杭州世纪中心西天窗索夹抗滑移试验研究

索夹是预应力索结构中拉索与其他构件连接的重要节点构件,若索夹和拉索之间发生滑移,会产生较大的预应力损失,甚至改变结构的受力性能。杭州世纪中心西天窗采用箱形桁架+钢索结构,其结构特殊性决定了拉索在施工张拉和施工完成后的状态不同,即施工张拉时要求拉索对索夹是可相对滑移的,而施工完成后需要锁定拉索和索夹的相对位置,不允许发生滑移。通过拉索施工张拉、高强螺栓紧固力衰减、索夹顶推三个阶段的全过程模拟试验确定了索夹与拉索之间的摩擦力情况。试验结果表明,在拉索施工张拉阶段,索夹对索体产生的摩擦力较小,通过锌板垫层能够有效降低铸钢索夹节点处的摩擦损失,保证拉索张拉过程中索力的有效传递;高强螺栓终拧后12h内会产生不可忽视的紧固力损失;使用阶段索夹的抗滑移承载能力能够确保索夹节点安全。

结构力学位移法实验教学装置开发及教学实践

位移法基本原理是结构力学课程的难点和重点内容,该方法构建的基本系高度抽象,学生在学习过程中普遍感到难。将理论教学与实验教学相结合,开发了位移法基本原理的教学演示装置和实验装置。将基本系中无中生有的“刚臂”以实体部件的形式展现出来,再现“刚臂”的“放松”和“锁住”效果。从演示装置的定性分析和实验装置的定量分析2个角度阐述位移法基本原理,通过这2个装置再现位移法中原结构和基本系的变形过程。学生可以看到“结构”,看到“结构变形”,看到“基本系”及其在外荷载和结点位移单独作用下的2个状态,将抽象的位移法基本系形象化、直观化,加深了学生对位移法基本原理的理解。

基于有限元分析多件装夹夹具体结构设计研究

为了研究某汽车制动泵缸体件多件装夹夹具体结构刚性,利用UG软件建立多件装夹夹具体模型,通过ANSYS有限元分析比较无拉杆和有拉杆两种夹具体结构变形情况。结果表明,设置拉杆的夹具体结构变形比无拉杆的夹具体结构变形小,可有效地控制装夹变形量。基于此,设计一种对称式多件装夹夹具体,装夹时无需考虑夹具体变形量,只需关注被装夹工件的变形,简化了夹具体整体结构。在多件装夹夹具中,优先采用对称式夹具体结构设计,其次是拉杆式夹具体结构设计。研究结果可为企业设计多件装夹夹具体结构提供参考。

结构刚塑性动力解的弹性补偿

近年来,我国学者以膜力因子法和饱和分析方法相结合为理论工具,对梁、板等结构件在脉冲载荷作用下的塑性大变形行为作了全面深入的研究,为脉冲加载下结构的最终挠度提供了优于历史上各种刚塑性近似解的最佳刚塑性预测公式。然而,由于实际工程应用中金属结构弹塑性动力响应的复杂性和数值模拟的局限性,与考虑材料弹性效应的结果相比,刚塑性解对脉冲加载下结构所预测的最终挠度的误差有多大,是一个亟待解决的关键问题。对这个问题的首阶段研究成果厘清了材料弹性对脉冲加载下结构塑性动态大变形的影响,定量评估了由最佳刚塑性理论解与弹塑性数值模拟得到的最终挠度预测结果之间的差异。在此基础上,提出了补偿弹性效应的策略和方法,即:在已有的最佳刚塑性解预测的挠度基础上添加一个补偿项,将补偿项表达为脉冲载荷强度的效应与结构自身刚度的效应分离的变量函数,并尽量减少待定系数/指数的数量,以求表达式的简洁;根据这些原则在金属结构的主要工程应用领域内选定结构刚度和外载参数的变化范围,对固支梁和固支方板的案例实施拟合与补偿,最后得到了对梁和板增添补偿项后的简单而实用的最终挠度预测公式,其相对误差在3%的范围之内,很适合工程设计应用。文末列表给出了符号与公式的一览,并对梁和方板的结果作了综合和比较。

