某大型格构式跨越架性能分析

主要针对一种900mm截面大型格构式的跨越架,分别在有无拉线情况下,用Midas软件进行整体稳定性及承载力性能分析.对比有拉线跨越架、无拉线跨越架的计算结果,可知加拉线能显著减小承载力极限状态下的最大水平位移、竖向支座反力,而对其它方面的影响较小.加拉线能提高跨越架结构抵抗水平荷载的能力,如提高在局部的阵风荷载、振动等作用下的安全储备.所得结果为施工提供一定参考价值.     

超高层建筑施工扣件式钢管脚手架连墙件布置

目的研究风荷载作用下当连墙件数量一定时,连墙件的最佳布置方式,为超高层建筑施工脚手架连墙件合理设计提供依据.方法依据风荷载作用计算公式,利用大型通用有限元分析软件ANSYS对整个架体进行受力分析,对杆件与杆件连接的扣件节点采用半刚性连接的分析方法,对比分析连墙件矩形和菱形两种布置方式对架体系统杆件的受力和节点变形影响.结果从有限元的分析中得出相应不同连墙件布置方案情况下的架体杆件的内力分布以及节点位移云图,并对比分析得出矩形布置的大横杆内力最大相差到2371N,明显大于菱形布置,节点位移也同样分布比矩形布置更零散.结论风荷载作用下,连墙件的菱形布置比矩形布置的架体各杆件受力和变形更加均匀合理,在脚手架的设计中应该优先考虑.     

某轻型车载火炮架体在后坐阻力作用下的响应分析

为校核车栽火炮的结构稳定性,该文以某轻型车载火炮的后坐阻力计算结果为结构的动态载荷.用有限单元法分析了架体结构在极限射角状态的模态,再用模态叠加法分析了结构动态响应.结果显示架体动态响应最大应力为620 MPa,最大位移为6.2 mm,能够满足使用的刚强度要求,表明架体结构整体设计是合理的,这些为结构的设计提供了理论依据.     

移动展开式跨越架的设计与优化

文章设计了一种新型移动展开式跨越架,该结构由平板运输车、架体组成,并配备有转台装置和双臂液压柱,可实现跨越架快速搭建、转场,有效缩短了架线施工周期。根据该跨越架的设计要求,对结构构件进行了基本选型;采用有限元软件对其典型工况进行了力学分析,保证跨越架线工作的安全性;采用萤火虫算法和罚函数法,以跨越架结构截面尺寸、壁厚为设计变量,强度和刚度为约束条件,对跨越架结构进行进一步优化。结果表明:优化后的结构质量减轻了6.06%,最大应力和最大位移分别减少了5.52 MPa、9.23 mm。     

航空发动机风扇叶片冲击加强轻量化设计

以提高风扇叶片抗冲击性能为目标,以空心率为约束条件,进行风扇叶片创新构型设计优化,并通过试验件加工和性能评估,验证所设计方案的合理性.建立了瞬态冲击载荷静力学等效方法,获取了风扇叶片在工作状态下能够有效抵抗鸟撞冲击载荷的最优质量分布.基于优化结果,建立了低质量、高抗冲击性能的风扇叶片几何构型.通过3D打印风扇叶片优化构型试验件,进行加工工艺可行性和优化构型试验件的力学性能评估,验证了优化设计方案的工艺可实现性、静力性能和抗鸟撞性能.结果表明:上述优化方法的建立能够为航空发动机空心风扇叶片设计提供可行的技术手段,使得叶片空心率提高到45%以上,并显著提升叶片抗冲击性能.     

