基于辛理论的Bernoulli-Euler梁波散射分析

为研究辛对偶力学体系下Bernoulli-Euler梁波的散射问题,通过构造Lagrange乘子以解除泛函约束,引入对偶变量,提出了Bernoulli-Euler梁的Hamilton对偶方程。综合运用本征向量展开法、辛Gram-Schmidt正交算法,以及精细积分法等方法剥离了Bernoulli-Euler梁能带结构中的禁带部分,获得了端部散射体的散射矩阵。结果表明:辛体系下Bernoulli-Euler梁的状态向量是由一对通带本征向量和一对禁带本征向量所组成的,其端部散射体的散射矩阵是一阶酉矩阵,入射波的功率流等于反射波的功率流,满足功率流守恒。

包覆面料裁片切割机横梁进给系统建模及动态特性分析

包覆面料裁片切割机是用于制作软体家具的主要设备之一,其横梁进给系统存在复杂的机电耦合作用。为在设计阶段研究其横梁进给系统切割定位工况下的动态特性,优化横梁进给伺服驱动控制系统参数,建立了横梁进给系统的机电-刚柔混合模型。拟定横梁进给系统的响应效率、定位精度和刀尖运动稳定性作为动态特性评价指标,探究了横梁进给伺服驱动控制系统参数对横梁进给系统动态特性的影响。结果表明:建立的横梁进给系统机电-刚柔混合模型,为横梁进给系统动态特性分析奠定了基础。增大位置环比例系数可提高横梁进给系统的响应效率和定位精度,增大速度环比例系数可有效提高横梁进给系统的刀尖运动稳定性。研究结果可为提高软体家具生产效率和制造质量提供技术保障。

马鞍山长江公铁大桥主航道桥中塔下横梁施工关键技术

马鞍山长江公铁大桥主航道桥Z4号中塔采用空间四肢A形钢-混组合塔,横向两塔肢间设下横梁,下横梁间设3道系梁,纵向两塔肢间不设置横梁。下横梁采用支架法分层浇筑施工。下横梁施工支架采用落地式钢管支架配套模板体系,受力性能满足要求;通过有限元计算比选下横梁混凝土分层浇筑方案并进行优化,采取(5.5+2.5)m分层方案,上、下层混凝土分别分为2块、3块分层分块浇筑;通过低温升、易泵送、高抗裂的C60混凝土研制、下横梁与塔柱倒弧结合面抗裂措施优化、分块间接缝构造形式及施工工艺优化、下横梁与系梁混凝土浇筑施工组织优化、混凝土温度智能化监控、预应力束张拉时机控制等混凝土防裂措施,有效解决了下横梁大体积混凝土易开裂的难题。

基于响应面法的60MN压剪试验机上横梁优化设计

针对压剪试验机大承载、小变形与轻量化的要求,结合有限元分析运用响应面法对60MN压剪试验机上横梁进行优化设计。首先运用拉丁超立方抽样法生成试验设计样本点,并根据设计结果采用多种拟合方法拟合并对精度校验,发现克里金(Kriging)法能够精确地与拉丁超立法实验设计法生成的实验点匹配,而且拟合的响应面模型高效且精准;然后以上横梁应力、质量、变形为优化目标,运用多目标遗传算法进行优化设计得出最优解,并通过灵敏度分析对优化后的结果进行修正,使其更具有工程应用价值。经校验优化后的结构比原始结构减重11.8%,优化效果显著,节省了生产成本,对压剪试验机的结构优化设计有重要的实际意义,同时也为其它类似结构件的优化分析提供参考。

面向复杂载荷工况下的横梁多分辨率拓扑优化

针对复杂载荷条件下加工中心横梁结构的刚度优化问题,提出了一种可以有效降低模型计算规模的高精度拓扑优化方法。首先,对加工中心横梁这类结构复杂、求解规模大的拓扑优化问题进行分析,发现多分辨率拓扑优化方法可以显著降低此类问题的计算成本;其次,为进一步提高计算效率,将自适应梯度分区技术引入到多分辨率拓扑优化方法中,形成一种自适应梯度分区的多分辨率拓扑优化方法,该方法在模型拓扑更新过程中只对特定的低效离散区域进行处理,以达到进一步降低模型计算规模的目的;最后,在加工中心横梁多工况优化中,将自适应梯度分区的多分辨率拓扑优化与传统的优化方法进行对比研究,发现在相同单元网格数量条件下,新的拓扑优化方法的计算速度相较于传统的拓扑优化方法提高了约8倍。

