关于无碴梁桥面扣件的扣压力和弹条扣压部的力学分析

本文探讨了无碴梁上钢轨中间扣件的竖直扣压力,并提出了有效扣压力的问题,建议采用弹条扣件。介绍了弹条按空间问题分析应力和位移的方法。计算结果与试验数据基本相符,两者差异的部分原因在于弹条的实际截面尺寸偏小。     

车轮次表面裂纹力学特性分析

为了研究车轮次表面裂纹的力学特性,利用ANSYS软件建立了轮轨接触的有限元模型,分析了车轮纯滚动时裂纹尖端应力随车轮运动时的变化规律,研究了轮轨蠕滑系数对裂纹尖端应力的影响.结果表明:当裂纹位于轮轨接触区域上方时,裂纹尖端的von Mises应力和切应力变化十分剧烈,其值分别是无裂纹时的3.2倍和21.7倍;在轮轨初始接触时,最大von Mises应力不是发生在裂纹尖端,而是出现在裂纹尖端的后方位置处;裂纹尖端von Mises应力和切应力峰值随着轮轨蠕滑系数的增大而逐渐增大.研究结果显示车轮次表面裂纹对应力影响很大,因而在车轮制造及检测中要密切关注裂纹状态,以防发生事故.     

基于气动声学理论的喇叭型隧道缓冲结构优化

为了有效缓解隧道空气动力学效应导致的声爆现象,基于气动声学理论,对带喇叭型缓冲结构的隧道入口参数进行了优化。采用Green函数求解气动声学FW-H方程,得到了隧道内初始压缩波波前的压力和压力梯度,并根据喇叭型缓冲结构的特点,对缓冲结构的横断面积函数、入口断面积和长度进行优化设计。优化结果显示:隧道内压力梯度峰值随缓冲结构长度的增大而逐渐减小;考虑经济性因素,喇叭型缓冲结构的优化长度为10倍的隧道半径,优化缓冲结构的横断面积函数、入口断面积后,可使压力曲线成线性变化,压力梯度峰值降低63.9%,可避免入口处压力突变,缓解了声爆等微压波现象。      

基于RBF神经网络模型的板料成形变压边力优化

为了解决变压边力优化过程中RBF(radial basis function )神经网络隐层节点训练难的问题,利用人工智能算法的优越性,建立了基于人工免疫算法的RBF神经网络,并将其用于非线性函数的逼近中.结合分块压边圈与改变压边力控制技术,通过Dynaform软件进行数值模拟获得成形数据,建立了变压边力与成形质量之间的RBF神经网络近似模型.利用人工免疫智能算法对该近似模型进行优化,获得最优压边力参数.将该方法应用于S形梁冲压成形中,与优化前的结果进行比较,采用优化后最优变压边力可以抑制起皱,最大起皱量减少了89.53%.      

柴油机配气挺柱运动学及应力分析

针对某型号柴油机的配气挺柱,计算其在额定工况下的速度和加速度曲线.采用多体动力学方法,结合Hertz理论和有限元分析方法,确定挺柱在怠速工况和额定工况下的最大Von Mises等效应力值和危险位置.结果表明,挺柱在工作中的危险位置在挺柱颈部,应力集中处的应力值大约是柱身应力值的3倍.针对挺柱在设计中未考虑到的问题,对挺柱的结构在允许的范围内加以优化,使应力能够较为均匀的分布在挺柱上.在相同条件下进行对比模拟后发现,新结构能够有效改进挺柱应力集中问题,从而增加挺柱寿命.     

独塔斜拉桥施工控制中的参数敏感性分析

为探究独塔斜拉桥施工控制过程中参数变化对桥梁成桥状态的影响,以保靖县酉水三桥为项目依托,采用MIDAS/Civil建立该桥空间有限元模型,对施工过程中相关参数敏感性进行对比分析.计算结果表明:扣索索力为该独塔斜拉桥施工过程中的最敏感参数,其对主梁位移、主梁应力、主塔塔顶位移以及塔根应力的影响均较大,其次为结构自重与整体温度,混凝土弹性模量的影响基本可忽略不计.在酉水三桥施工监控中应加强对扣索索力、结构自重与整体温度3个参数的控制.     

基于优化理论的大跨拱桥桁架拱肋吊装预测分析

引入工程结构优化方法,利用基于前进分析的有限元法,对采用千斤顶斜拉扣挂法施工的钢管混凝土拱桥进行了吊装预测分析,进行了扣索索力及拱肋节段预抬高的最优化计算,确定了一定约束条件下,空钢管拱肋吊装结构最合适的施工路径.     

大跨旧桥极限承载力的可靠度分析

基于桥梁的极限承载力理论,首先建立某桥梁结构的有限元模型,并对荷载作用下的各个反应量如最大挠度、应力和弯矩等进行参数灵敏度分析;其次确定了结构极限承栽力的统计参数,建立基于极限承载力荷载效应的极限状态方程,并采用传统的结构可靠度理论计算出了结构的体系可靠度.算例表明,利用该方法来获得结构体系的可靠度具有准确、简便、实用...     