自升降式跨越架的设计与分析

文章设计了一种新型输电线路自升降式跨越架。架体采用钢结构,由自立式塔身和横梁臂架构成,并配备自升降系统,可根据实际情况灵活调节塔身高度及横梁方向。塔身由3m长的标准节组立而成,塔身最大工作高度为60m;横梁长度60m,跨度为40m。跨越架在被跨越物体的两边架设,横梁可在空中对接,形成跨距80m的封网结构;建立了跨越架有限元力学分析模型,计算其在不同工况下的强度、刚度和稳定性。结果表明,该结构安全可靠,可保证跨越架线施工安全和被跨越物体的正常工作。     

特高压单柱拉线塔的静力稳定性分析

拉线塔在地广人稀的地区具有性价比优势,对于特高压拉线塔,受到的载荷变大,结构尺寸也变大,需要进行稳定性的分析。针对特高压单柱拉线塔的静力稳定性问题,建立拉线的分析模型,定义并推导出拉线的等效弹性模量以及拉线临界初应力的公式,将拉线塔的主柱简化成顶端为弹簧铰支座、底端为固定铰支座的压杆,推导出弹簧的弹性刚度与主柱的计算长度系数的公式;研究了不同风荷载以及不同拉线初始预应力的情况下计算长度系数的变化规律。研究结果表明：在拉线预应力保持不变的条件下,风速越大,计算长度系数越大;在风速保持一定的条件下,拉线的初始预应力越大,计算长度系数越小;预应力超过临界初应力时,主柱的计算长度系数不再减小且恒为1。可见将拉线的初始预应力设置为大于等于临界初应力可提高拉线塔的稳定性,拉线的临界初应力可以作为实际施工的参考。     

承插型盘扣式钢管支撑脚手架试验及有限元分析

为了研究其受力性能,设计出3种不同斜杆布置的单元架体,并进行了足尺试验研究及有限元计算。结果表明：斜杆为对角布置时较为合理,且不易使单元架体发生水平倾倒及竖向屈曲失稳;在杆件受力方面,立杆主要是受力杆件,竖向斜杆与水平杆主要是构造杆件,保证整体架体几何不变.运用ABAQUS对试验架体进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好;运用有限元对节点刚度分析可知,节点刚度处在10⁶～10⁹ N·mm∕rad之间时对承载力的影响较大,进而对承载力—节点刚度曲线进行非线性拟合并对比试验值得出节点刚度建议值为38.1 MN·mm∕rad;分析水平杆步距、立杆间距可知,水平杆步距的增加对架体承载力的影响更为显著,建议在工程设计计算时考虑水平杆步距对支撑架体承载力的影响.     

拉线门塔在下击暴流作用下的响应分析

以某220kV输电线路拉线门塔为工程背景,通过时程响应分析对比研究了拉线门塔在下击暴流与常规B类风场作用下的响应特性.建立了拉线门塔-输电线体系空间有限元模型并进行了动力特性分析,通过风洞试验测试了拉线门塔刚性模型和双分裂导线模型的体型系数,模拟了规范B类风场和下击暴流风场的脉动风荷载时程,采用Newmark-β法分析了拉线门塔在两种风场脉动荷载作用下的响应,并与规范设计荷载等效静力作用下的效应进行了比较.结果表明:拉线门塔在下击暴流作用下,立柱峰值压应力达到600MPa,是常规B类风场作用下的4.6倍;拉线极值拉应力达到1 300 MPa以上,是常规B类风场作用下的2.5倍;且拉线门塔位移响应以导线频率占主要成分的低频响应为主,导线荷载对拉线门塔位移响应影响显著而对其加速度响应影响甚微.比较研究表明,中国规范缺乏下击暴流风荷载的设计条文,但是对杆塔进行常规B类风场作用下的设计取值是合理的,而美国ASCE荷载导则的计算方法会低估下击暴流对拉线门塔的破坏作用.     

煤矿井下救生舱壳体的动态响应

针对矿用可移动式救生舱,利用ANSYS和LS-DYNA软件建立了救生舱壳体的三维有限元模型.模拟等效三角波爆炸冲击载荷作用下矿用可移动式救生舱壳体的动态响应.通过数值模拟,确定救生舱壳体动态承载能力和变形模式,给出瓦斯/瓦斯煤尘爆炸超压与救生舱承载能力和变形模式的变化规律,为救生舱设计、抗冲击能力的评价提供理论指导和依据.     