龙门铣床横梁的工艺补偿研究

龙门铣床的横梁由于承载自身和主轴等关键零部件的质量,会产生严重变形,影响其几何精度,进而影响工件加工精度。因此,文章通过对横梁进行加工工艺补偿,来提高横梁的直线度。利用ANSYS Workbench对龙门铣床横梁进行静态特性研究,分析主轴在不同位置时横梁的最大变形区域和最大变形量,并以此为基础进行工艺补偿。借助激光干涉仪测量工艺补偿前后横梁的直线度,测量结果显示工艺补偿后横梁的直线度误差降低了90%,证实了工艺补偿对提高横梁几何精度的有效性与可行性。

风力发电机塔吊装机横梁有限元分析

针对普通风力发电机塔吊装机钢制横梁,重量大、易受到振动破坏的特性,基于铝制结构重量轻、耐腐蚀、易加工等特点,将原钢制横梁改为铝制结构,使用ANSYS Workbench软件对其进行有限元网格划分、静态特性分析、模态分析和谐响应分析,分析其刚度和强度。基于有限元分析结果,对横梁结构进行改进,使吊装机的激振频率远离横梁共振频率,可有效避免工作过程中产生共振,增加风力发电机塔吊装机横梁的稳定性以及耐疲劳性,提高设备的使用寿命。

某型号锯铣机横梁的含间隙导轨布置方式优化

为满足某型号锯铣机的精密加工需求,考虑导轨间隙、运动速度变化对横梁进给过程中变形量的影响,并对导轨布置方式提出改善方案。分析横梁的装配方式和受力过程,对锯铣机横梁进行三维模型简化,考虑不同的导轨布置方式,对简化模型开展静力学仿真分析,获得横梁进给至最远端的情况下横梁形变最大情况;考虑间隙对现有导轨布置方式的影响,进行刚柔耦合运动仿真分析,得出间隙值的大小对横梁的横向形变存在影响,导轨与滑块之间的间隙值越大,横梁的横向形变越明显,对纵向形变的影响不大。考虑实际工作情况,在导轨与滑块间隙为0.03 mm的前提下,对四种导轨布置方式开展动力学仿真分析,得到横梁四处测量点处的形变曲线。结果表明:横梁上下布置方式能够有效降低横梁进给过程中的形变,且静态结构稳定,横梁进给至最远端处的形变量较小,优于其他方案。研究结果为锯铣机的设计制造提供参考。

双主轴卧式加工中心横梁结构综合优化设计

为了在降低横梁总质量的同时保证其低阶固有频率和刚度,提出一种结合拓扑结构和尺寸优化的设计方法。使用拓扑优化方法确定横梁内部结构,并对它进行修复;根据修复后横梁的有限元分析结果,以横梁内部的厚度、孔尺寸等多个参数为设计变量,整体最大变形和1阶固有频率为约束条件,采用总质量最小为目标函数建立数学模型。利用多目标遗传算法(MOGA)进行求解,通过CCD试验设计获得初始样本点,并使用Kriging模型建立响应面。经过多次试验发现,横梁的总质量相比于优化前减少了20.3%。

