多段铰接式扬矿硬管系统建模与动力学分析

为了减弱深海采矿系统中扬矿管道螺纹连接处的应力集中与弯曲应力,并减小振动在管壁内的传递,采用球铰接头对扬矿硬管进行连接,替代原有的螺纹连接。基于柔性多体系统动力学理论,建立多段铰接式扬矿硬管系统的运动学模型,分别对四、六级海况下扬矿系统的横向运动进行数值模拟。根据流体力学相似理论,建立1：100扬矿系统实验系统并通过实验验证数学模型。研究结果表明：六级海况下铰接式扬矿系统水下第1根管所受最大弯矩为322kN·m,刚性连接系统的最大弯矩为1．890MN·m：铰接式扬矿系统中,第1根管的弯曲变形量最大,为4．79mm：应用柔性多体系统动力学理论来分析铰接式扬矿系统是可行的;减小系统弯矩,铰接式扬矿系统明显优于固接式扬矿系统;弯曲变形对系统运动影响很小。     

深海采矿扬矿管几何非线性静力分析

针对深海采矿输送系统中阶梯扬矿管承受轴向力过高容易断裂和连接部位容易出现应力集中的问题,提出一种低密度和高强度的碳纤维复合管应用于深海采矿输送系统.根据扬矿管在采矿船静止和等速拖航运动时,受到管道和管内流体重力、浮力和海水阻力作用的情况,采用有限元对碳纤维复合管和阶梯钢管进行计算分析.研究结果表明:当采矿船静止时,碳纤维复合管的弯矩和弯曲应力与阶梯钢管的差别很小,但碳纤维复合管的轴向力不到阶梯钢管的1/4,相比阶梯钢管,碳纤维复合管能承受更大的轴向载荷;当采矿船以0.5 m/s等速拖航时,2种扬矿管的轴向力、弯矩相比采矿船静止时变化不大,但碳纤维复合管的弯曲应力比阶梯钢管小一半,可克服阶梯管刚性连接时弯曲应力过大的缺点.     

深海采矿扬矿管的纵向振动分析

为研究深海采矿系统扬矿管的纵向振动规律,通过振动理论建立了扬矿管的纵向振动的偏微分方程,并对该方程进行求解,得到了扬矿管的固有频率、振型函数以及振动响应函数的理论解。随后用MATLAB进行仿真,从扬矿管上选取3个不同位置,分别绘制了有阻尼系统响应和无阻尼系统响应时绝对位移与相对位移随时间的变化曲线。在此基础上,对扬矿管的轴向应力进行研究。结果表明:两种情况下,扬矿管振幅随着水深的增加而增加,在3 000 m以后的振动幅值变化很小,有阻尼系统响应的变化规律类似于简谐运动;且在扬矿管顶端,有阻尼系统响应时所受的轴向应力要比无阻尼时的轴向应力减少25.5%,在大部分时刻,轴向应力随着深度的增加而减少。     

深海采矿扬矿硬管弹性体建模分析

深海采矿系统中,扬矿管受采矿船的航行速度及海浪、海流等因素的影响会发生横向偏移的问题.对带有集中质量的阶梯式扬矿管的横向偏移进行了建模,并用伽辽金(Galerkin)方法进行求解,通过计算机的模拟计算,分析了扬矿管在不同情况下横向偏移的特性.     

深海采矿扬矿管横向非线性振动响应分析

为了得出扬矿管横向振动规律,扬矿管系统属于大偏移、大变形的几何非线性问题,将扬矿管简化为梁单元,用有限元法进行离散,基于 直接积分法求解,得到横向振动运动规律。研究结果表明,在六级凤况下,扬矿管横向振动、速度和加速度响应均为简谐运动,在0-0.1 s内加速度做明显的低频减谐振荡衰减运动,且横向振动出现低频振荡现象,各周期内的最大振动幅值不相同;横向振动的幅值随着扬矿管深度的增加先增大后减小再增大,最大振动幅值出现在1 000 m处,其值为0.000407 m,最小振动幅值出现在2 000m处,其值为0.000041 m;速度和加速度与横向振动的运动规律相同,扬矿管在1 000 m处振动位移变化最快,其变化速度为0.00029 m/s,在2 000 m处振动位移变化最慢变化速度为0.000029 m/s。     

基于Workbench的某新能源汽车转向拉杆连接强度分析

为提高某新能源汽车转向系统可靠性,对其转向内拉杆球绞及螺纹连接部位强度进行了研究。在ADAMS/CAR中搭建虚拟试验台,得到转向拉杆受到的最大转向力;将简化后的转向拉杆连接部位模型导入ANSYS Workbench中,生成有限元模型,分别建立螺纹和球绞连接摩擦接触,通过仿真得到应力分布,实现球绞连接和螺纹连接的模拟效果。仿真结果表明转向拉杆连接位置的工作应力均小于许用应力,强度满足使用要求。     

