局部应力差异对压杆弹性稳定的影响

为研究在不同形式荷载作用下局部应力差异对加载端自由压杆弹性稳定的影响,基于有限元理论探讨了在点加载及面加载情况下压杆的弹性稳定性能.以平面梁单元为例,通过对荷载作用端附近单元的几何刚度矩阵进行调整,模拟了加载形式对加载区局部应力的影响,并通过特征值求解,研究了其对压杆弹性稳定的影响.研究结果表明:加载形式的不同会显著影响加载端自由压杆的稳定临界载荷,但不会影响加载端受约束方向上的稳定临界载荷;长细比介于50~280范围内的一端固定、一端自由的受压圆柱,面加载情况下的弹性稳定临界载荷约为点加载情况下弹性稳定临界载荷的2.14倍.      

自由-弹性支承杆损伤识别方法研究

基于弹性杆件的纵向振动理论，研究基桩简化模型的损伤识别方法。用弹簧代替损伤的自由-弹性支承杆的损伤材料，通过分析位移导纳，建立损伤截面的刚度、损伤位置和杆件固有频率之间的函数关系，利用不同的损伤模态频率实现对自由-弹性支承杆的损伤进行定位和损伤程度的判断。数值模拟给出了很好的损伤识别结果。     

空间梁拱组合体系桥梁的荷载横向分布计算

运用杆系有限元程序结合弹簧刚度矩阵,提出了空间梁拱组合体系桥梁在横向不等跨且横梁刚度沿跨度变化的荷载横向分布计算的弹性支承连续梁法,并结合一座实际桥梁的试验研究验证了这种方法的可靠性。     

装配式公路钢桥竖向自由振动分析

引入抗弯弹簧铰模拟结构接头传递弹性弯矩的特性,建立了用于装配式公路钢桥竖向自由振动分析的带抗弯弹簧铰梁模型;利用有限元程序ANSYS对接头进行数值仿真,得到了抗弯弹簧铰刚度。算例表明,抗弯弹簧铰可反映拼装式结构接头传递弹性弯矩的特性,装配式公路钢桥自振频率理论解与试验吻合很好。     

套靴刚度和阻尼对高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动的影响

采用轨段单元模拟弹性支承块式无砟轨道结构。钢轨模拟为弹性点支承Euler梁;钢轨下面的支承块视为刚体;道床板视为弹性薄板,并且采用横向有限条与板段单元法对其进行位移插值;钢轨扣件和支承块下胶垫和套靴模拟为线性弹簧和阻尼器;道床板与混凝土底座下的路基模拟为连续分布面弹簧和阻尼器。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的“对号入座”法则,建立了高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动矩阵方程,得到了系统振动响应,进一步分析了套靴刚度和阻尼对此系统竖向振动响应的影响规律。     

中小跨径桥纵向水平力的计算

利用杆系有限元法和弹簧模拟法对纵向水平力进行比较计算，并对刚度如何换算详细阐述并得出结论。     

牵引杆附加刚度效应对地铁车辆垂向动力学性能的影响

为了解决地铁车辆踏面过度磨耗、剥离、失圆及产生的车体垂向动力学性能超标问题,通过车辆结构理论分析及动力学仿真,研究了牵引杆的附加刚度效应.结果表明:车辆制动系统不是导致上述问题发生的主要原因,短牵引杆及其两端大的连接刚度引起的附加刚度效应是导致车体对垂向振动冲击敏感的根源;在车辆制动或通过曲线轨道时,牵引杆装置的附加刚度效应可降低二系悬挂系统的隔振能力;考虑牵引杆的附加刚度效应时,车辆对垂向振动的冲击响应显著增大;将牵引杆的连接刚度减小到现有刚度的25％时,可以降低车体对垂向冲击的响应,改善车辆的垂向动力学性能.     

客车强烈摆振的原因及消除方法

汽车大部分质量是通过弹性元件支承在车桥和轮胎上,构成一个在外界作用下强烈振动的弹性振动系统.当汽车受激振动时,各弹性系统也各自在其平衡位置附近振动且相互关联.     