大跨铁路斜拉桥下横梁自承式施工参数分析

横梁自承式施工方法由于可节省施工支架造价,得到了广泛应用。为确定自承式施工中分层浇筑高度以及支架刚度合理取值,以明月峡长江大桥横梁施工为工程背景,采用Midas/Civil有限元软件建立全桥施工阶段模型,对横梁分层浇筑高度和支架刚度进行参数研究,分析上述参数对横梁应力和变形的影响规律。研究结果表明:第一层浇筑高度为1 m和2 m时,将会出现拉应力,不满足规范规定的要求;浇筑高度由3 m增至5 m时,在施工过程中横梁均受压且满足规范限值。随着分层高度增大,在横梁施工阶段,横梁上缘最小压应力最大可减小约1.5 MPa;横梁下缘最小压应力最多增大约1.3 MPa;在成桥阶段,横梁下缘最大压应力增大约0.5 MPa,上缘最小压应力减小约2 MPa。为使得横梁在运营阶段有足够的应力储备,建议第一层浇筑高度选为3 m。支架刚度由1×107 kN/m变化至2×10^(5) kN/m,横梁的应力和挠度基本不变;当支架刚度由2×10^(5) kN/m减小至1×10^(5) kN/m时,横梁上缘最小压应力减小约0.3 MPa,下缘最小压应力减小约0.4 MPa,挠度增加约1 mm,建议支架刚度宜大于2×10^(5) kN/m。

激光切割机横梁蠕变行为对加工精度影响分析

激光切割机每使用一段时间就需要重新进行加工精度校准,大大降低了使用效率和经济性。针对这一问题开展横梁蠕变行为对加工精度影响分析。首先,基于乌曼斯基薄壁梁约束扭转理论,建立了横梁导轨-滑块-激光发射孔蠕变理论计算简化模型。其次,采用有限元软件对横梁蠕变行为仿真计算,结合理论计算数据研究了激光发射孔x、z方向的蠕变机理。再次,获知激光发射孔x方向蠕变量对加工稳定性起主导作用,并且横梁板厚和截面形状是关乎其性能的主要参数。最后,通过优化横梁截面参数δ(s)和ρ(s),增加了Ω^(2)/J_(d)值,从而提高了横梁抗蠕变性能。研究有助于提高激光切割机长期工作时的加工稳定性,具有良好的工程应用价值。

卧式摆头加工中心动横梁热固耦合特性研究

以五轴加工中心为代表的高端数控机床是国家重要战略物资,具有很高的综合性能需求。基于热固耦合分析方法,针对卧式加工中心中承载摆角铣头的动横梁进行结构特性研究。建立焊接式动横梁的实体单元热固耦合有限元模型并进行仿真,分析动横梁在结构静力载荷和热载荷综合作用下的变形和应力。采用多元回归拟合方法,研究不同结构参数对动横梁结构特性的影响规律,并根据影响规律对结构参数进行优化调整。在质量基本不变的情况下,优化后的动横梁焊接结构的Y轴最大位移减少了10.489%,最大应力减少了41.06%。

正交异性钢桥面板横梁切口裂纹的Lamb波监测分析

为探究钢桥面板横梁切口裂纹的Lamb波技术监测效果,设计了2个钢桥面板足尺模型,通过循环加载使其横梁切口处发生疲劳开裂,利用Lamb波监测裂纹扩展情况,进而从波信号中提取标准化特征,用于评估裂纹扩展.建立并验证了钢桥面板有限元模型,进行了裂纹长度、传感器位置等各种参数分析,以确定最佳传感器布置.试验结果表明:当裂纹扩展长度与波传播路径垂直时,标准化特征增大;当两者路径平行时,标准化特征减小.参数化分析结果确定了切口处裂纹监测的最佳传感器位置,建议在选定横梁切口区域,预先布置1个激励器和4个接收器,激励器位于距切口50 mm处,接收器位于距离切口50 mm处或距顶板50~100 mm处.

不同布置形式钢横梁门式墩对比研究

以一座新建铁路上跨既有铁路钢横梁门式墩为背景,建立有限元模型,从受力和经济方面对正交布置、斜交布置两种形式钢横梁门式墩进行分析。结果表明:采用斜交布置虽然能够减小钢横梁跨度,但是需要增加横梁宽度来满足相关规范的构造要求;斜交布置的钢横梁截面强度较大,安全储备高,但是纵向及横向刚度较低;斜交布置钢横梁框架墩的每延米费用高,正交布置的综合概算高。门式墩布置形式选型中应结合新建线路与既有线路的交角大小、场地情况等,选择合理的布置形式,在满足结构安全的前提下达到经济效益最大化。