铸钢-钢板焊接索夹受力性能研究

对上海浦东足球场轮辐式张拉屋盖体系中的铸钢-钢板焊接索夹受力性能进行了研究,介绍了屋盖结构体系的特点和索夹的组成。开展了3个不同几何尺寸的足尺索夹承载力试验,研究了在径向索分别达到设计内力、最大设计张力和破断力工况时的索夹性能、最终破坏特征,试验结果表明索夹的承载力能达到设计要求。对试验的索夹进行了有限元数值分析,有限元模型的适用性得到了试验结果的验证,并清晰地观察到整个索夹的应力分布状况。对索夹的构造设计、加工等提出了建议。

超大跨度张弦结构多索索夹偏心节点设计及有限元分析

对于超大跨度张弦结构,其撑杆下端的索夹节点是影响张弦结构成型的关键因素。由于外圈环向索的受力较大,超大直径拉索的捻制成型工艺尚未成熟,外圈环向索需采取并排多索的形式才能满足其受力要求,索夹节点相连构件数量多且受力大。基于贵阳奥林匹克体育中心(二期)主体育馆项目大跨度弦支穹顶结构,分析多索索夹节点的设计重难点,通过综合对比多种索槽布置方式,提出适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点,并对该偏心节点进行整体受力和节点有限元分析。结果表明,多索索夹偏心节点对结构索力分布影响较小;该偏心节点设计符合计算假定,具有较高的承载力和抗滑移能力,有效解决了多索索夹节点连接、索夹安装及拉索更换等问题。

长波红外差分干涉仪光栅低温安装结构设计与优化

长波红外差分干涉仪在低温工况下会因光学元件受到非均匀应力作用产生干涉条纹的畸变,从而降低干涉仪系统性能。本文为解决低温工况干涉条纹弯曲畸变问题,基于长波红外差分干涉仪光机系统进行了干涉条纹畸变影响因素分析,结合光-机-热耦合分析方法,对干涉仪系统低温工作状态进行仿真。随后设计了针对影响条纹畸变的关键元件——光栅元件的低温微应力动态稳定支撑安装结构,结构优化后的光栅表面面形均方根(Root Mean Square,RMS)值为3.89×10^(-2) nm,面形峰谷值(Peak to Valley,PV)值为2.21×10^(-1) nm,分别较优化前初始系统的分析结果减小了5个数量级,系统仿真干涉条纹畸变小于1个探测器像元。全系统低温验证试验表明,优化结构可有效抑制干涉条纹畸变,畸变量小于2个探测器像元,试验与仿真计算结果一致性较好,验证了优化分析方法的有效性。该优化方案对提升反射式光学系统结构低温稳定性,提高系统工作能力有较大意义和价值。

换流变压器结构件涡流损耗的计算与分析

针对换流变压器漏磁场引起的结构件(夹件、油箱)损耗及局部过热问题,提出一种快速计算换流变压器夹件和油箱漏磁场及损耗的方法,给出了夹件及油箱漏磁场及损耗的计算原理及数学模型;开展了换流变压器夹件及油箱漏磁场及损耗的有限元计算,并在三维涡流场下对换流变压器夹件和油箱的漏磁场及的损耗展开了分析,将解析法与有限元法进行了对比;最后,对换流变压器的空载电流、磁感应强度以及负载损耗进行了实验,验证了有限元方法的正确性,并间接验证了所提方案的可行性。

海上平台导管架腿柱结构强度和稳定性分析

根据南海北部大陆西区气田的分布情况,为更经济和绿色地增加气田的产量,需要新增立管连接2个气田平台。以支撑平台导管架的腿柱结构为研究对象,采用7套复合材料背负式管卡安装立管,并考虑腿柱实际受载工况,分析当管卡在不同位置时导管架腿柱结构强度和屈曲稳定性。借助所构建的SACS计算模型,验证在水深88 m下,采用7套复合材料背负式管卡时,海洋平台导管架腿柱结构的安全性和可靠性,为在相同工作环境下平台腿柱结构的设计提供参考。