高速动车组弹性车体和设备耦合振动特性

为研究车体和车下设备之间的耦合振动关系,建立了高速动车组的车辆刚柔耦合系统动力学模型;考虑车体弹性模态振动,采用扫频激励法,仿真分析设备质量、刚度、阻尼和安装位置对系统振动的影响;研究了不同参数相互作用下的振动特性.研究结果表明:与设备采用固接方式相比,弹性联接可显著降低车体弹性振动,设备质量越大且越靠近车体中部安装,对抑制弹性振动效用越显著;设备质量小于1.0 t或者距离车体中心6 m以上时,降低弹性振动的效果较小,阻尼比为5%~30%时,效果较好.利用机车车辆滚动振动试验台进行设备悬挂振动特性测试,表明设备采用弹性联接可显著改善高速动车组的乘坐平稳性,运行速度等级越高,效果越显著,最大可改善约15%.      

摆式列车内燃动力车转向架二系弹簧系统稳定性分析——刚度法

针对由橡胶弹簧和高圆簧组成的摆式列车的内燃动力车转向架二系列弹的结构特点,建立了基于弹性杆理论的数学模型,导出弹簧系统载荷与变形关系式,提出评定复合弹簧系统稳定性的新方法－刚度法,避免了此类弹簧系统在实际应用中出现负刚度,与现有复合弹簧系统的稳定性评定方法相比,刚度法具有较高计算精度和广泛和适用性。     

用预应力锚索抗滑桩整治公路深层滑坡灾害

通过几个工程实例,介绍了采用预应力锚索抗滑桩整治公路深层滑坡灾害这一新方法的基本原理、设计方法和整治效果.将锚索的一端锚固于稳定基岩内,另一端与抗滑桩顶相连,然后对锚索施加预应力,将抗滑桩由一端嵌固、另一端自由的“悬臂式”受力状态改变成一端嵌固、另一端支承的“简支”受力状态,从而达到整治滑坡灾害的目的.近年来,作者采用这种方法整治了30余个滑坡灾害工程,都取得了十分显著的效果.一般可节省灾害整治费用20%~40%.     

柔性钢棚洞结构在落石灾害防治中的应用研究

为了解决柔性钢棚洞结构研究和设计依据缺乏的问题,针对我国交通建设中落石灾害的广布偶发与集中群发的特点,比较了不同落石灾害防治措施在工程应用中的优缺点,分析了刚性和柔性棚洞结构的特点及在设计理论、动力性能及稳定性能等方面的研究现状;并利用有限元软件ANSYS进行数值模拟,结果表明:在相同宽度、延伸长度和防护能级的条件下,柔性钢棚洞在结构受力、施工、环保和经济性等方面具有显著优越性,特别适用于隧道、公路进出口对落石的防护,尤其是快速抢修抢建工程.      

多约束燃料棒自由振动特性

为开发用于核燃料设计的流致振动计算程序,基于梁理论和势流理论,建立了多约束燃料棒振动问题理论分析方法. 首先通过多跨连续梁理论,得到了多约束燃料棒在空气中振动控制方程和干模态下总体刚度矩阵和质量矩阵;然后通过势流理论,考虑了流体轴流和边界条件的影响,给出了湿模态下附加质量矩阵;最后以压水堆燃料棒为例,得到了燃料棒在干模态和湿模态下自由振动固有频率和振型的理论分析结果,并研究了弹簧刚度和附加质量系数对振动固有频率的影响. 研究结果表明:通过理论分析方法所得计算结果与有限元软件ANSYS计算结果相一致;燃料棒在堆芯中结构为棒束形式,且周围为高速流动流体,振动频率及振型受到流体轴流和周边相邻燃料棒的边界效应影响,但由于多约束作用,流体轴流和边界效应仅影响了振动固有频率,而对振型基本没有影响;拉压和扭转弹簧刚度越大,燃料棒振动频率越高,增加扭转弹簧刚度可使第1阶固有频率增加79.1%,附加质量系数越高,燃料棒振动频率越低,可使第1阶固有频率降低18.2%,通过优化刚度方法可得到理想的振动特性,为格架设计提供参考.      

内燃机曲柄连杆机构的建模与仿真分析

对内燃机曲柄连杆机构的工作性能进行仿真分析是该产品设计过程中的重要组成部分。运用机械系统仿真软件ADAMS,建立了曲轴、飞轮、连杆、活塞在内的虚拟样机模型,之后将曲轴视为柔性体,利用PRO/E建立曲轴的三维实体模型,导入ANSYS进行模态分析,生成中性文件,再导入ADAMS中生成曲轴的柔性体模型来替换刚体模型,构造刚柔混合体模型,通过对模型的多体动力学仿真,得到曲轴连杆和活塞的运动特性曲线,为以后内燃机的优化设计及疲劳分析提供参考。     