滚动轴承外圈局部缺陷的有限元动力学分析

以滚动轴承为研究对象,应用ABAQUS/Explicit建立外圈表面线剥落缺陷轴承和无缺陷轴承的有限元动力学分析模型.考虑载荷、转速、接触及摩擦等影响因素,研究了轴承外圈表面存在线剥落缺陷和无缺陷时的动力学响应;分析了滚动体与外圈间的接触力变化、滚动体进入和退出缺陷时的等效应力情况,根据滚道与滚动体间接触力的变化情况描述了滚动体滚过缺陷的多事件情景.结果表明:对于外圈表面存在局部缺陷的轴承和无缺陷轴承,滚动体与外圈的接触力幅值相等;缺陷轴承在缺陷进入点和退出点处,等效应力大小相等,约为无缺陷轴承等效应力值的两倍.通过分析径向载荷和转速共同作用下内圈耦合点在竖直方向上位移的变化趋势,验证了仿真模型的有效性.     

深井伽玛定位仪隔振腔抗冲击设计及实验分析

抗振伽玛定位仪器工作在井下2000～4500m,工作时需承受聚能射孔弹最高达3000g/ms的爆破冲击,有效的抗冲击设计是实现该仪器在恶劣条件下工作的关键.为此设计了具有4层隔振环节的隔振腔系统.首先将隔振腔系统简化为4自由度集中质量-弹簧-阻尼系统,并对隔振腔进行了多组冲击载荷实验,结果表明隔振腔系统具有良好的冲击隔振性能.同时采用网格搜索方法确定了实际隔振腔系统的动态等效刚度和动态等效阻尼参数,得到了与试验数据相吻合的系统动力学修正模型参数.     

内爆条件下建筑物等效载荷研究

为简化建筑物抗内爆设计与评估过程,采用流体动力学计算方法,研究了封闭房间中心内爆条件下建筑构件表面的超压载荷分布特性;并考虑泄爆面积对超压载荷特性的影响,将内爆载荷等效为构件表面的双三角均布脉冲载荷,提出了等效载荷的近似计算方法.根据量纲分析以及典型房间在不同TNT当量内爆条件下的数值计算,得到了典型房间中心内爆炸等效载荷的经验公式.通过与内爆工况下结构动力响应计算结果的比较验证了该方法的有效性.      

大型多支承回转窑筒体支承力的有限元解法

研究给定位移下筒体支承力的有限元通用解法. 该法针对筒体结构重复性强的特点, 引入多重子结构技术, 使筒体有限元计算的工作量大大减少;通过将筒体轴线偏差转化为筒体支承力计算中的给定位移, 灵活地计入轴线偏差对支承力的影响;通过定义等效密度, 将窑皮、扬料板等的重力引起的载荷自动转化到其作用区域的体积上, 大大减小了载荷处理的工作量. 以中铝公司河南分公司2号窑为例, 应用均匀设计法设计给定位移下筒体支承力的计算方案, 并进行一系列有限元数值计算. 通过对数值计算结果的回归分析, 得出筒体垂直方向支承力、水平方向支承力与轴线偏差的关系式.     

特殊工况下小车架有限元分析

针对一特殊用途桥式起重机小车架,在其布置方案及结构形式的基础上,应用有限元软件ABAQUS建立小车架的结构模型.通过对小车架在四种不同工况下的分析,确定最不利特殊工况下小车架结构所受载荷及其计算方法,获得小车架在各工况下的应力与应变云图.分析中给出结构中应力分布及位移较大的危险点,为改进设计提供了依据.     