一种室内管道阀门搬运安装设备的设计

研究设计了一种适用于工厂室内复杂环境的管道阀门搬运安装设备,该设备能够搬运不同尺寸规格、不同种类的管道阀门,并在特殊环境中完成辅助安装。本研究针对以下三个问题提出了相应解决方案:①为克服复杂的室内环境,设计了一种综合式的移动底盘,其采用麦轮组合及辅助越障轮,提高了设备的越障能力;②为适应室内狭窄空间及管道阀门特殊安装位置,设计了一种升降机构,其由垂直升降机构和水平提升机构组成,实现了起重升降,保证了设备的结构紧凑性,同时保证了设备的工作范围;③为适应不同种类阀门的装夹,提出一种新型末端装夹机构,其能够快速切换装夹方式及调整尺寸,同时能够对管道阀门姿态进行微调,以实现精确安装。本研究使用ANSYS软件对末端装夹机构进行静力学分析,校核了强度;分析了设备的安装精度及抗倾覆能力,验证了设备的合理性和稳定性。

基于主材防屈曲的输电塔新型抗风加固方法研究

输电塔属于高柔结构,风致响应敏感。主材角钢作为输电塔的主要构件,其承载能力特别是受压抗失稳能力是影响输电塔抗风性能的主要因素。以提高主材角钢受压状态下的防屈曲能力为目的,兼顾考虑降低开螺栓孔对原主材的损伤,提出一种新型加固方法。并通过对6个足尺角钢构件进行加载试验,检验该新型方案的加固效果;分析不同加固参数对提升主材性能的影响;采用有限元方法对试验进行数值模拟,确立合理的有限元建模方法,为输电塔整塔加固方案设计提供依据。结果表明:该方案能够大幅提高构件的抗压承载力,并有效改善构件的延性;端部螺栓数目对加固效果影响明显;确定了抱箍间距的合理取值;拼接副主材的应力滞后对加固效果基本没有影响。

基于梯度点阵结构的浆果变刚度柔性夹持机构设计

【目的】根据浆果在采摘、分拣等环节中的夹持性能需求,在机器人末端使用高刚度驱动连接和低刚度无损夹持的夹持机构,有效推进农业机器人在浆果生产领域的推广。【方法】针对典型浆果-小番茄的夹持工况,引入多层级拓扑优化理论,提出基于梯度点阵结构的变刚度柔性夹持机构设计方法,构建变刚度柔性夹持机构的优化设计模型,实现由单一材料构建的刚度梯度分布的一体化柔性夹持机构设计。【结果】采用Polyjet增材制造技术,加工获得柔性质量约45 g的夹持机构样件。对茂名‘千禧’小番茄的夹持试验发现,夹持机构样件输入端的驱动载荷为11.00~14.56 N时,小番茄的压缩率为0.90%~1.91%,机械损伤度为0。【结论】优化设计的变刚度柔性夹持机构可有效且几乎零损伤地夹持外表层较为脆弱的浆果,为浆果自动化采摘、分拣等环节中夹持装备的设计提供了可行的设计方法。

高效螺纹管车床定心夹紧结构设计

文章重点对石油行业管体夹紧及定心结构的设计方案进行分析试验。为了在结构性能最优与工艺能力最佳中达到平衡,探讨了管体加工定心及夹紧形式的研究现状、优缺点及国内外同类机床的经典案例,同时对石油管定心夹紧结构的决定性技术和夹紧零件结构合理性和关键技术问题进行了研究,创新设计了液压卡盘供油结构,并运用MSC.ADAMS软件对该结构进行了运动学仿真,进一步验证了管体定位及夹紧结构的可实现性、可靠性,所研究内容对加工管螺纹时消除“黑皮扣”现象具有重要意义。

“剪力钳”支护结构在基坑支护中的应用分析

在常用的单排悬臂桩支护结构基础上,进行“剪力钳”支护结构设计,开展PVC材料弹性模量测定、基坑试验模拟土体测定和基坑试验槽尺寸测定,通过单排悬臂桩试验对照组和“剪力钳”试验组的基坑开挖模拟和有关弯矩的数值分析,为“剪力钳”支护结构应用提供数据支撑。

