任意多连通截面扭转应力函数的温度场比拟解法

根据任意截面杆件扭转问题的应力函数理论,通过比较二维稳态热传导问题和扭转问题在控制微分方程和边界条件方面的相似性,提出了任意多连通等截面直杆扭转问题的应力函数温度场比拟直接求解法。利用有限元分析软件ABAQUS现有的稳态温度场分析功能,模拟求解了几种扭转问题的扭转应力函数,验证了本方法的可行性和有效性。     

变截面连续箱梁扭转与畸变应力计算与分析

简要阐述了变截面连续箱梁在偏心荷载作用下的变形 ,并阐述了变形连续箱梁的扭转、畸变及横向挠曲应力的计算与分析     

壁厚因素对钢轨约束扭转正应力的影响

在应用符拉索夫理论分析钢轨约束扭转正应力时，引入了法向截面内无剪应变的假定，考虑了壁厚因素对约束扭转正应力的影响，分析所得的结果比较符合实际情况。     

任意截面形状直杆扭转问题的解析解

用分离变量法找出扭转应力函数在级坐标下的一般解，然后将边界条件进行付里叶展开，由此条件和方程Ｍ＝２∫∫φｒｄｒｄθ便钶得到任意截面形状直杆扭转问题的解析解。     

钢轨约束扭转时的应力分析

分析了钢轨的约束扭转变形，推导了钢轨约束扭转变形时的扭转角计算公式，并由此计算钢轨的约束扭转应力。通过算例说明对钢轨进行应力分析时，必须考虑约束扭转。     

结构模式对转向架构架扭转刚度的影响

将客车转向架焊接H形构架简化为由等截面直梁组成的模型,通过考察各梁在扭转载荷下的变形分布,研究降低构架扭转刚度的措施,并采用有限元方法对理论分析结果进行了验证。计算结果表明:侧梁上盖板开槽能使构架扭转刚度降低3%;改变横梁截面形式后,构架扭转刚度将减小19%,构架在超常载荷下的最大von_Mises应力降低3%。分析结果表明:构架侧梁上盖板开槽对其扭转刚度影响不大,并将引起局部区域较强的应力集中;横梁弯曲与扭转刚度对转向架构架扭转刚度有较大影响,将无缝钢管横梁改为箱型梁能够显著降低构架扭转刚度;同时,由于扭转刚度降低,构架在超常载荷下最大von_Mises应力也有所降低,轨道扭曲载荷对构架强度的影响减弱。     

单箱三室波形钢腹板悬臂梁抗扭性能分析

以某单箱三室波形钢腹板组合箱梁连续梁桥为例,采用空间实体仿真分析软件建立有限元模型,研究不同荷载工况下单箱三室波形钢腹板组合梁桥最大悬臂阶段各截面的扭转与畸变特性。研究结果表明:截面顶底板翘曲应力与弯曲应力的比值由锚固端向悬臂端逐渐增大,且同一截面底板翘曲应力稍大于顶板,边腹板附加剪应力明显大于中腹板。根据研究结果,提出以最大悬臂节段底板及边腹板为控制部位进行设计计算。     

钢拱桥H型刚性吊杆风振疲劳性能研究

H型刚性吊杆是钢拱桥常采用的一种吊杆形式,具有长细比大、抗扭刚度小、阻尼低等特征,易诱发大幅风致扭转振动,导致吊杆节点板连接疲劳损伤问题。以某钢拱桥40 m长H型刚性吊杆为研究对象,综合理论分析与有限元数值仿真分析开展吊杆风致扭转振动疲劳评估。研究表明:有限元仿真分析吊杆节点板的螺栓连接可采用面-面接触关系模拟,接触刚度是其关键参数;有限元仿真分析得到的吊杆翼缘板扭转翘曲应力值与理论计算值基本一致;吊杆中心截面扭转角幅值可作为吊杆疲劳损伤程度的有效评估指标,即控制吊杆扭转角限值即可保证吊杆安全,3.7°可作为该40 m长吊杆的扭转角振动控制目标。     

一种新的焊接构架疲劳分析方法

为了在多工况下进行焊接构架多轴应力的疲劳强度评估,在直接法和投影法的基础上,将二阶张量坐标变换的性质应用于构架的多轴应力疲劳评估,提出了张量法.该方法将多轴应力转换到同一坐标系和同一截面下,根据获得的最大应力和最小应力进行疲劳评估.以某型转向架焊接构架为例,建立了该构架的有限元模型,计算结构在多工况下的应力,并用直接法、投影法和张量法计算了焊接构架的疲劳强度. 通过临界面法和Ncode软件的计算,验证3种方法的合理性.结果表明:考虑多轴应力方向的张量法明显优于另外两种方法,与Ncode计算结果误差最小,为4.42%.      

