任意桥梁截面自由扭转常数计算的快速方法

计算任意截面的自由扭转常数可采用有限元分析方法,位移法有限元计算出的自由扭转常数比理论值偏大且网格剖分尺寸大小明显影响计算速度。本文从弹性理论圣维南自由扭转问题基本假设出发,针对悬臂梁模型采用基于位移的最小势能原理和基于应力的最小余能原理两种方法,推导势能泛函和余能泛函表达式,并求得泛函的极小值从而推导出相应的有限元方程,得到两种计算自由扭转常数公式。根据推导出的有限元方程,采用三角形单元编写程序进行两种截面的计算并与理论值对比。对比结果表明,采用两种方法计算自由扭转常数并取其平均值作为最终结果相较于采用单一位移法计算其精度大幅提高,两种方法互相参考有利于解决计算结果偏大和计算量过大的问题。     

TBM机载锚杆钻机摆动结构拓扑优化研究

为解决TBM机载锚杆钻机推进梁的摆动结构作业时因受力复杂而导致的安全性问题，提升其力学性能和稳定性，首先，通过对摆动结构进行静力学分析，确定其作业时应力集中和应力分布极度不均的薄弱部位； 然后，基于子模型法将摆动结构的薄弱部位切割出来，扩大其设计空间，再运用拓扑优化方法进行优化设计，得到该部位全新的拓扑结构形式; 最后，对比分析优化前后摆动结构的受力、变形情况及振动频率。结果显示： 优化后危险工况下摆动结构的应力集中现象明显改善，一定程度上提高了该结构的刚度和强度，同时有效改善了结构的振动特性，提高了结构的稳定性。     

基于有限元分析的舰船轴系尾部结构水声特性分析

近年来,船舶的隐身特性引起了研究人员的广泛关注,尤其对于军事应用的舰船。大量的试验表明,船舶的噪声很大一部分来源于舰船的轴系振动,而轴系作为舰船动力系统的关键部件,其设计和优化本身也具有非常重要的意义。本文研究的重点是舰船轴系的振动与水声特性,运用了有限元分析技术,同时也对舰船的轴系振动进行了数学建模。本文的研究有助于改进舰船轴系的噪声特性,提高舰船的隐身性能。     

地铁小半径曲线钢轨型面打磨技术及评价＊

为了解决地铁小半径曲线钢轨非正常磨耗问题、延长曲线段钢轨使用寿命、保障列车运行的安全性和稳定性,通过实测分析小半径曲线钢轨型面数据的磨耗特点及其接触变化,设计出适用于小半径曲线轨道的钢轨打磨型面(Opt-60型面).建立地铁B型车动力学模型和轮轨接触有限元模型,分别对不同打磨型面在整个维护周期内的钢轨性能进行仿真计算.计算结果表明:相对于CN60打磨型面,Opt-60型面的打磨量减小了 44.2％,打磨深度减小了 0.646 mm;在维护周期内Opt-60型面的轮轨横向力和脱轨系数都有明显改善,安全系数有所提升,且横向平稳系数与垂向平稳性系数均得到提高;在一定列车通过量下,Opt-60型面的轮轨接触面积比CN60打磨型面的轮轨接触面积大14.63％～27.13％,接触应力减小19.27％～27.97％.计算结果已明显表明,Opt-60型面能有效减缓钢轨磨耗、抑制钢轨疲劳,还能提高列车运行的安全性和平稳性,优化了列车的动力学性能.     

16000t举力下水工作船结构设计与分析

下水工作船是专用于船舶和海上设施下水的特殊船舶。本文针对16 000吨举力下水工作船,从船体结构设计和结构强度两方面进行分析和研究。船体结构设计的研究对比了驳型和坞型2种不同结构形式对船体结构设计和强度的影响。结构强度的分析运用全船有限元计算方法,计算了装船工况和沉浮工况下的全船结构强度。相关研究结果对今后下水工作船的设计有一定的参考价值。     

表面选区强化对钢轨波磨处轮轨滚动接触行为的影响

层流等离子体表面强化技术可大幅提高钢轨表面的硬度和耐磨性。为了揭示强化处理对轮轨滚动接触行为的影响,建立同时考虑钢轨表面选区强化和短波波磨的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,数值计算了车轮高速滚过一个波磨周期的轮轨力、接触斑黏滑分布和残余应力应变。对比发现:表面选区强化对轮轨力和接触斑黏滑分布的影响较小,不影响钢轨承载性能;对钢轨表面残余应力应变分布的影响明显,残余应力主要集中在屈服强度较高的强化斑内而残余应变主要集中在韧性较好的基体材料上,表面选区强化有效结合了强化斑和基体材料的力学性能,形成了一种强韧的良好匹配。结果可为现场生产服务提供一定的理论指导和应用参考。     

基于能量重心定位的水下防护薄板结构撞击识别方法

为弥补传统能量重心定位方法的不足,综合考虑薄板结构上孔的非对称分布,创造性地提出一种基于加权能量重心定位的撞击识别方法.通过有限元模拟验证该方法的有效性和准确性,结果表明,该方法能快速而准确地对非对称、非连续薄板结构的撞击位置和撞击应力进行识别判定.研究成果可为结构撞击识别方法的改进优化提供理论支持,为工程中复杂结构的撞击监测和识别提供技术支撑.     

锚靴处弯曲应力对缆索承载能力影响的研究

悬索桥主缆钢丝或索股绕过主索鞍、散索鞍、锚靴等固定半径的转向装置时会产生弯曲应力。AS法特有构件锚靴的索槽半径更小，所产生的弯曲应力会接近甚至超过钢丝的屈服应力。分析了钢丝在索槽内的受力变化情况，并将钢丝的本构关系简化为双折线强化模型，按照屈服破坏准则和强度准则两种方法分析了锚靴半径对缆索承载能力的影响。结果表明，按照屈服准则时，钢丝或索股绕过锚靴等转向装置后的抗拉能力没有降低；按强度准则时，当锚靴索槽底面弯曲半径与钢丝直径之比不小于70时，钢丝或索股的破断力下降不足3.5%。考虑到缆索钢丝分项系数为1.85,因此锚靴处的小弯曲半径引起的弯曲应力对缆索承载能力的影响很小。