内衬管螺纹连接中空圆钢管混凝土的轴压性能实验

提出采用内衬管和螺纹连接方式连接长圆钢管混凝土。以螺纹的长度、深度和位置为基本参数设计12个内衬管螺纹连接中空圆钢管混凝土短柱,并进行轴压试验,分析不同参数对试件轴压承载力和刚度的影响。结果表明,试件的轴压力-纵向压缩量曲线可以划分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。内衬管螺纹连接试件的承载力和刚度与无连接试件或者焊接试件基本持平。在本文的研究参数范围内,端截面内衬管螺纹连接试件的承载力和刚度均高于中截面内衬管螺纹连接试件,试件的承载力和刚度随着螺纹长度与深度的增加而增大。依据理论计算结果与实验结果的对比,给出内衬管螺纹连接圆中空钢管混凝土轴压承载力计算方法的建议。     

钢筋滚压直螺纹连接技术及应用

针对滚压直螺纹连接施工过程中的技术规范要求，分析了滚压直螺纹连接的工艺性能及力学性能特点，同时分析了不同滚压直螺纹的连接施工方法及其特点，并进行了综合比较，对非标钢筋连接的螺纹滚压工艺及施工连接技术提出了进一步的改进措施。     

特殊螺纹套管接头连接性能的安全可靠性分析

建立套管接头内、外螺纹牙啮合物理力学模型,依据螺纹啮合对变形协调方程和单个螺纹牙轴向弹性变形分析,推导出套管接头螺纹牙承载分布不均性规律及其法向接触力计算方程组,并利用有限元计算结果验证了螺纹牙受力解析值的可参考性.结合弹性力学理论和API偏梯形螺纹计算准则,根据可靠度理论建立特殊螺纹套管接头三种连接失效形式的极限状态方程,利用Monte Carlo方法对服从正态分布的螺纹各项加工参数进行抽样,统计得出套管接头发生连接失效的概率及其相应可靠度.计算结果表明:特殊螺纹套管接头各连接失效形式的可靠度由大到小排序为螺纹跳扣>管体屈服>螺纹牙剪切>接头抗拉.     

套管连接螺纹的受力分析与改善措施

套管在轴向拉力作用下，连接螺纹的各牙受力很不均匀，从而严重制约了套管接头的承载能力．针对套管螺纹的结构特点，建立了连接螺纹在轴向拉力作用下的力学模型，分析了各牙螺纹的受力和变形特点．在此基础上，给出了改善套管螺纹受力分布的具体方法，并从便于进行螺纹加工的角度出发，提出了外螺纹螺距不变，内螺纹变螺距的近似方案，最后用有限元法验证了这种方案的可行性．为改进套管螺纹设计，提高套管螺纹连接质量提供了依据．     

结构节点加固受力性能研究

通过节点模型和数值模拟实验,研究了碳纤维加固梁柱边节点的受力性能.经过对加固前后的节点构件进行加载实验,得到了加固前后梁表面应变和节点区的最大剪应力数据,对比分析表明,碳纤维对混凝土具有约束作用,可以减小梁端的变形.同时建立了三组钢筋混凝土有限元模型,计算结果显示,梁柱节点的尺寸、配筋率、轴压比都是影响节点受力的因素,粘贴于混凝土表面的碳纤维可有效地参与混凝土共同受力,并且承担了大部分的荷载,降低了混凝土的应力水平,节点区粘贴碳纤维片材可提高结构的承载能力.     

异种材料单搭接接头力学性能

为研究异种材料在不同连接方式下的失效特点并促进胶铆接头在工程中的应用普及,以碳纤维/铝合金单搭接接头为研究对象,对胶接、铆接和胶铆混合连接接头的静态拉伸力学性能开展了试验研究。以胶黏剂材料和铆钉材料为研究变量,讨论了单搭接胶接接头和铆接接头的拉伸力学行为,并从中分别选择了两种胶黏剂和铆钉材料进行组合,重点研究了胶铆接头的交互作用,同时也探讨了铆接方向对接头的影响。研究结果表明,从载荷-位移曲线上看,胶接接头呈现脆性的断裂特点,铆接接头呈现韧性的断裂特点,胶铆接头综合了胶接和铆接的断裂特点,且胶黏剂先断裂失效。另外,铆接方向对铆接和胶铆接头的力学性能有重要影响;当铆钉从碳板侧插入时,其力学性能会优于铆钉从铝板侧插入制备的连接接头。强胶弱铆组合制备的胶铆接头表现出最强的正交互作用,因此其材料的利用率最高。该研究为工程实际中复合材料与金属材料间的连接提供了设计依据和指导方法。     