圆缺口试样的疲劳启裂和低周疲劳寿命研究

通过对３５ＣｒＭｏ材料的不同缺口半径下缺口试样的低周疲劳试验研究，得出缺口半径，载荷水平会影响缺口试样疲劳裂纹的形成和扩展的结论，并通过有限元分析和对各控制参数的比较，说明在多轴应力应变状态下，用局部等效应变能密度法能有效地进行缺口构件的低周疲劳寿命描述，并用光滑试样的疲劳寿命曲线可靠地进行了缺口构件的疲劳寿命估算。     

SV波入射下衬砌尺寸对引水隧道动力响应的影响

采用波函数的Fourier-Bessel级数展开方法,得到了SV波入射时,大型引水隧道平面地震响应的解析解,并对建立的场地模型进行数值计算.计算结果表明：SV波入射时,引水隧道衬砌的径向动应力随隧道内径的增大而增大,径向动应力的最大值与隧道内径呈线性关系,SV波入射引起的引水隧道衬砌的切向动应力随隧道内径的增大而增大.当入射角小于临界角时,切向动应力受隧道内径变化的影响很大.此外,引水隧道衬砌的径向动应力随衬砌厚度的增大而增大,切向动应力则随衬砌厚度的增大而减小.     

机车柴油机轴系扭振的减振特性分析

分析了减振器和弹性联轴节在机车柴油机轴系扭振中的减振特性。减振器能显地减小振振幅和附加剪应力，弹性联轴节可以明显地改变低频固有频率和临界转速，对减小振幅和应力有效果，但会使某些节点的振幅和某些轴段的应力增大。     

基于ANSYS的小半径陡坡路段混凝土面板受力分析

山区农村公路具有半径小、纵坡大的特点,如何避免山区农村公路水泥混凝土路面提前破坏,确保其达到设计使用寿命,减少养护维修费用,已成为目前山区农村公路水泥混凝土路面修建面临的重要课题。采用三维动态有限元,分析计算小半径与陡坡组合路段路面板底最大拉应力、最大剪应力,并与直线路段和平坡路段下的相应状态进行比较,得到陡坡急弯路段路面力学响应的特点。     

基于荷载传递法的锚杆锚固段荷载变形分析

基于荷载传递法,推导了锚固段的荷载传递基本微分方程;结合Kelvin问题的位移解,得到锚固段的应力分布的解析表达式,认为锚杆体的直径、外荷载及锚杆体弹性模量与岩体剪切模量的比值等因素影响着锚固段的应力水平。计算结果表明:锚杆体直径增加到一定程度会使锚杆所受的最大剪应力快速增加;在较高的初始力条件下,锚固段前端应力集中现象明显;较小的锚杆体弹性模量与岩体剪切模量比值有利于锚固段应力的均匀分布。     

动车组抗侧滚扭杆载荷特性

为获得抗侧滚扭杆在动车组运行时所受载荷的变化情况,结合陀螺仪和速度信号,研究了抗侧滚扭杆载荷随列车运行速度、曲线半径和曲线超高的变化规律;统计了不同速度级下抗侧滚扭杆载荷最值,并编制测试载荷谱、趋势载荷谱和动态载荷谱,计算趋势载荷与动态载荷在整个测试载荷中贡献的损伤比. 研究结果表明:直线工况下,抗侧滚扭杆动态载荷幅值随列车运行速度的增加而增加,当运行速度由250 km/h增大到350 km/h时,抗侧滚扭杆载荷幅值最大值增大了30%;在一定的过超高条件下,抗侧滚扭杆趋势载荷幅值随曲线半径减小而减小,240 km/h运行速度下最大载荷幅值由6.61 kN减小为3.54 kN;在曲线半径一定的条件下,抗侧滚扭杆趋势载荷幅值随曲线超高的增大而增大,240 km/h运行速度下最大载荷幅值由3.36 kN增大为5.80 kN.      

人湿桡骨干的冲击压缩实验研究

目的　探讨人湿桡骨密质骨在不同应变率下的力学性能及其分布规律、对应变率的相关性和本构关系。方法　用分离式hopkinson压杆技术 (SHPB)对人湿桡骨密质骨进行了应变率分别在 ε =0 .6× 10 3 s-1和 ε =1.2× 10 3 s-1条件下的冲击压缩试验。结果　桡骨在高应变率下的力学性能随其轴向位置变化 ,呈现出中部强两端弱的分布 ,且非对称。桡骨的极限强度和压缩模量随应变率的提高而增大 ,在高应变率段尤为显著 ,而且表现出非线性粘弹性的力学行为。结论　在冲击压缩力下 ,桡骨的两端 ,尤其是远端容易骨折 ,并与时间有关。     

Multi-Objective Optimization of Rail Pre-Grinding Profile in Straight Line for High Speed Railway

