提升机新型“S”型卷绳压紧机构的研究

目的设计一种新型提升机"S"型卷绳压紧机构,解决传统提升机卷绳压紧机构中弹簧的预紧力难于控制,压盘压紧力分布不均和钢丝绳寿命过短等问题.方法基于摩擦传动理论对提升机卷绳机构的钢丝绳张力和压盘压力进行分析,建立提升机提升力与压盘压力之间的关系;应用赫兹理论获得钢丝绳和压盘接触点的最大接触应力,应用虎克定律获得接触点的最大变形,以此变形为基础设计了"预变形"静压盘轮廓曲线.结果获得了钢丝绳和压盘接触点最佳"预变形"曲线,设计了一种预变形压盘结构,取消了原提升机卷绳压紧机构的弹簧,零件数目减少了40%左右.结论简化了卷绳压紧机构的结构,大大降低了制造和装配成本,实现了压紧力均匀分布和提高钢丝绳寿命的目的.     

重载铁路桥梁服役性能评估

从竖向刚度和平顺性二方面入手,考虑徐变、钢筋锈蚀等不同因素对时变刚度的影响,建立桥梁静活载产生的弹性挠度变形模型和恒载产生的长期挠度变形模型.将弹性挠度值和长期挠度值分别作为对竖向刚度和平顺性评估的指标,应用贝叶斯推衍模型,以先验模型为基础,融合t0时刻的工程检测数据,对t0时刻上述指标进行更新推衍并与允许值对比;以更新后的先验模型为基础,通过分析其变化趋势及与允许值间的关系,实现对重载铁路桥梁服役性能随运营时间演变的评估和预测.通过在工程实测中的应用表明评估结果与实际情况符合较好.     

压紧机构导向轴结构尺寸设计及有限元校核

针对压紧机构中由于偏载引起的导向轴强度刚度不足等问题,分别利用结构力学中的力法和位移法对压紧机构导向轴进行了结构尺寸设计,推导出了在对称载荷作用下一次超静定结构的设计参数和公式。利用有限元分析软件Abaqus对设计的压紧机构导向轴进行三维接触有限元分析,研究了在满载工况下的应力及变形。结果表明：压紧机构在满载工况时,导向轴的变形较小,导向轴受到的各个方向应力均小于许用应力。研究方法和结果将为压紧机构导向轴的设计提供指导。     

V型填料密封压紧过程受力计算方法

以V型填料密封为研究对象,对其填料装填压紧过程进行力学分析,运用弹性力学的有关理论,在考虑摩擦力、压紧力和内外接触过盈量的前提下,建立了填料装填过程的受力和变形的计算模型。运用所建立的填料密封力学计算模型,针对一个具体的V型填料密封进行了计算研究,在几种不同的工况下,计算得到了装填过程压紧力和内外过盈量大小对轴向位移和内外接触面上的应力分布规律的影响曲线,并对这些曲线进行了分析说明。     

基于长期监测的大跨度悬索桥主梁活载挠度分析与预警

为保证大跨度悬索桥运营期的健康与安全,提出了一种主梁活载挠度提取和预警方法。通过分段线性趋势项剔除和整体4阶傅里叶级数拟合的方法提取主梁活载挠度,对主梁活载挠度进行概率统计特性分析,提出了挠度异常和挠度超标的分级预警策略。结果表明：短时间内温度挠度基本呈线性变化,通过剔除短时间内主梁竖向挠度线性趋势项,可以有效提取活载挠度。主梁日最大活载挠度的概率统计特性与正态分布吻合较好,可将异常概率为99.7%的活载挠度作为挠度异常判定值。根据活载挠度概率分布模型确定系数对挠度异常判定值进行修正,可以降低由于概率分布模型拟合误差引起的误报警。可见本文提出的方法可以有效提取主梁活载挠度。挠度异常和挠度超标两级预警阈值,分别从概率统计和结构安全两方面对主梁活载挠度进行预警,可以有效评估主梁健康状态。     

反复荷载作用下的预应力混凝土梁变形

为了分析反复荷载对预应力混凝土梁变形性能的影响,对6片预应力混凝土模型梁进行了低频反复加载试验,在模拟实桥活载效应的荷载作用下,研究了不同预应力度的预应力混凝土梁变形性能和钢束有效预应力变化特征。结果表明,在反复荷载作用下,预应力混凝土模型梁残余挠度和荷载挠度（弹性挠度）较常量荷载下的对应值均有所增大,其中荷载挠度增大系数为1.05~1.10;反复荷载作用对预应力筋长期损失有较明显的影响,且预应力梁的残余挠度与预应力钢筋的残余变形有着密切关系。     

