基于预应力扩散的变截面箱梁剪应力计算方法

文中在变截面箱梁剪应力计算传统方法的基础上,考虑轴力变化产生的附加剪应力,并提出预应力扩散的概念,引入预应力扩散函数,运用楔形弹性体理论求解,建立了基于预应力的扩散的变截面箱梁剪应力计算方法.以某特大桥中跨悬浇段为例,对比使用传统计算方法和本文计算方法的计算结果发现:在根部附近轴力变化对剪应力影响很大,在悬臂自由端附近影响较小;在施工阶段中传统计算方法会大大低估截面中的剪应力和主拉应力,因此不能忽略轴力变化对剪应力的影响.

拉-压变轴力下小剪跨比RC剪力墙受剪试验研究

近年来,高层建筑中底部剪力墙因受拉,处于拉-压变轴力和水平荷载耦合受力的问题得到了广泛的关注。为了研究拉-压变轴力下小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的受剪性能,该文完成了3个剪跨比为1.0的RC剪力墙在拉-压变轴力下的往复受剪试验,研究参数为拉-压变轴力变化幅值和加载路径。结果表明:不同加载路径下RC墙均在压剪方向发生剪压破坏,压剪方向极限位移角为1.2%~1.4%;拉-压变轴力变化幅值改变墙体拉剪和压剪承载力,加载路径对墙体的拉剪强度有一定的影响,但对压剪强度影响很小;拉-压变轴力下剪力墙的滞回曲线呈现明显不对称现象,拉-压变轴力的变化幅值对滞回曲线的形状影响较小,但加载路径改变滞回曲线的形状;拉-压变轴力的变化幅值将增加剪力墙拉剪与压剪刚度的差别,在双肢墙结构中可能导致更多的剪力从受拉墙体转移到受压墙体;基于OpenSees建立了可准确模拟拉-压变轴力下RC剪力墙受剪行为的有限元模型。

基于变流速的活动扩张角导流装置性能研究

针对导流装置型水轮机在高流速条件下叶片承受过大轴向力的问题,提出了一种自适应流速变化的导流装置解决方案。该装置能够在低流速区间保持相对稳定的增速比,而在高流速区间通过调整增速比来减轻叶片负载,提高水轮机在低流速环境下的功率输出。通过数值分析,以增速比作为评估指标,研究了扩张角的调整范围、活动装置的长度和形状,并分析了不同流速条件下的长短轴比例、水轮机所受推力及获能情况。研究结果表明:使用翼型活动装置,保持其长宽比为1.5,扩张角调整范围为0~15°,增速比的调整范围为1.10~1.57;当活动装置的长短轴比例为3.4∶1时,在高速流场中叶片相对受力可降至1.1左右,同时在低流速区域具有较好的能量转换效率。

变螺距叶片对螺旋离心泵轴向力的影响

采用150×100LN-32型螺旋离心泵的结构尺寸,根据螺旋离心泵的叶片变螺距型线方程设计出8种螺距变化方式不同的螺旋离心泵。以这8种不同螺距的螺旋离心泵为对象,选用清水和沙水固液两相流为介质,基于FLUENT软件,建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S方程,并采用标准k-ε方程湍流模型、非结构四面体网格和SIMPLE算法进行数值模拟,得到螺旋离心泵的压力分布后计算出不同螺距下的轴向力。在此基础上,将等螺距的螺旋离心泵计算的进出口压力差和试验测量值进行对比,间接地验证了利用数值模拟计算轴向力的准确性。研究不同螺距下的不同流量、不同体积分数和介质为清水时不同螺距下的轴向力变化趋势和规律,通过数据分析,可知螺旋离心泵轴向力的大小受多种因素的影响,而叶轮的螺距变化改变着内流场的变化,对螺旋离心泵轴向力的大小起着决定性作用,轴向力随着螺距变化的曲线呈现出一定的凹凸性。针对不同参数,合理地设计叶片螺距,对于提高螺旋离心泵的可靠性和稳定性具有重要意义。

雪橇车无级变速器变速系统力学分析研究

介绍了一种用于雪橇车的大功率胶带式无级变速器,通过对其结构和工作原理的详细描述,建立了向关的数学模型。对调速蹄块、主动轮移动锥轮、从动轮移动锥轮、扭力凸轮等进行了受力分析,给出了主、从动轮的轴向压力关系式。通过分析空载、负载时主从动轮的轴向压力间的关系,得出了CVT主、从动轮的工作半径发生改变的条件,以及胶带的张紧力可调这一重要结论。