机夹型叶根铣刀设计及自动检测技术

分析机夹型叶根精铣刀的设计方法,确定刀具刃口型线,通过UG建立刀体模型并进行加工程序模拟,通过NUMROTO软件进行3D模拟,查看模型是否与型线外形符合,测量和优化刀具角度,在无碰撞和干涉条件下对刀槽进行加工和测量。确定刀片装配位置、设计槽型的加工顺序,建立合适的刀具坐标系,采用CadLoadModel语句导入理论模型后进行元素分组,实现机器坐标系与模型坐标系的统一,检测表明,该设计方案满足使用要求,提高了叶片加工效率。该工艺对其他机夹型叶根铣刀的研究具有一定推广使用价值。

多维度调节可旋转印制板拆改焊夹具的设计和应用

文中设计了一种多维度调节可旋转印制板拆改焊夹具,并介绍了其使用方法。该夹具是一种需要手工在印制电路板上维修和替换元器件时的元器件拆改焊的工装夹具,尤其针对于手工拆改焊多品种、多引脚或BGA型元器件。夹具的结构设计实现了稳定装夹印制板的同时,能够容易实现不同规格的印制电路板沿水平轴线可翻转,沿垂直轴线360°任意角度旋转,且能够改变上下高度,从而实现了多维度自由调节角度以方便人工操作的使用功能。夹具整体结构稳定、夹持力大、结构部件简单、加工方便、可靠性高,极易维修,能够提高印制板手工拆改焊的成功率和效率,从而保证多品种大型元器件的手工装配或返修进度。在本夹具的设计基础上,针对手工拆装和焊接BGA器件的情况,文中还提出了一种简化结构。

边缘分析下的耐张线夹金属结构界面特性分析

耐张线夹是架空输电线路上的重要配件,但其在应用过程中存在握力下降、松动情况,为输电线路安全运行带来了一定的风险。为充分掌握耐张线夹应用情况,提出基于图像边缘特征提取的耐张线夹金属结构界面特性仿真分析方法。方法设计耐张线夹传感阵列结构,获取耐张线夹边界电压值,并利用该边界电压值构建灵敏度矩阵;对灵敏度矩阵实施反复投影处理后得到耐张线夹金属结构界面图像;然后使用边缘点特征向量重构方式获取耐张线夹金属结构界面边缘特征点;以上述边缘特征点为基础,使用MATLAB仿真软件构建耐张线夹金属结构三维模型并仿真其金属结构界面特性。仿真结果表明,所提方法提取耐张线夹金属结构边缘特征能力较强,且可有效仿真耐张线夹金属结构界面的应力特性。

关于压力容器外伴管固定结构的优化设计与其制造工艺的改良

介绍了压力容器外部伴热的外伴管固定结构优化设计,并通过对其加工制造工艺技术进行了深入研究,明确了制造工艺流程,探讨存在的问题及优化的可能性,并结合实际案例,提出改进措施和新的应用策略。实践验证了这些优化方法在提高工作效率、保证加工精度、降低生产成本等方面的显著效果。

薄壁结构件装夹工艺分析与优化

以某飞机地板梁连接件为研究对象,分析此类薄壁件结构特征和工艺特点进行加工工艺优选,设计薄壁结构件的装夹方案。采用有限元仿真分析和试验验证相结合的方法,对工件在不同装夹方案下的受力情况进行分析。采用UG软件建立薄壁结构件的工件-夹具模型,利用ANSYS软件对模型进行处理和分析,对比不同装夹方案的应力与零件变形情况,进行切削试验,分析测量试验件腹板的平行度误差,总结出此类薄壁结构件最优装夹工艺。

热压注塑一体化模具预压紧结构设计

针对普通麻纤维热压注塑模具在热压注塑过程中麻纤维板材易与挂针分离的情况,设计了带预夹紧结构的热压注塑模具,对带预夹紧结构的热压注塑模具进行了成型工艺分析、模具结构与工作过程介绍,阐述了带预夹紧结构的热压注塑模具的技术要点,通过实际生产应用确定了带预夹紧结构的热压注塑模具设计的合理性,提高了产品质量与生产效率。