性影响较大 ,因此有必要对其进行实验研究。我们设计了一个实验装置 ,用以测量作用于齿轮联轴器上的弯矩 ,通过对直齿和鼓形齿联轴器进行实测 ,分别得到了这两种齿轮联轴器上作用弯矩与转角之间的关系曲线。实验结果表明 ,弯矩与转角之间明显存在着迟滞现象 ,对于直齿联轴器而言 ,二者之间是非线性的关系 ;而对于鼓形齿联轴器 ,则可以近似看成线性的。

矩形钢顶管F形承插口接头局部抗弯承载性能试验

为研究矩形钢顶管F形承插口管片接头力学性能及转角刚度,以管环承插接口局部管片接头试件为研究对象,开展荷载试验和数值模拟,研究该接头试件在正弯矩作用下承载能力与接头转角刚度的变化规律。研究表明,局部管片接头试件在正弯矩的作用下呈现出弹性、屈服、破坏等3个阶段,接头的受压区高度及转角刚度逐渐降低。结合试验和数值模拟分析弯矩作用下接头结构各部件的受力,可供F形承插口接头设计参考。

二元光学激光直写设备高精度传动系统的研究

要制作尺寸达200mm×200mm、最小线宽为1μm的二元光学元件,设备传动系统必须满足大行程、亚微米级定位精度 的需求。通过比较滚珠丝杠传动、直线电机传动及摩擦传动的优缺点,提出了采用滚珠丝杠驱动气体静压导轨实现粗定位、压 电陶瓷驱动柔性铰链实现精确定位、用高精度光栅尺实现闭环反馈控制的技术方案。对导轨刚度及固有频率、丝杠刚度及固 有频率、柔性铰链的转角刚度、光栅尺的反馈误差等影响系统精度的主要因素进行了分析。HP5528A双频激光干涉仪的检测 结果表明:传动系统位移灵敏度达到了0.03μm,定位精度小于0.20μm/100mm。

矩形钢顶管承插接头局部抗弯承载力计算

以顶管隧道广泛采用的钢顶管F形承插式接头为研究对象,通过一定的简化假设,建立接头抗弯承载能力的计算模型,推导出接头极限弯矩和转角刚度的计算公式,并与接头试验结果进行对比验证。研究表明,接头在正弯矩作用下的弯矩-转角关系呈现出由线性向非线性发展的特征,连接螺栓对于接头的抗弯承载能力起控制作用,增加连接螺栓的强度和横截面积可以显著提升接头的极限承载弯矩和转动刚度。研究结果可为钢顶管承插接头设计参数的优化提供参考。

MEMS中变截面梁弯曲数学模型的建立

在MEMS结构中采用变截面梁来减小应力集中的影响。建立的变截面梁弯曲数学模型可为MEMS器件加工工艺提供理论依据。以增加空间利用率且保持最大转角和最大挠度不变为前提条件,分别构建了最大转角尺寸刚度Kφ和最大挠度尺寸刚度KW表达式;对比原设计参数的尺寸刚度,创建了梁长度和端面高度与尺寸刚度的关系式,从而为MEMS结构中梁的设计提供了理论支撑。

新型轮扣式与扣件式钢管支模架节点性能对比研究

通过对我国较大以上事故的数据统计分析,支模架坍塌现成为房屋市政工程的重大危险源,为更好地杜绝此类事故的发生,须对扣件式支模架各影响因素同时控制,加快轮扣式新型架体研发和推广以适应建筑结构发展需要。通过对轮扣式节点和扣件式节点进行转角刚度性能试验对比分析,挖掘轮扣式节点优缺点,并对其进行改进,提高产品性能,确保施工安全,为更好地推广应用新型轮扣式钢管支模架提供技术支持。

MEMS中变截面梁优化数学模型的建立

MEMS结构中采用变截面梁来降低应力集中的影响。建立变截面梁弯曲和振动的数学模型,对MEMS器件加工工艺提供可靠的理论依据。以增加空间利用率且保持最大转角、最大挠度和基频不变作为前提条件,分别构建最大转角尺寸刚度、最大挠度尺寸刚度表达式和基频关系式,并结合有限元分析,构建对原设计方案的优化思路,为MEMS中类似结构的设计提供优化方法。

钢结构高强度螺栓连接紧固原理分析及螺母转角法的试验研究

在土木建筑钢结构和道桥建设工程中,控制扭矩法和螺母转角法是目前紧固件安装工程当中使用最多的两种方法。与控制扭矩法不同,螺母转角法是一种位移控制方法,操作和检查都比较简单。本文分析了高强度螺栓在拧紧时的机械性能和不同紧固方法的紧固原理,并针对8.8级和10.9级的M20与M24高强度螺栓的紧固过程进行了试验研究,得出了不同类型的高强度螺栓在紧固过程中的扭-拉关系以及轴力-转角关系。最后总结了达到高强度螺栓要求预拉力所需要的螺母转角值,分析了螺母极限转角能力,为确立高强度螺栓螺母转角法的紧固要求提供了依据和建议。

中国南方传统木构建筑典型榫卯节点抗震性能试验研究

对中国南方传统木构建筑典型榫卯节点的抗震性能进行了研究。其中包括:燕尾榫(含下落式燕尾榫)、半榫、十字箍头榫以及馒头榫4种典型榫卯节点,共进行了13个试件的低周反复荷载试验研究。通过试验获取这4种典型榫卯节点在水平荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线以及转角刚度.研究结果可为中国南方传统木构建筑的抗震性能研究和修缮加固提供理论基础。

采用快速连接件的盾构隧道纵缝接头受力性能试验研究

盾构隧道由装配式衬砌管片和连接件组成,管片接头是盾构隧道受力性能的薄弱部位,接头形式对盾构隧道受力性能的影响较大。目前国内常用螺栓作为盾构隧道的连接件,如直螺栓、斜螺栓等,对快速连接件的研究和应用案例较少。基于此,以采用快速连接件的盾构隧道纵缝接头为研究对象,通过足尺接头压弯试验探究快速接头的转角刚度、极限承载力参数设计,分析快速接头的破坏模式和受力性能变化规律。试验结果表明,快速连接件纵缝接头具有较高的转角刚度和良好的受力性能。

上海长江隧道管片纵缝力学性能的试验研究

根据上海长江隧道直径15m管片的1∶1直接头试验,经分析得出了该管片纵缝接头在分别承受正、负弯矩时转角随弯矩变化的规律,提出了反映管片纵缝接头力学性能的转角刚度拟合公式,可供类似工程参考使用。

摆线柔性铰链的设计计算与性能分析

提出了一类基于摆线方程切口的新型柔性铰链。利用变截面梁弯曲理论推导其转动刚度数学模型,根据微元法下的胡克定律叠加原理推导其拉伸刚度的数学模型,通过有限元验证了计算公式的正确性,讨论了结构参数对转动刚度的影响关系和显著程度,比较了新型柔性铰链与传统柔性铰链的性能。分析表明转动刚度与弹性模量、宽度和最小厚度成正比,而与拱高参数成反比,且对最小厚度的变化最敏感,新型柔性铰链的柔度仅次于椭圆型,相较于圆弧型和抛物线型柔铰对载荷的敏感程度平均提高了10%和30%以上,新型摆线柔铰为柔性铰链的设计选型提供了新思路。