预制装配式地铁车站单环结构传力与变形机理

为了研究新型装配式车站结构的力学与变形性能，以长春某国内首例预制装配式地铁车站为背景，基于有限元软件ABAQUS对装配式地铁车站单环结构拼装成环后传力与变形机理进行研究. 首先，建立了不同结构形式与钢丝杠支撑组合的4种工况数值模型；其次，对结构在自重作用下的力学、变形和接头接触性能进行了对比分析；最后，揭示了该类型预制装配式地铁车站单环结构的传力与变形机理. 研究结果表明:钢丝杠的支撑作用不容忽视，在拱脚外侧增设水平钢丝杠后，结构最大Mises应力降低约40%，最大主应力降低约80%，最大水平位移降低约90%，拱顶挠度降低约80%，结构内部降剪、降弯效果明显；接头接触状态发生明显变化，除拱顶D-E接头外其余接头接触面挤压面积比例显著增大，拼装结构基本达到了传力稳定可靠、变形安全可控的设计要求，整体自稳能力显著提升. 钢丝杠与拼装结构协同工作优化了单环结构的传力路径，有效限制了结构的水平与竖直变形，该类型装配式结构的力学与变形性能优于未设置钢丝杠的现浇结构的对应指标.      

钢管拱肋分段吊装扣索一次张拉索力改进算法

为改善大跨钢管拱肋分段吊装扣索索力常用算法迭代效率低、计算时耗长, 且忽略了温变影响等不足, 建立了可考虑温变影响和提高计算效率的改进算法; 基于材料力学和几何学相关知识, 推导了吊装过程中拱肋位移变化与温变的理论关系, 并在计入温变引起索长和拱肋位移改变的情况下, 推导出扣索索力变化与温变的理论关系; 基于扣索一次张拉法和ANSYS零阶优化法, 开发了考虑温变影响且在迭代子步中对程序自动搜索实施宏观调控的扣索索力计算程序; 运用改进算法对某主跨300 m钢管混凝土拱桥开展了分段吊装施工控制分析。分析结果表明: 推导的理论公式和有限元分析结果的变化规律一致, 拱肋位移变化的最大相对误差为11%, 索力变化的最大相对误差为18%, 均能满足工程精度要求; 与原算法相比, 采用改进算法的迭代次数由26次缩减到17次, 迭代效率提高了35%, 计算索力与实测索力的最大偏差由276 kN减小到100 kN; 拱肋松索成拱位移理论值与实测值的最大偏差为7 mm, 成拱线形正常; 建立的改进算法可实现扣索一次张拉, 提高迭代效率和计算精度, 运用改进算法控制大跨钢管拱肋吊装施工可使拱肋松索成拱线形满足设计要求。      

基于ADAMS-Isight联合仿真的电子机械制动器增力机构结构参数优化

设计一种新型肘杆增力式机械制动器,为了优化该制动器增力机构的结构参数,在ADAMS软件平台上建立参数化模型,并进行初步仿真,获得该增力机构的初始增力效果。基于Isight软件集成ADAMS,以增力机构输出稳定最大夹紧力为目标进行优化设计,采用优化拉丁方实验设计方法设计试验变量,对得出的近似模型通过序列二次规划法(non-linear pragramming by quadratic lagrangian, NLPQL)进行针对增力机构输出夹紧力的单目标优化,最终得到结构参数局部最优解。研究表明:优化后的增力机构具有更好的增力系数,有利于降低对电子机械制动器中电动机的性能要求,降低生产成本。     

基于拓扑优化的某活塞轻量化分析

针对某发动机活塞轻量化问题,进行了该结构模型的热机耦合分析,在此基础上完成了对活塞的变密度法拓扑优化设计,并从应力、变形、体积(重量)等方面对优化前后计算结果进行了比较和总结.研究结果表明:选择相同的材料,活塞质量较优化前降低了约6.471％.优化后模型的最大形变量有所降低,应力峰值减少了16.73％,均力分布有所改善.     

大跨径钢筋混凝土拱桥拱肋斜拉扣挂施工扣索索力计算与优化

为研究拱桥斜拉扣挂法扣索索力优化算法,以某主跨195 m钢筋混凝土拱桥为研究对象,运用改进零位移法和弹性-刚性支撑法进行斜拉扣挂法扣索索力计算.对比挑选合理值,再基于Midas软件中的未知荷载系数法对挑选值进行优化计算,结果表明:优化后的扣索索力满足实际施工要求,能确保吊装过程中预制拱肋截面应力不超标,同时合龙成拱线形...     

