轴向预紧作用下的组合转子轴系模态特性研究

组合转子轴系结构是空天动力装备中发动机转子系统的主要结构,由于轴系中各部件接触面的存在使得转子系统动力学特性难以准确掌握,当涉及转子工作转速裕度时会产生一定的设计风险。针对组合转子轴系单主轴多部件轴向预紧结构特点,考虑转子不同接触面之间非线性连接参数,提出一种综合利用薄层单元和零长单元建模的两步模型修正方法,采用基于响应面优化的静态结构非线性分析以及基于随机统计学模型的粗糙表面接触分析进行薄层单元材料参数以及零长单元接触刚度系数识别,建立组合转子轴系动力学模型。根据某型发动机氢涡轮泵转子结构特点设计制造转子试件,对其自由模态进行试验研究,得到了不同螺纹预紧状态以及轴向预紧作用对组合转子轴系前两阶模态特性的影响。对比试验数据可知所提模型优化方法可以很好地反映出不同轴向预紧作用下组合转子轴系前两阶模态频率的变化趋势,在转子模态参数线性变化范围内计算误差小于1%,验证了该方法的正确性和有效性,为组合转子轴系精细化建模提供了参考依据。

基于OPENSEEs的螺栓连接预制装配剪力墙简化建模方法

为解决当前螺栓连接装配剪力墙仿真分析依赖实体单元建模造成的求解效率低下问题,基于分层壳单元和OPENSEEs中的CoupledZeroLength零长单元提出螺栓连接预制装配剪力墙结构的简化建模方案;建立拟静力抗震性能分析数值模型,并通过试验滞回曲线和骨架曲线验证建模方法的有效性.结果表明,该建模方案得到6片剪力墙的屈服荷载和峰值荷载与试验结果误差均在10%以内,滞回曲线的捏拢效应、刚度退化、强度退化特性均和试验吻合良好,剪力墙底部的外侧竖向钢筋应变及连接钢框的水平和竖向滑移的仿真与试验对比,证实CoupledZeroLength零长单元可有效模拟螺栓滑移.简化建模方案适用于不同剪跨比下的全装配和半装配预制装配剪力墙的弹塑性分析,为进一步研究螺栓连接装配剪力墙在高层结构的弹塑性分析提供参考.

一种分析型钢混凝土T形柱双向压弯受力性能数值模拟方法:试验验证与极限承载力分析

为研究型钢混凝土T形柱双向压弯受力性能,提出一种基于Open Sees零长单元并考虑加载角度影响的高效数值模拟方法,采用该数值算法对已有文献有关弯曲型破坏的型钢混凝土T形柱进行全过程受力分析,以此验证该数值模拟技术的合理性。在此基础上,深入分析轴压比、加载角度、混凝土强度、型钢配钢率与强度、肢高肢厚比等变化参数对型钢混凝土T形柱极限受弯承载力的影响,并推导型钢混凝土T形柱双向受弯承载力计算公式。结果表明:在界限轴压比范围内,提高轴压比、混凝土强度、型钢配钢率、型钢强度和肢高肢厚比均能提高型钢混凝土T形柱极限受弯承载力;但当轴压比大于界限轴压比时,提高轴压比和混凝土强度反而降低其极限受弯承载力;型钢混凝土T形柱的薄弱加载方向为90°(即沿翼缘方向);加载角度和混凝土强度对型钢混凝土T形柱的界限轴压比影响显著,当加载角度为45°时,其界限轴压比最高;提高混凝土强度会降低其界限轴压比;轴压比在0~0.4、0.4~0.9、0.9~1.4之间,型钢混凝土T形柱双向受弯承载力关系曲线分别为矩形、椭圆形和菱形。

康复外骨骼的人-机重力平衡策略

针对一种上肢康复外骨骼,提出了2种被动人-机重力平衡策略,以减小关节负载力矩、降低驱动电机功率.采用2套零初长弹簧单元作为重力平衡装置,以人-机系统在任意位姿下的势能总和保持恒定为理论依据,推导出人-机系统的完全重力平衡模型.为简化平衡系统及避免发生干涉,仅引入单套零初长弹簧单元,以人-机系统在给定运动范围内势能变化最小为优化目标,施以约束条件,对弹簧安装位置及劲度系数进行优化设计,实现人-机系统的部分重力平衡.通过计算人-机系统各位姿下的关节力矩,对2种平衡方式下的算例进行了对比分析.结果表明:完全平衡后各关节重力矩被完全消除,部分平衡后各关节重力矩被大部分消除,验证了2种平衡策略的合理性.

考虑施工缝影响的钢筋混凝土柱滞回特性

以两组(Z4组、Z3组)尺寸、材料、配筋形式、荷载完全相同的整浇柱与带缝柱的试验数据为基础,采用基于材料本构关系的纤维模型对整浇柱及带缝柱的滞回特性进行数值模拟。在纤维模型中,采用非线性零长截面单元来模拟施工缝,同时考虑缝面处钢筋的滑移以及剪切恢复力模型来模拟带缝柱的静力非线性行为。通过模拟结果与试验数据进行对比,验证模型的可行性,提出一种施工缝模型化的方法。