变厚度U型波纹壳大挠度问题的摄动解

工程上广泛应用的Ｕ型波纹壳大多具有两个特点：１）液压成型，２）环板变形远大于环壳变形。本文针对这两个特点，取环板厚度按半径的幂函数规律变化，引用小参数摄动理论，求得了变厚度环板大挠度问题的各级摄动解。然后应用圆环壳的一般解，与环板的各级摄动解相连接．得到变厚度Ｕ型壳大挠度问题的非线性解；算例与已有的实验相吻合，它表明，考虑变厚度和几何非线性因素很有必要。     

微挠度桥梁及其试验研究

由于混凝土收缩、徐变和活载的作用,利用常规的方法很难满足机车对桥梁结构变形的要求,作者提出了一种新颖的结构体系———微挠度桥梁来实现这种要求。常规预应力体系用来消除恒载效应,新型的预应力体系用来消除活载效应及结构时变性效应,此种结构具有自适应性。其机理是通过感知元件监控结构的状态,诊断系统判断结构所处的状态,控制系统控制作动系统通过调整体外束的力调整结构的状态。为了验证微挠度桥梁实现的可能性,作者设计微挠度简支梁模型并实现了上述的控制思路。     

某转向外拉杆防尘罩设计仿真及性能研究

为提高某转向外拉杆防尘罩的使用可靠性,设计了一种新型结构的防尘罩。在SolidWorks中建立三维模型并将其导入Hypermesh中生成有限元模型,选用Mooney-Rivlin模型模拟橡胶的本构模型,利用拉力计提取球头销摆动载荷数据,模拟防尘罩从初始位置到工作极限位置的过程;将建立好的有限元模型导入Lsdyna中进行计算,得到防尘罩的应力分布图,实现对防尘罩从初始状态到工作极限位置的模拟。仿真结果表明,防尘罩的工作应力小于许用应力,强度满足使用要求。对设计生产出的防尘罩进行泥水耐久性能试验,试验结果表明,防尘罩性能满足产品要求。     

圆薄板在非对称分布载荷作用下的大挠度问题

本文首先导出圆薄板非轴对称大变形问题的位移基本方程及边界条件。利用Fourier变换和摄动法将非线性位移方程线性化,得到了近似边值问题。作为算例,文中研究了圆薄板在较复杂载荷作用下的大挠度问题。     

基桩屈曲问题的大挠度摄动解

基于温克尔地基模型,采用能量法建立了两端铰支完全入土桩的大挠度微分方程.假设其挠曲函数及桩头荷载为摄动参数的幂级数展开式,采用二次摄动方法将非线性大挠度微分方程化为一系列线性摄动方程求解.在求得大挠度渐近解的基础上,通过摄动参数转换,得到以桩身挠度为摄动参数的后屈曲平衡路径高阶渐近解.最后,利用本文解答分析了桩长、地基土弹簧刚度、桩身抗弯刚度等因素对基桩临界荷载值及其后屈曲平衡路径的影响.结果表明,基桩屈曲临界荷载随桩土刚度比增大而提高,且较小的桩土刚度比对后屈曲平衡路径的稳定较为有利.     

深水卡爪式连接器密封优化分析及试验研究

针对深水卡爪式连接器的密封性能,以赫兹理论为基础,建立了透镜式密封的接触力学模型,得出半接触宽度、最大接触应力及压紧力之间的关系,指出透镜式密封圈的球面半径和法兰锥面角度是影响深水卡爪式连接器密封性能的主要结构参数.对深水卡爪式连接器的密封结构进行参数化建模,以最小压紧力为目标函数对其进行了优化,通过敏感性和相关性分析验证了设计参数对密封性能的影响,得到设计最小解.对优化前后的密封结构进行有限元仿真分析,证明优化后的结构可以有效地提高密封性能,最大接触应力增加了37.9%,接触宽度增加了36.0%.建立卡爪式连接器密封性能等效试验模型,对优化前后的密封结构进行静水压力试验,给出了相应的试验结果对比,证明了优化后结构尺寸的正确性和合理性.     

多个密封观察窗口耐压壳体有限元分析与结构优化设计

针对潜器光电观察设备耐压壳体结构,在保证耐压壳体外部尺寸不变和内部体积充分利用的前提下,以减小最大应力和变形量为目标,用ANSYS软件进行静态有限元计算.实现了对多个密封窗口耐压壳体结构优化,优化结果表明通过该设计方法得到的多个密封观察窗口耐压壳体结构布局合理,能够满足设计要求.     

