AN ANALYTICAL METHOD FOR SOLVING INTERNAL FORCES AND DEFORMATIONS OF BAR-SYSTEM STRUCTURE IN SPACE

In this paper, based on the idea of finite element method, the initial parametric method in bending, problem of a beam is extended to analyse the bar-system structure by employing Dirac function and llcavisidc step function.Then a new method for analysing the internal forces and deformations of bar-system structure in space is suggested by improving the mixed method in statically indeterminate structure.The inferred process and obtained answer will be more succinct and accurate when the problem of internal forces and deformations of bar-system structure is analysed by using the new method provided in this paper.

基于Python的平面杆系结构有限元分析

基于Python程序,将杆单元位移不连续、理想刚杆两种力学对象关联统一,开展平面杆系结构有限元模型分析,并实现一种基于“变量标记”的自由度集中处理的计算模式.基于虚功原理引入并推证刚体荷载传递定理,表明耦合单元、刚杆及忽略某一自由度的有限元内置算法处理过程中,实质是将单元刚度矩阵进行“刚化”处理.算例分析表明,“变量标记”的计算模式与单元刚度矩阵的“刚化”处理,具有力学模型的普适性和统一性、编程的可行性以及结果的可靠性等特点,能解决平面任意杆系结构的建模问题.研究结果表明,“主从结点”、“刚杆”等建模方法,对于进一步开展有限元二次开发、大变形以及非线性等功能性扩展等有重要的参加价值,证明将Python程序应用于结构有限元分析的可行性.

冻融循环后混凝土冲击劈拉强度预测模型

为预测混凝土材料冻融循环后冲击劈拉强度,本文对混凝土标准冻融试件和混凝土劈拉试件进行0、25、50、75、100次的冻融循环试验,通过动弹仪对混凝土标准冻融试件进行动弹性模量测试,采用电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆系统分别在0.5和0.5×10^(6)、1.0×10^(6)、2.0×10^(6)kN/s的力加载速率下对劈拉试件进行劈拉试验,分析了冻融损伤以及力加载速率对混凝土冲击劈拉强度的影响。结果表明:随着冻融次数的增加,标准冻融试件的表观状况、质量、相对动弹性模量均不断劣化;当冻融次数一定时,随着力加载速率的提高,混凝土试件的冲击劈拉强度不断提升。在上述试验基础上,建立了冻融循环后混凝土冲击劈拉强度预测模型,该模型可为冻融循环后混凝土冲击劈拉强度的预测提供理论依据。

甘薯裸苗斜插式栽植机构及电控系统研制

针对目前我国甘薯裸苗移栽机存在的栽植质量差和自动化程度低的问题,按照甘薯裸苗移栽的农艺要求,研制一种基于四连杆机构原理的甘薯裸苗斜插式栽植机构及其控制系统。通过理论分析和仿真模拟研究栽植机构的运动轨迹,确定栽植机构的关键结构参数,构建由直流无刷电机、旋转编码器和PLC控制器等组成的栽植机构电控系统。田间试验表明:在目标株距20 cm、作业速度0.4~0.6 km/h时,移栽作业质量指标均达到标准要求,其中作业速度为0.4 km/h时,作业性能优于0.5 km/h和0.6 km/h,此速度下株距变异系数均值为6.71%、栽植角度与深度合格率平均值分别为94.3%、95.0%。对比试验结果表明,0.4 km/h、0.5 km/h和0.6 km/h速度下,电驱控制与传统机械控制相比,栽植株距变异系数平均值分别降低6.25%、6.37%和6.19%,可有效解决拖拉机动力输出轴驱动不稳定性对栽植作业轨迹和株距的影响。