转换层刚接和铰接对结构抗震性能的影响

对某制氢化工厂厂房转换层进行刚接和铰接工况下的地震反应谱对比分析.结果表明,转换层分别采用铰接和刚接方案时,结构的动力特性规律基本一致,但铰接比刚接的刚度略低,使得结构的基本周期变长,抗震性能略微下降;铰接方案对转换层位移影响较大,该方案使转换层及底层混凝土柱子的剪力和弯矩减小,部分柱子轴力略有提高,改善了其受力性能.     

多钉连接的载荷分配及影响因素

采用有限元法对多钉连接载荷分配及影响因素进行了研究.结果表明:多钉连接中钉载分配呈不对称"浴盆"形,浴盆的形状取决于两连接件的拉伸刚度比和钉的个数.两连接板的轴向刚度比不等于l时,靠近刚度较大板端头的钉受载最大;轴向刚度比愈趋近于1时,钉载分配愈均匀,且趋于对称分布.增加两连接件搭接区域宽度对均化钉载分配比例有利,而增加两连接件搭接区域长度对均化钉载分配比例不利.     

套管承插式脚手架节点力学性能研究

为了揭示套管承插式节点的半刚性特性、计算方法及其对节点及脚手架承载力的影响,本文结合相关试验数据、数值仿真和理论分析,研究了节点连接棒的伸入长度、连接方式对节点刚度产生的影响以及节点刚度对脚手架承载力的影响。分析结果表明：节点连接棒的长度为在12cm范围内时,伸入长度的变化决定了节点的刚度大小,超过12cm时,节点刚度的数值基本不受连接棒伸入长度影响;固定式连接棒的节点转动刚度相对于活动式的提高11%左右,进一步模拟得到采用三点焊接方式的节点刚度最优。最后选取5组节点刚度数据对脚手架进行仿真计算,得出节点刚度对结构极限承载力大小的影响能达到40%,说明节点刚度对脚手架承载力有显著影响。     

CFRP加固古建筑榫卯节点振动台试验

为保护古建筑,采用振动台试验方法,研究碳纤维增强塑料(CFRP)加固古建筑榫卯节点的抗震性能.基于某古建筑的实际尺寸,制作了1:8缩尺比例的古建筑木结构空间框架模型,并考虑榫卯连接为燕尾榫形式,进行了振动台试验.通过白噪声激励,获得了构架的基频及阻尼比;通过输入不同峰值的El-Centro波,获得了构架的动力放大系数、...     

复合材料π接头的失效行为和试验研究

通过试验研究了复合材料整体π接头在拉伸载荷下的失效力学行为和设计优化。试验测试了三种不同高度的π接头在两种不同固定模式下的失效行为。试验结果表明接头分层式失效的主要模式;粘接高度为30 mm的接头抗拉强度最优;同时增强约束可以提高接头抗分层能力。     

管节点疲劳裂纹扩展规律和寿命估算

对Ｔ型管节点的疲劳试验进行分析，研究疲劳裂纹的扩展规律，用“柔度法”计算应力强度因子范围ΔＫ，确定材料常数ｃ，ｍ，提出并运用“直线－曲线模式法”估算管节点疲劳寿命，结果与试验吻合，具有一定的实用参考价值。     

人体关节接触力学、摩擦学与假体材料

人体关节与软骨的力学性能和生物学行为 ,关节的保健与康复 ,均受关节软骨承受的载荷的影响 .研究关节在静、动载荷下 ,两相软骨层的接触力学与摩擦学对临床医学和假体移植以及仿生机械均有重要意义 .这里对有关接触力学、计算模型、边界摩擦模型以及关节移植假体材料摩擦学特性的近期研究成果与以综述     

S型电气绝缘节的建模与分析

S型电气绝缘节是一个小参数和分布参数电路,为了分析S型绝缘节对无绝缘轨道电路中信号传输的影响,运用电路理论的支路电流法讨论了其数学模型的建立与仿真算法的实现,给出了绝缘节的输入阻抗、电压传输和电压隔离特性曲线,并分析了绝缘节的选频能力以及在绝缘节内分路时对轨道电路接收性能的影响。其各种数字仿真结果与实物测试结果具有相近的变化趋势。结果表明:S型绝缘节具有良好的选频性,且在S型电气隔离区段内无死区段,但有分路重迭区段。