In order to modify the rail pre-grinding profile smoothly, non-uniform rational B-spline (NURBS) curve with weight factors is used to establish a parameterized model of the profile. A wheel-rail contact stochastic finite element model (FEM) is constructed by the Latin hypercube sampling method and 3D elasto-plastic FEM, in which the wheelset’s lateral displacement quantity is regarded as a random variable. The maximum values of nodal accumulated contact stress (NACS) and nodal mean contact stress (NMCS) in different pre-grinding profiles with differential weight factors are calculated and taken as the training samples to establish two Kriging models. A multi-objective optimization model of pre-grinding profile is established, in which the objective functions are the NACS and NMCS Kriging models. The optimum weight factors are sought using a non-dominated sorting genetic algorithm II (NSGA-II), and the corresponding optimum pre-grinding profile is obtained. The contact stress calculation before and after optimization indicates that the maximum values of NACS and NMCS decline significantly.     

基于实测数据的动车组轴箱横向载荷特性

研究了轴箱横向载荷高精度测试方法,将经过标定的轴箱安装于运用车辆,获得了载荷-时间历程,结合车辆运行状态分析了在高速线路典型服役条件下的载荷特性,编制了对应于进出站工况、低速运行、高速运行的恒幅载荷谱。研究结果表明:轴箱横向载荷影响因素主要为列车运行速度、曲线半径、道岔、轨道不平顺;运行中普遍存在着相对固定且与车辆运行速度无关的2 Hz的低载荷主频;对于大于5 Hz的频率,载荷主频与列车的运行速度直接相关,曲线通过时内轨侧轴箱载荷变化幅值稍大于外轨侧,且载荷均值以及最大载荷幅值均随列车运行速度的增大而增大;曲线半径增大的同时横向载荷均值逐渐接近于0,最大载荷幅值也逐渐减小;进出站道岔会造成横向载荷出现约10 s的一次波动,同时包含短时间冲击载荷;横向轨道不平顺会造成轴箱横向载荷在通过相应区间时出现多个大幅波动,随着运行速度的增加,波动周期缩短,峰值减小;进出隧道对横向载荷影响不明显;对于不同运行工况下的载荷谱,进出站工况载荷幅值最大,作用频次占很少部分;低速运行载荷幅值次之,作用频次占比约为1/3,高速运行载荷幅值最小,作用频次占比达到60%以上。      

高速列车转向架构架载荷识别与分布特性

以某型高速列车转向架构架为对象, 研究了高速列车转向架构架载荷识别与分布特性; 分析了基于动应力响应识别构架载荷的原理并基于截断奇异值法对构架载荷进行了反推识别, 采用核密度估计法对构架载荷极值分布特性进行了分析, 基于3σ准则获得了不同出现概率下的构架载荷极值区间, 利用雨流计数法编制了构架载荷的二维载荷谱并基于Goodman方程将二维载荷谱等效转换为一维载荷谱, 基于一维载荷谱分析了各载荷系载荷的累积频次分布规律。研究结果表明: 对于本文研究对象而言, 当截断数目为1时, 载荷识别结果的相对误差最小; 载荷极小值与载荷极大值的概率密度分布整体相对于坐标系的纵坐标轴对称, 涵盖载荷范围越大的载荷系, 其概率密度的极值越低; 齿轮箱载荷系极大值与极小值涵盖的载荷范围最大, 最大载荷达到25 kN, 制动载荷系、侧滚载荷系与横向载荷系次之, 最大载荷达到了15 kN, 浮沉载荷系的最大载荷约为5 kN, 扭转载荷系极值涵盖的范围最小, 最大极值约为3 kN; 随着出现概率的增大, 各载荷系极值区间也逐渐变大; 各载荷系的二维载荷谱均有明显的载荷频次极值, 各载荷系的载荷频次极值均出现在低幅值区域; 对于二维载荷谱等效后的一维载荷谱累积频次分布, 各载荷系总累积频次相当, 齿轮箱载荷系的最大载荷幅值明显大于其他载荷系, 其他载荷系的最大载荷幅值由大到小依次为侧滚载荷系、制动载荷系、浮沉载荷系、横向载荷系和扭转载荷系。      

大跨度桥梁主梁沿跨向涡激振动响应计算

为向抑振提供准确的参考数据,基于单自由度涡激振动经验线性模型,结合主梁振型、阻尼和涡激力相关性,导出了主梁沿跨向竖向、扭转涡激振动响应,建立了大跨度桥梁主梁沿跨向涡激振动描述体系,并探讨了节段模型涡激振动识别气动参数的方法.以一大跨度斜拉桥为例,计算了主梁在不同风攻角下涡激力相关性及沿跨向竖向、扭转涡激振动响应.结果表明,受涡激力相关性作用,涡激振动振幅沿跨向衰减较快.