大断面高速公路隧道复合式衬砌结构受力监测分析

以云南昆石高速公路某3车道大断面隧道为实例,对其典型断面洞室复合式衬砌结构各施工阶段的受力特性进行跟踪监测,详细分析了锚杆轴力、围岩压力、钢拱架内力、二次衬砌混凝土结构的受力状况,研究结果表明:受围岩体结构不均匀性的影响,其Ⅴ级围岩复合式衬砌结构的总体受力状况较为复杂,存在着一定的偏压现象,实测围岩压力远小于理论计算值,原施工图预设计的部分支护结构参数可以再作适当的优化调整。     

大断面高速公路隧道复合式衬砌结构受力监测分析

以云南昆石高速公路某3车道大断面隧道为实例,对其典型断面洞室复合式衬砌结构各施工阶段的受力特性进行跟踪监测,详细分析了锚杆轴力、围岩压力、钢拱架内力、二次衬砌混凝土结构的受力状况,研究结果表明:受围岩体结构不均匀性的影响,其Ⅴ级围岩复合式衬砌结构的总体受力状况较为复杂,存在着一定的偏压现象,实测围岩压力远小于理论计算值,原施工图预设计的部分支护结构参数可以再作适当的优化调整。     

垫塞钢板对扣索力与主拱线形的影响分析

针对采用悬臂拼装斜拉扣挂法施工的拱桥在拱段间过多地垫塞钢板,造成的拱肋线形严重偏离目标线形问题。笔者基于拱段间几何关系,推导了垫塞钢板后拱段坐标修正公式,并利用有限元软件开展了拱段间垫塞钢板对扣索力与主拱线形的影响研究。研究结果表明:拱肋拼装过程中在拱背垫塞钢板,会增大施工过程中的扣索力,索力误差达49.69%,成拱后拱肋线形高于目标线形,最大线形偏差达204.9 mm;在拱腹垫塞钢板会减小施工过程中的扣索力,索力误差达-50.26%,成拱后拱肋线形低于目标线形,最大线形偏差达-201.9 mm,因此在施工中应慎用钢板垫塞拱段。     

动水压力影响下考虑SSI效应的桥墩结构地震响应分析

基于Morison方程法,采用附加质量考虑动水压力的影响,利用ABAQUS软件计算平台建立了动水压力作用下刚性地基桥墩和考虑SSI效应的桥墩结构,对动水压力作用下考虑和不考虑SSI效应时桥墩的地震响应进行了比较,分析了考虑SSI效应的桥墩的地震响应随水深的变化规律。结果表明:动水压力作用会增大桥墩的地震响应,其受桥墩入水深度的影响;当考虑SSI效应后,动水压力作用对桥墩自振频率折减和地震响应增大作用有所降低,但仍不能忽视动水压力作用。     

大跨度钢管混凝土拱桥桁架拱肋吊装过程中的线形调整

针对桁架拱肋假设中出现的线形调整问题,利用影响矩阵法进行处理。通过该方法可得到为满足设计要求线形与标高所需要的扣索长度的调整量和扣索索力增量。通过封铰前的扣索调整,使实际拱轴线逼近设计拱轴线。满足精度要求。     

阶梯形圆角对曲轴应力优化作用的研究

利用ANSYS对某型号V型12缸柴油发动机的曲轴进行整轴的有限元分析,研究其在所有选定危险工况下的应力大小、应力分布,以及变形情况.对各工况下最大应力的大小、分布位置进行总结和讨论,并对曲轴存在的危险性进行预测.为了优化曲轴结构强度,提出了利用阶梯形圆角结构对该曲轴进行圆角应力优化,通过对比其与普通圆角结构对应力的影响,发现圆角参数取中间值时,整轴应力峰值最小,与普通圆角比降低45 MPa,且对应力分布也有一定改善作用,证明这种圆角可以得到较明显的优化圆角应力的作用.     

横风下高速列车动力学参数的多目标优化

为改善高速列车横风下运行的动力学性能, 提高运行平稳性和安全性, 以轮轴横向力和轮重减载率为优化目标, 对高速列车动力学模型的悬挂参数进行多目标优化设计; 建立高速列车多体动力学参数化模型, 依照大风限速标准, 加载列车在横风下以不同速度运行的气动力数据, 选取了止挡间隙、一系悬挂纵向和垂向刚度、二系悬挂纵向和垂向刚度、一系垂向减振器刚度、二系横向和垂向减振器刚度、抗蛇形减振器刚度及阻尼11个变量; 搭建高速列车动力学模型优化平台, 对高速列车多体动力学参数化模型的设计参数与轮轴横向力和轮重减载率的相关性进行分析, 得到列车各悬挂参数对轮轴横向力和轮重减载率的影响趋势; 基于相关性结果, 采用NCGA、AMGA和NSGA-Ⅱ遗传算法对高速列车的动力学参数进行优化设计。分析结果表明: 采用NSGA-Ⅱ算法的优化结果最为理想; 与轮轴横向力和轮重减载率相关性最大的参数为抗蛇形减振器刚度, 为反效应; 优化后列车的动力学性能得到明显的改善, 轮重减载率从原始的0.78整体优化到0.63以下, 且最小可以优化到0.49, 最高可降低37.2%;轮轴横向力从原始的16.8 kN整体优化到9.6 kN以下, 且最小可以优化到5.79 kN, 最高可降低65.5%;得到了优化目标的Pareto前沿最优解, 确定了列车各动力学参数设计变量的最优解集, 并对最优解集在其他列车速度和风速组合下的运行工况进行验证, 适用性较好。