橡胶带式CVT轴向力建模与分析

通过分析橡胶带式无级变速器轴向夹紧力的形成及其各个调速机构间的平衡关系,运用Simulink软件建立了CVT轴向力变化的仿真模型,针对CVT夹紧力调节中存在的问题,提出了采用变刚度弹簧的优化设计方案,并运用仿真模型,对优化前后的结果进行了对比分析。

基于变轴力柱恢复力模型的钢框筒地震反应分析

建立了考虑轴力变化影响的钢结构杆件的恢复力模型，介绍了模型构成和经试验比较得到的 模型的适用性。采用这一模型，对钢框筒结构进行了多维地震作用下的非线性分析，对这类结构的 弹塑性特征进行了考察。

某雪橇车无级变速器调速特性分析与参数匹配

以国内某型雪橇车无级变速器为例,通过对其结构和工作原理的描述,建立了雪橇车V型胶带式无级变速器(Continuously Variable Transmission,CVT)主、从动轮的轴向力加压模型;选取主、从动弹簧的刚度及其初始压缩量4个参数作为无级变速器的主要设计参数,分析其调速特性与参数匹配;通过专用试验台的测试实验,验证了理论分析的正确性,同时测试结果也表明该CVT能够满足某型雪橇车的匹配要求。

永磁变刚度机构柔性机器人力学特性研究

提出了一种柔性机器人用永磁变刚度机构。由于电动机转矩有限,在不用增加绳索拉力的情况下,通过该机构实现了柔性机器人关节更强的变刚度能力。该永磁变刚度机构主要由磁弹簧单元和滑轮绳索单元构成。通过虚位移法建立了弹簧磁力和绳索拉力解析模型,通过实验对永磁体间磁力和绳索上的拉力进行测量,测量结果和模型计算结果基本吻合。其结果表明,永磁体间磁力、绳索拉力和刚度随永磁体间气隙减小呈非线性增加,随永磁体长度和平均半径的增加而增加,保持三角形结构高不变,绳索拉力和刚度随着三角形结构底长的增加而增加,减小滑轮半径,可以进一步增加绳索刚度变化范围。

位移-力反馈型变量机构理论建模与试验研究

位移-力反馈型变量机构是典型的阀控缸位置闭环控制系统。通过分析变量机构的系统构成和工作原理,基于线性化理论建立了控制系统的数学模型,并利用液压测试试验台对数学模型的正确性进行了验证。在此基础上,研究了控制系统的比例特性和影响因素。研究结果表明:先导阀中心复位弹簧是影响控制系统比例特性的重要因素,控制系统比例系数随着弹簧刚度系数的增加而减小,而增大弹簧的预压紧力会加大控制系统的闭死区间。

含变轴力的变截面梁振动特性计算方法

提出了一种含变轴力的变截面梁横向振动特性的快速计算方法。含变轴力的变截面梁,其弯曲刚度、质量分布、轴向力都是沿梁轴线连续或非连续变化的。先将变截面梁等效为多段均匀阶梯梁,即将变截面梁看作由若干均匀段组成的梁;然后基于相邻两段连接处的位移(位移、转角)和力(弯矩、剪力)连续条件,建立相邻两段模态函数间的相互关系;对常见边界条件的梁给出了计算其横向振动特性的特征方程统一形式,使用Newton-Raphson方法计算其振动特性。通过计算变截面旋转梁前3阶固有特性,与有限元结果进行比较,表明该方法具有相当好的收敛性和计算精度。

带式输送机驱动滚筒的有限元分析

针对带式输送机驱动滚筒轴向受力情况,提出了正态分布模型,结合ANSYS-APDL的语言编辑能力,用ANSYS Workbench对均匀分布、一阶正弦分布和正态分布的4种模型进行有限元分析,得到驱动滚筒应力应变图及位移变形的对比情况,为日后实验验证与优化设计提供理论支持。

基于虚功原理的变压器轴向电动力测算

推导出了变压器轴向短路力与绕组轴向高度微变后电抗变化量关系的计算公式,解决了长期以来无法对变压器短路计算结果进行测量比对的难题。

钢管混凝土子结构拟动力试验及有限元分析

为研究变轴力对圆截面钢管混凝土框架柱抗震性能的影响,对6根钢管混凝土柱分别在4个水准地震作用下的子结构进行了拟动力试验。基于试验结果,分析了轴力变化、径厚比和柱子类型等参数对钢管混凝土柱滞回特性、刚度退化、耗能等性能的影响。最后采用Open SEES软件对钢管混凝土模型柱进行有限元分析,并与试验结果进行对比分析,结果表明:钢管混凝土柱破坏现象主要为柱子塑性铰区域钢管的局部屈曲;罕遇地震作用下,轴力变化导致钢管混凝土柱滞回曲线"捏缩效应"相比定轴力柱的滞回曲线更加明显;变轴力试验柱的侧向最大位移和极限荷载相对较小;理论分析结果和试验结果吻合良好,表明Open SEES软件可准确地模拟地震作用下钢管混凝土框架柱的力学特性。