导向架隔水管在波流联合作用下的非线性动力响应

考虑了波流联合作用下固定式钻井装置隔水管与导向架之间的间隙接触条件,讨论了非线性边界条件下瞬态动力学问题的求解方法.应用有限元法,将隔水管简化为海底泥面线下3 m处固支、下层平台简支、中间不同高度的横向振动被导向架限制的梁模型,采用ANSYS软件,利用其combination40单元来模拟隔水管与导向架之间的间隙接触条件,实例计算了百年重现期环境载荷下隔水管的动力响应,得到了典型节点的位移时间历程和典型单元的等效应力时间历程,成功实现了隔水管的强度校核.该计算结果为带导向架隔水管的设计与分析提供了参考.     

矿用锻造立环的动力学特性

为研究矿用锻造环在不同工况下的机械性能,采用有限元软件ANSYS Workbench对锻造环系统进行动力学分析,得到了锻造环在不同工况下的等效应力、最大等效应力、寿命和固有频率.结果表明:锻造环满载启动和卡链冲击时的最大应力分别为145.53 MPa和58.553 MPa,均小于材料的屈服极限1 166 MPa,锻造环具有较强的抗冲击性;满载启动所产生的随机扰动载荷会对锻造环造成更大的损伤;预紧力的增加可以减小链环发生共振的概率.     

钢覆面矫形工装上矫形架结构优化分析

钢覆面的支架龙骨焊接点较多,且受局部热点影响,大尺寸焊接极易出现扭曲变形和波浪变形,受焊缝布局不规则,焊接变形难以控制等情况,需要对大尺寸预埋龙骨焊接件进行矫形作业。为此项目部研发了钢覆面施工专用矫形工装。矫形工装中上矫形架横梁的应力分布、形变位移等情况对整个矫形工装起着至关重要的作用。由于上矫形架横梁跨度大,在作业过程中附加载荷时会产生变形,影响矫形件的最终矫形结果。因此很有必要对上矫形架进行有限元分析,对其结构进行优化设计。本文通过对研发的矫形工装上矫形架进行有限元分析和优化设计,以提高矫形工装的作业精度。通过对矫形工装的上矫形架进行数值分析,得到了上矫形架施加载荷时的应力分布情况和变形情况。在数值结果的基础上对原有的矫形工装进行了优化设计,并对优化后的上矫形架进行数值分析,结果表明上矫形架施加载荷时,最大等效应力均位于横梁与脚柱连接处,且最大等效应力都满足材料屈服强度。施加的力越靠近横梁两端,最大等效应力越小。横梁优化后的上矫形架最大应力大幅度减小,2等分点模型、3等分点模型和4等分点模型的最大等效应力分别减小了98.96%、81.2%和79.64%,横梁的最大变形位移分别减小了99.37%、87.83%和87.61%,有助于提高矫形工装的作业精度。     

爆炸冲击波作用下机翼等效靶毁伤效应实验研究

为研究飞机机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应,采用结构等效和强度等效原理对典型飞机机翼关键部件进行了等效,设计机翼关键部件等效靶.采用TNT药柱爆炸方式产生爆炸冲击波对等效靶进行动态加载,分别获得了以LY12及碳纤维复合板作为蒙皮的等效靶在冲击波载荷作用下的响应过程、失效模式以及冲击波超压与等效靶最终变形量的相互关系.     

抗拉压具有恒刚度特性的柔顺铰链设计

提出一种抗拉压载荷具有恒刚度特性的柔顺铰链机构.该机构通过利用柔顺机构学原理合理布置平面柔性梁.既实现了抵抗较大拉压载荷引起的柔顺梁的鲁棒性,又兼具较好的移动恒刚度特性.该柔顺铰链可应用于精密XY定位平台或其他复合柔顺机构中.结合柔顺铰链特点利用有限元分析软件2D分析,验证了其在受较大范围拉压载荷下具有上述的力学特性.其设计思想也可用在其他类型具有恒刚度特性的柔顺机构设计中.