高速棒材上钢区运动控制与调试

随着高速棒材技术的发展,高速上钢系统已从18 m/s提高到了单根轧制45 m/s。其在生产轧制速度、智能化水平、产品精度和成材率等方面得到了质的提升。针对45 m/s高速棒材高速上钢区成套装备长期受控于西马克、达涅利等少数国外厂家的现状,近几年来,由中冶京诚承担的45 m/s高速棒材高速上钢系统和装备国产化取得了卓有成效的研发成果,广泛应用于多条产线并取得了成功。以江西新余钢铁集团高速棒材生产线为例,对中冶京诚高速上钢系统中核心设备高速倍尺剪、智能夹尾器以及转毂控制技术等进行了剖析和探讨。

飞机发动机硬式操纵系统非线性传动优化设计

采用特殊机构实现非线性传动在机械式飞行操纵系统中已有应用,通过对传动要求的近似拟合,可以完成对机构设计参数求解;但采用该方法设计机构不能精确满足传动约束要求,在机械式飞机发动机操纵系统中尚无应用。根据飞机发动机硬式操纵系统的工作特点,采用五杆式机构替代四连杆机构实现非线性传动;通过五杆式机构设计参数影响机制分析,将机构设计参数分类为优化决策变量和传动特性控制变量,并基于此建立了机构求解方法和优化设计方法,实现了对机构传动特性控制变量直接求解,保证了机构传动特性能够精确满足约束要求。引入最大传动比和机构磨损因数作为目标函数开展机构优化,能够提升系统性能和使用寿命。通过某型发动机操纵系统设计实例和地面试验验证表明,该方法合理可行,具有工程实用价值。

基于线结构光的填料板尺寸检测系统研究

为检测填料板的波峰高度、平均波间距等参数,提出了一种基于线结构光的填料板尺寸测量系统。首先,介绍了系统的组成及基于激光三角法的测量方案,对测量系统进行标定,获取了相机成像模型与被测物之间的坐标转换关系;然后,利用改进的灰度重心法对线激光的光条中心进行提取;最后,对采集的点云数据沿y轴切片,分别对多组切片上的点集进行拟合,从而完成波峰高度和平均波间距的测量。实验结果表明,使用的改进的光条中心提取法精度更高,波峰高度测量误差可达±0.04 mm,平均波间距的测量误差可达±0.08 mm,满足实际生产需求。

玻璃纤维筋锚杆的力学性能试验研究

对玻璃纤维筋锚杆的力学性能进行了试验研究。通过室内拉伸试验、现场拉拔试验、应力监测的过程和结果分析,得到了玻璃纤维筋的基本力学性能指标,并根据锚杆破坏形式分析了玻璃纤维筋在工程应用中的薄弱环节并提出了改进建议。其研究结果为玻璃纤维筋锚杆的设计和应用提供了一定的参考依据。

基于企业的物流仓储信息化建设内容及思路研究

随着信息化技术以及数字经济的持续发展,企业物流仓储数字化的进程不断加快,文章基于物联网技术对企业物流信息化建设进行研究,提出前端数据采集环境中的物联网技术应用,以及系统的功能及仓储业务流程设计。对物流仓储管理系统与RF系统的数据交互、仓储策略进行研究,探索优化业务流程,优化拣选路径,保障仓储作业准确高效的方法。

预应力钢棒体系索塔锚固区力学特性研究

针对斜拉桥索塔锚固区传统钢绞线预应力体系存在布设复杂、预应力分布不均匀、锚下应力集中等问题,对采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区的力学特性开展了研究。以洛溪大桥拓宽工程主桥为背景,采用ANSYS软件分别建立了该桥预应力钢棒体系及传统钢绞线预应力体系索塔锚固区节段有限元模型,对比了2种预应力体系索塔锚固区在2种荷载工况下(完成预应力张拉但未张拉斜拉索和斜拉索张拉后)混凝土塔壁横桥向应力、顺桥向应力、第一主应力和第三主应力。结果表明:2种荷载工况下,无粘结预应力钢棒体系具有足够的压应力储备;与传统钢绞线预应力体系相比,无粘结预应力钢棒体系锚固区的应力水平较低,混凝土塔柱的应力水平沿高度方向更为均匀,采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区具有更优的力学性能。