变形对夹层圆板非线性振动影响及其周期解

为了解决载荷作用下夹层圆板非线性振动的大挠度方程求解问题,采用基于空间模态假设和变分法,导出时间模态的控制方程.采用伽辽金法推导出静挠度和动挠度耦合作用下夹层圆板的非线性动力方程,从而求解出解的时间模态的渐进表达式.最后采用Lindestedt-Poincare摄动法求解中心点附近的周期解并绘制出幅频特性曲线.结果表明:当横向激扰使夹层圆板产生较大幅度的受迫振动的同时,由于载荷作用下变形的存在,其产生的附加动挠度就会与变形产生非线性耦合现象,因而由此产生的变形必将影响夹层圆板的动力学特性.该成果对非线性振动问题的研究具有一定的参考价值和指导意义.     

不同环境温度下孔隙率对FGM薄板挠度的影响

对受横向载荷FGM薄板在不同环境温度下的弯曲变形进行了研究.考虑温度对材料物理力学性能的影响,基于弹性薄板理论,运用有限元法求解薄板挠度值,并与已有文献对比验证了本文计算的准确性.通过算例讨论了在不同边界条件下环境温度和孔隙率对FGM薄板挠度的影响.算例分析得:(1)环境温度和孔隙率对受载FGM薄板挠度变形影响显著;(2)薄板孔隙率分布不变时,薄板随环境温度的增加挠度变形不断增大;(3)在不同环境温度下,薄板挠度随孔隙率控制参数的增加而增大.     

考虑整体挠度的水火弯板成形规律与模型

对船体外板整体变形和局部收缩变形之间的关系进行研究.首先基于热弹塑性有限元方法,建立了综合考虑局部变形和整体变形的水火加工数值计算模型,并通过实验对比了温度场与位移场的分布规律,验证了数值计算模型的可靠性;然后通过对整体挠度和局部变形规律的分析,提出了挠度影响数的概念;接着利用数值计算分析了挠度影响数与曲面外板形状参数之间的影响规律,建立了关系模型;最后通过算例对比模型和实验结果,相差5.13%,验证了模型的可靠性.     

并联柔性铰机器人的静刚度研究

并联柔性铰机器人是一类具有超精密定位能力的微动操作手,对这类采用非常规运动副的微动机器人,其静刚度在相当程度上决定了机器人的有载定位精度。该文首先通过一系列坐标系的建立和转换,导出终端位姿的摄动位移与柔性铰微变形间的映射关系,进而利用虚功原理提出并联柔性铰机器人的静刚度模型,显示出影响静刚度的主要因素不仅与传动刚度有关还与柔性铰的刚度有关,此外通过该模型研究了静刚度特性,其结果可用于指导机构优化设计。最后,以实例分析了并联柔性铰机器人的静刚度。     

大跨度自锚式悬索桥稳定性研究

利用大跨度悬索桥的挠度理论,建立了自锚式悬索桥加劲梁在恒载、恒载与活载及活载下的变形与荷载的平衡方程.对所建立的方程进行分析后,得到了如下结论:自锚式悬索桥加劲梁在恒载状态设计时,应按受横向荷载作用的压弯梁验算面内稳定性,但是活载作用下不存在面内稳定问题.此外提出了自锚式悬索桥的静力特性可以比拟为变高度连续桁架梁的观点,用此观点解释了所得到的理论研究结论.通过一座实桥的极限承载力分析和在根据实桥按比例制作的全桥试验模型上进行超载试验,证明了本文理论分析的结论是正确的.     

纤维增强聚合物布加固木梁的非线性弯曲分析

考虑纤维增强聚合物（fiber reinforced polymer,FRP）布加固层拉伸与压缩时的不同弹性模量以及木梁非线性弯曲的二阶变形和轴向拉伸效应,利用摄动法研究均布横向荷载作用下简支FRP布加固木梁的非线性弯曲问题,得到加固木梁的挠度和弯矩等渐近解析表达式,并给出数值分析.结果表明：FRP加固木梁非线性弯曲的挠度和弯矩小于线性弯曲的挠度和弯矩,并且当无量纲荷载小于5时,FRP加固木梁非线性弯曲和线性弯曲的挠度和弯矩几乎相等,没有明显差别;但随着载荷的增大,二者相差逐渐增大;当无量纲载荷大于20时,非线性弯曲效应十分显著,必须选用FRP加固木梁的非线性弯曲模型进行分析.     

悬臂中厚矩形板的非线性弯曲

基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形板理论,选取满足位移的边界条件,并以级数形式表示挠度函数。采用摄动法,把大挠度非线性方程组化为一系列线性方程组,然后用Rayleigh-Ritz法确定位移函数中的待定系数,给出悬臂中厚板矩形板非线性弯曲问题的大挠度渐近解。同时,给出了数值算例及参数分析,讨论了板长宽比、宽厚比以及载荷形式对板载荷－挠度曲线及载荷－弯矩曲线的影响。