悬臂施工的连续箱梁桥框架墩横梁监控技术的研究

大跨径框架墩连续箱梁桥施工过程中可能存在不平衡荷载使框架墩横梁受扭,为了消除框架墩的受扭一般采用配重方式进行施工监控。以广佛肇高速公路上的一座主墩采用墩梁固结的框架墩大跨径连续箱梁桥为工程背景,采用结构力学方法推导出框架墩横梁端部截面倾斜角随不平衡弯矩变化的理论计算式和框架墩立柱水平变位与不平衡弯矩关系的计算公式,同时给出了与水箱配重相关的计算公式,并提出了对框架墩横梁监控的两种监控方法。理论计算公式通过在实际工程的应用,对比了该桥梁的框架墩横梁施工监控中采用有限元数值分析计算获得的数值拟合公式,两者公式中的常系数基本相等,验证了提出的框架墩横梁受扭监控计算理论公式的正确性。并对采用监测横断端部倾斜角的监控方法与采用监测立柱水平变位的监控方法进行了对比分析。研究成果可为同类工程的施工监控提供帮助。

地铁车辆用碳纤维构架横梁工艺制造技术研究

随着以碳纤维为代表的纤维复合材料的推广和应用,在轨道交通领域,复合材料逐步从非承载件向主承力结构发展。转向架作为列车车辆的核心部件,其较重的质量为列车轻量化革新提供了可观的空间。本文基于纤维缠绕工艺及树脂传递成型工艺,通过对原材料的筛选、模具的设计、工艺参数的优化,成功实现了多腔、曲面、大尺寸、厚壁的碳纤维转向架构架横梁的一体成型。测试结果表明,孔隙率、纤维体积含量、固化度及内部质量等性能充分达到设计要求且减重效果明显,完成了结构功能一体化的复合材料构架横梁国产化研制目标。

纵横梁耦合连续体系在城市立交桥分合流位置处的应用分析

城市立交桥在分合流位置常通过采用异形钢结构桥梁,并设置伸缩缝的形式适应桥面宽度的改变。但对于日益增多的城市立交桥改扩建工程,分合流位置有时需要设置大型门架横梁跨越地下管网或构筑物,此时在该处设置伸缩缝会因主梁与横梁高度的叠加,导致结构高度过大。为研究该情况下的桥梁结构选型问题,提出在分合流位置采用纵横梁耦合的连续体系方案,借助有限元计算方法,对该类桥型的结构可行性进行分析,并讨论了支座横向偏心、门架横梁弯曲刚度对内力状态、整体刚度及支反力的影响,以期探明该类桥型的受力特点及关键力学参数。结果表明:恒载状态下的支反力均匀程度可作为控制性指标,检验该类桥型的受力合理性;适当增大门架横梁的弯曲刚度,可有效控制结构的竖向及扭转变形。

环锻液压机横梁强度设计与分析

利用ANSYS有限元分析软件对环锻液压机的横梁受力情况进行分析,并与传统的公式计算结果进行对比。通过对比,总结数据差异,为后续同类型设备的快速设计提供设计依据。

含大跨隐横梁曲线钢箱梁桥设计及受力性能分析

城市立交受用地限制布线一般比较复杂,桥梁常位于曲线段,且立墩空间受限。含隐横梁的曲线钢箱梁因具有跨越能力强、建筑高度小、布墩灵活等特点而广泛应用于城市立交,但该类桥梁构造复杂,结构受力空间效应明显。为深入研究该类桥梁结构受力性能,以实际四跨曲线连续钢箱梁桥工程为例,基于正交异性板理论,利用midas有限元分析软件,建立了主梁第一体系、第二体系及横梁计算分析模型。通过对主梁的结构计算,验证了桥梁总体设计的合理性,同时指出了桥梁关键节点的设计要点。

汽车横梁多步冲压成形全工序仿真分析及应用

为研究多步冲压成形CAD/CAE技术对汽车结构件成形性能的影响,运用UG软件与AutoForm软件对汽车横梁进行坯料的排样设计、工序件的定位设计以及全工序冲压成形仿真研究。研究结果表明,所设计的12道工序排样能够满足制件的多步冲压成形需求;对虚拟去除材料对应的工序后获得的工序进行全工序有限元仿真,获得了合格的分析结果;制件形面精度满足装配要求,且关键部位的尺寸偏差基本达到要求。