基于杆系离散元法的结构接触碰撞行为分析

将杆系离散元法拓展至结构的碰撞行为分析中,通过对颗粒运动轨迹修正实现模拟杆件间的碰撞响应。根据杆件间可能发生的接触模式建立了“点-线”接触模型;将“虚拟接触点对”的概念引入临界接触约束条件,详细推导了接触力的计算公式,并采用Fortran语言编制基于离散元法的结构碰撞行为分析程序;通过对典型接触碰撞算例的模拟和分析,定量验证算法的正确性和有效性。结果表明:“点-线”接触模型可对发生接触碰撞的杆件做出及时判断,并准确计算法向排斥力和切向摩擦力;同时接触碰撞过程的能量耗散。

国产高速上钢系统的应用与改进

高速上钢系统主要应用在高速棒材精轧机后,将倍尺材以18~40 m/s的成品速度输送到冷床矫直装置,小型单线棒材12~16 mm机时产量由60 t提高至110 t。国产高速上钢系统在制造水平、控制系统工艺和操作维护水平等方面较进口设备(达涅利、西马克等)存在一定的优势与劣势。通过在应用中不断进行改进与提高,必将全面达到或超过进口设备的水平。

BIM技术在化工建设项目中的施工信息分类系统搭建

将BIM模型应用在有限元软件中进行计算,可充分分析化工厂建筑结构受力情况;但目前有限元软件中无法有效区别化工厂建筑复合材料混凝土中的有机材料(水泥、减水剂等)与钢筋。为进一步提高钢筋与复合材料混凝土在有限元软件中的识别,通过在BIM技术和有限元仿真技术的支持下,构建化工建筑结构仿真系统,并结合建筑结构、应力荷载等实际情况对化工建筑结构仿真系统进行了分析。还对传统的结构分析算法进行改进,设计实验来评价此方法的效果,并以仿真的形式对数据进行分析,比较测试结果的有效性。研究结果可知,通过建立化工建筑结构仿真系统,可有效识别复合材料混凝土与钢筋。

贝雷悬臂支架体系在大挑臂盖梁施工中的应用

以左岸大道盖梁施工为例,通过对特定条件下盖梁支架体系方案进行研究,介绍了在长江漫滩地高空盖梁施工时,穿心棒贝雷悬臂组合支架体系的设计与施工技术,得出了该支架体系的结构优点和施工要点,可为后续同类结构施工提供参考。

基于GWO-BP方法的加速度计动态模型研究

针对高g值加速度计动态模型问题,基于Hopkinson杆的校准系统所测的输入输出数据建立系统模型,提出了GWO-BP神经网络动态建模方法。利用灰狼种群算法优化BP神经网络建立的加速度计动态模型,对模拟输入输出信号进行仿真。最后,利用Hopkinson杆标定系统对加速度计的输入输出进行实测。结果表明,相比于BP神经网络算法,该算法经过优化改进后,求解精度提高了43.6%,证明了该方法的可行性。

基于有限元的摆杆-摆锤系统模态分析

仪器化冲击试验已经成为冲击试验的新方向,对试验得到的动态信号进行分析,提取与金属断裂韧性有关的特征值成为今后的一个重要研究方向。该文对夏比冲击试验机的摆杆-摆锤系统建立三维模型,采用有限元法对系统进行模态分析,得出系统的前15阶模态的振型及频率。分析结果可为预测系统在冲击激励下的频谱响应提供参考。