Dynamic Effect Research of Cable-Lead-In Rod on Towed System

This paper aims to research the cable-lead-in rod effect on a towed system through mathematical modeling and numerical simulations. The rod dynamics, as a key part of this study, is modeled using the combination of cable node governing equations and kinematic constraint conditions. As the first attempt to analyze such a problem, the rod is simply treated as an elastic cable segment so as to be incorporated into the dynamics of the cable, and a set of algorithm is then proposed based on the kinematic constraint conditions to fully describe its motions. Meanwhile, the cable and the underwater vehicle are modeled by the traditional lumped mass method and the 6 degree-of-freedom maneuverability equations for submarines respectively; the coupling boundary conditions besides the rod dynamics are also given to form the whole system's model. Several numerical cases are performed to investigate the rod effect on the system in different maneuver situations. Some meaningful conclusions are drawn through comparative analysis.     

Rigid-liquid-flexible dynamic formulation for a two-dimensional tank undergoing translational and rotational motion

Considering rigid-liquid-flexible coupling effect, dynamic formulation for a two-dimensional rectangular tank with liquid sloshing connected to a flexible beam is proposed. Differing from the traditional formulation which considered either the rotational motion or the translational motion of the tank, this formulation can be applied for rigid-liquid-flexible coupling dynamic analysis of tank undergoing translational and rotational motion based on the theorem of momentum and the theorem of moment of momentum. Furthermore, stiffening terms are included in the dynamics equations of the flexible beam. Firstly, the dynamic equations of the rigid-liquid coupling system and the flexible beam are derived, respectively, and then by introducing the Lagrange-multipliers, the rigid-liquid-flexible coupling equations can be combined with acceleration constraint equations. Finally, the mix differential-algebraic equations are solved to investigate the rigid-liquid-flexible coupling dynamic performance of the system.     

船只/桥梁多柔体系统碰撞问题求解的Lagrange方程

通过对船只 /桥梁多柔体系统碰撞问题进行具体分析并作适当简化和离散化 ,形成集中质量 -弹簧体系模型 ,针对模型按广义坐标建立拉格朗日微分方程组 ,简述了该方程组的解法 ,讨论了碰撞结束时的脱离判别准则和碰撞力的表示方法     

Nonlinear Absolute Nodal Coordinate Formulation of a Flexible Beam Considering Shear Effect

IntroductionIn the previous hybrid-coordinate formulationof an elastic beam, with the assumption of smalldeformation, the relation between the strain anddeformations is approximated to one order. Suchlinear approximated formulation fails to explain thestiffening effect for a high-speed rotating elasticbeam[1,2]. Some authors developed the systemequations of motion of flexible multibody systemsthat include stress stiffening effects[3]. A furtherimprovement in the formulation can be achieved bye…     

高低温下复合绝缘子的连接抗拉性能及优化

为了探究复合绝缘子的承载力受高低温以及芯棒与端部金具压接工艺的影响规律，得出最后优化的压接方式，对绝缘子芯棒和端部金具的高低温拉伸试验结果进行了有限元模拟分析. 在常温状态对金具与芯棒的受力进行了模拟，结果与实验数据吻合较好；设计出10种压接工况，评估最优的复合绝缘子端部金具的预紧应力工况；进一步对高低温下的绝缘子承载能力进行了仿真. 研究结果表明:当预紧应力沿金具径向均匀分布并预留金具长度的18%～25%无预紧力的工况下，复合绝缘子链接的承载能力最优，最优模型的弹性极限荷载较现有厂家工艺增大8.23%；本文模拟方法能较好地模拟高低温状态下的绝缘子力学性能，但压接优化对其承载能力提升不明显.      

高位隔震连体结构地震反应分析

以高层大跨钢连廊式连体结构为研究对象,采用时程分析法计算当塔楼与连接体之间在高位分别采用铰接、隔震支座连接时连接体与塔楼的地震响应,并进行对比分析;同时,通过FFT变换,进一步对隔震结构减震效果在频域内进行分析.结果表明:当连体结构塔楼固有频率与隔震装置的固有频率比大于1.4时,连接体就开始产生隔震效果,且随着频率比的增大,隔震效果越好;输入地震波的频谱成分对隔震效果也有一定的影响,但并不影响隔震效果与频率比之间的变化关系.当连廊质量近似等于塔楼单层质量时,采用隔震支座连接时的塔楼加速度,位移及基底剪力与铰接时基本一致.