变速旋转圆柱薄壳动力稳定性研究

本文开展了变速旋转圆柱薄壳动力稳定性研究.基于Donnell薄壳理论建立同时考虑变转速和周期轴向力的圆柱壳体振动微分方程;采用多尺度方法,推导系统主参数不稳定区和组合不稳定区边界的解析表达式;分别探讨仅考虑周期轴向力、仅考虑变转速以及同时考虑两种时变因素时,系统主参数不稳定区和组合不稳定区的变化规律;通过与文献结果以及数值结果的对比,验证了解析结果的准确性.

钢筋混凝土耗能减振结构的地震损伤简化分析方法

本文提出了钢筋混凝土耗能减振结构地震反应和损伤分析的简化方法。首先给出了考虑轴力变化效应 的耗能减振结构Ｐｉｓｈｏｖｅｒ分析方法，以及结构等价阻尼比ξ的计算公式；其次，结合文献［１２］中提出的“三 水准”地震损伤性能目标，提出了耗能减振结构基于能力谱法的地震反应、损伤分析与性能设计方法；最 后，对一座设置金属屈服型耗能器的四层钢筋混凝土框架结构进行了地震反应和损伤分析．

神经网络的土钉轴力最大值预测模型

为提高土钉最大轴力的预测精度,收集大量土钉轴力的实测数据,建立考虑土钉墙参数、土钉参数、土参数和超载情况等因素的土钉轴力神经网络预测模型,并对该模型的预测结果进行评估。结果表明:预测模型的土钉轴力最大值与实测的土钉轴最大值吻合程度高,离群点较少;神经网络梯度稳步降低,参数Mu随着迭代次数稳定变化,最大值也未超过0.001,训练R值为0.981,验证R值为0.73,测试R值为0.82,整体R值为0.92;对比现有土钉轴力模型,预测模型的土钉轴力平均值更精确,模型因子变异性更小,且预测精度和土钉轴力最大值之间不存在相关性,因此适用性更广泛。

变轴力钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究地震作用下轴力变化对圆截面钢管混凝土框架柱抗震性能的影响,采用子结构拟动力试验方法进行了4个水准地震作用下的框架结构拟动力试验。试验程序利用有限元程序OpenSees进行数值计算,并与拟动力试验控制系统实现数据实时交互传递。建立了一个4层钢管混凝土框架模型,将首层钢管混凝土柱作为试验子结构进行变轴力作用下钢管混凝土柱抗震性能试验。分析轴力变化对钢管混凝土柱滞回特性、耗能能力、塑性变形等性能的影响,并对比研究地震作用对边柱与角柱的影响。试验结果表明:地震作用下框架柱的轴力会发生较大变化;轴力变化导致钢管混凝土框架柱滞回曲线"捏缩效应"更加明显,塑性铰区域塑性变形累积增长较快、局部屈曲提前出现;与定轴力作用相比,变轴力下框架柱耗能能力受到削弱,抗震性能降低。

轴向运动形状记忆合金层合梁的参强联合共振

该研究探讨了轴向变速运动形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)层合梁在简谐激励下的参强联合共振问题。基于SMA的Falk多项式本构模型,结合Timoshenko梁理论推导了轴向运动SMA层合梁的非线性振动方程。利用伽辽金积分法对其进行时间变量和空间变量的离散,用多尺度法以及坐标变换的方法推导系统参强联合共振的幅频响应方程。通过算例分析,得到不同物理参数变化时的幅频响应曲线图和振幅-参数曲线图,分析了轴向速度、温度及强迫激励对系统参强联合共振特性的影响。结果表明,系统呈现典型的非线性振动特征和复杂的动力学行为。

神经网络在结构优化中的应用

采用阶梯折算及传递矩阵的基本方法,利用神经网络算法中的模拟退火法,研究了轴向力作用下非均匀变截面柱的屈曲优化问题,计算了给定柱体总体积约束下,使轴向受压柱的屈曲载荷达到最大的问题。研究表明:优化结果使4种条边界条件下的屈曲载荷都得到提高。