辽西凹陷北部古近系沙河街组二段源-汇系统及其对滩坝砂体的控制

渤海海域辽西凹陷北部古近系沙河街组二段(沙二段)广泛发育滩坝砂体,油气测试获得高产,表明沙二段滩坝砂体勘探潜力巨大。但是,有关滩坝沉积的机制依然认识不清,严重制约了该类沉积的勘探评价,因此从源-汇系统理论出发进行滩坝沉积控制因素分析十分必要。利用岩心、录井、测井、粒度及铸体薄片等资料,结合三维地震和区域地质资料,对辽西凹陷北部沙二段源-汇系统及其对滩坝沉积的控制进行了研究。结果表明:①研究区沙二段沉积时期,燕山隆起的兴城河水系和月亮河水系为辫状河三角洲沉积提供物源,辫状河三角洲进一步为滩坝沉积提供了物源。由于兴城河水系和月亮河水系汇水区面积相对较小,主河流长度较短,形成的辫状河三角洲规模相对较小,小规模的辫状河三角洲为滩坝沉积提供物源的能力较弱。②辽西凹陷北部发育宽缓的古隆起,为滩坝沉积提供了有利的沉积古地貌条件。③水体较浅,物源供源能力较弱,波浪携带辫状河三角洲前缘砂体向湖盆方向搬运,受古隆起带较高地貌的阻挡,砂体在古隆起带沉积并形成细粒砂质滩坝,岩性以细砂岩与粉砂岩为主。随着湖平面的逐渐上升,滩坝发育程度逐渐减弱。④燕山隆起、兴城河-月亮河水系、凹中古隆起及湖平面共同控制了滩坝沉积的岩性和规模,是该地区取得油气勘探突破的关键要素。本次研究为渤海海域古近系油气勘探中滩坝砂体的预测提供借鉴。

基于杆系单元法的基坑三排桩支护结构简化计算方法

三排桩作为一种新型支护结构,相较一般的支护形式具有较大的侧向刚度以及抗倾覆能力,因此在一些安全要求较高的基坑工程中已有应用,但因其缺乏系统的计算方法和理论研究,给工程设计和建设带来了一定的困扰。以双排桩中常用的桩土相互作用模型和土压力分配模型为切入点,结合现行技术规程,通过对三排桩的结构受力机理进行探讨分析,分别建立了三种针对三排桩的平面杆系有限元模型,结合具体的算例,对这三种模型的合理性加以验证,研究了不同模型下三排桩支护结构的内力与变形规律,并对这三种模型的适用范围进行了探讨,同时在规程模型和桁架模型两种桩土相互作用模型的基础上,研究了桩间土压缩性能对支护结构内力及其变形的影响,旨在为基坑三排桩的工程应用提供一定的参考。

SH42旋挖钻机机锁钻杆加压锁点可视化系统研制

旋挖钻机机锁杆因传递扭矩效率高、加压力大和地层适应性强应用广泛,但操作不当极易发生不能正确进锁和解锁造成带杆、砸杆等严重事故。为了实现钻杆锁点位置的实时检测和显示,便于司钻人员生产操作,作者提出了机锁杆加压锁点可视化系统方案,建立了各杆换层深度与钻杆质量的对应关系,在此基础上搭建了基于西门子S7-200和昆仑通态触摸屏TPC7032的硬件平台,完成了各功能模块的设计开发。通过测试表明,可视化系统能够准确显示各锁点位置,并实现带杆报警,操作简便直观,稳定可靠,具有良好的推广应用价值。

丁坝附近交叉波浪场引起的裂流系统实验研究

裂流是狭窄而集中的离岸方向水流,对海岸水底变形、物质输移和游泳者安全有重要影响。波浪在垂直海岸建筑物(如丁坝、航道挡沙堤等)上产生的反射会导致沿岸驻波,在驻波节点区域由于波高很小会产生裂流,这是海岸出现裂流原因之一。本研究通过物理模型实验给出了沙坝海岸上建筑物附近裂流系统不同于开敞水域交叉波裂流系统的特征,讨论了波高沿岸变化对裂流系统的各裂流单元流量平衡的影响。结果表明:建筑物的存在引起了沙坝和海岸之间背离建筑物方向的沿岸流动,这导致了裂流系统中各裂流单元之间存在着流量的交换,对各单元裂流流量大小和分布产生了直接影响;各单元侧向流流量对裂流的贡献依赖于单元距建筑物的距离。