自移式掘进机辅助支护设备立柱力学分析

为解决自移式掘进机辅助支护设备立柱在实际工作中容易出现故障,给工作人员带来安全隐患的问题.采用传统的力学分析方法对立柱油缸稳定性、活塞杆强度和缸体强度进行验算,并用有限元软件对立柱进行静力学分析.研究结果表明:传统力学分析应用在立柱设计和改进过程中是合理的,有限元软件静力学分析方法可以验证传统力学分析的准确性,并且可以直观地显示最大应力点.两种方法互补使用,使设计过程更加合理,可以提高立柱的安全系数,为同类产品立柱设计和改进提供了参考依据.     

水平筋形式对水平-竖向加筋砂土强度的影响

选用有机玻璃作为加筋材料,针对不同的水平筋形式（带孔、满布）、竖筋高度以及不同围压下的水平-竖向(horizontal-vertical,H-V)加筋砂土,进行100多组平面应变试验.研究不同的水平筋形式对H-V加筋砂土强度的影响,同时验证竖筋高度和围压对强度的影响.试验结果表明,水平筋带孔时,H-V加筋砂土的强度优于满布情况下的强度.这主要是因为孔洞能够将轴向荷载传递给下部土体,使竖筋不会过早破坏,孔洞自身也形成了一种格室效应,增强了土体的强度.同时,孔洞的大小对加筋土体强度也有一定的影响,验证了竖筋高度存在最优值.     

具有内部孔洞的3D打印PLA试样力学性能研究

结构内部的孔洞、夹杂等缺陷是引起构件破坏的重要原因,为研究材料内部孔洞对其力学性能的影响。本文利用3D打印设备,使用PLA(聚乳酸)材料,制备得到含有不同尺寸的球形和椭球形孔洞的试样,在MTS疲劳试验机上开展拉伸试验,研究了3D打印材料内部孔洞对构件力学性能的影响。结果表明,小尺寸孔洞能增加3D打印试样的拉伸强度和刚度。球形孔洞对构件在单轴拉伸时的断裂形式有显著的影响,随着孔洞体积的增加,构件的拉伸强度和拉伸强度应变呈逐渐减小的趋势;在体积分数相同时,球形孔洞的对构件力学性能的影响大于椭球形孔洞。     

曳引电梯轿架立柱结构力学行为建模与分析

轿架是曳引电梯的主要承力结构,其力学性能直接影响着电梯的安全性和可靠性。但是,在轿架设计过程中的力学分析粗糙、设计计算简单且保守等问题造成轿架重量和成本较高。针对以上问题,本文采用理论建模与有限元模拟方法研究了曳引电梯轿架结构的力学行为,重点建立了立柱的强度计算方法。首先,结合典型的曳引电梯轿架结构,分析了轿架的力学传递路线,建立了简化的力学模型;然后,针对均载、前后偏载和左右偏载3种工况,重点对立柱进行了受力分析和力学建模,求解危险截面的最大应力;最后,对轿架进行有限元模拟和力学试验,验证了该理论模型的合理性,为电梯轿架结构设计提供了有效的力学分析和强度计算方法。     

框架锚杆支护结构动力模型建立及响应分析

为分析地震作用下框架锚杆支护结构的动力响应,以某中跨立柱单元为对象,考虑边坡加速度放大效应对支护结构上动土压力的影响,将立柱简化为抗弯刚度均匀的竖向杆件,依据锚杆工作机理将自由段简化为线弹簧,考虑土体阻尼影响将锚固段简化为线弹簧与牛顿粘壶,支护结构坡脚处简化为固端约束,进而建立支护结构动力响应简化模型.运用力法与图乘法对支护结构动力响应进行求解,建立支护结构动弯矩和动位移与坡高之间的关系.模型计算方法与Geo-Studio有限元软件结果对比,验证模型的合理性与可行性,为此类工程设计与地震作用下支护结构动力研究提供相应的参考.     

论木料桿柱在长壁面上的应用

木料捍柱在缓倾斜长壁面上的应用,在世界上还是创举。 在龙烟缺矿长壁面上研究过程中,由上山试验,长壁面静止观察试验,到生产试验,已有一年多的时间。目前试验工作虽未结束,但已初步证明:在原来立柱顶板管理方法的基础上,立柱与捍柱相间排列,使立柱排距从1.2公尺增至2.4公尺,为采用大电耙创造了条件。犯工作面的采矿强度,由日产量百余吨提高至300吨。同时降低了坑木消耗量25％。 在试验中,还证明了木料桿柱维護的长壁面,其顶板沉降量要较立柱维護地区小。因此可以肯定:木料桿柱在长壁面上代替一部分立柱,应该是成功了。至于最后是否能够代替全部立柱,尚需进一步试验证明。     

采用轻骨料砼的开孔钢板连接件受力性能

为研究在钢—轻骨料混凝土组合梁和组合板结构中所使用的开孔钢板连接件的抗剪承载能力和剪切刚度等受力性能,采用了推出试验方法,完成了6个采用轻骨料混凝土的开孔钢板连接件推出试件的试验研究,在试验研究中着重考察了开孔钢板连接件的孔洞直径和开孔钢板连接件端部承压方式对剪切连接件受力性能的影响。试验研究结果表明:(1)总体表现为端部承压构件极限承载能力远高于端部不承压构件,因为在端部承压构件中,开孔钢板连接件受到端部混凝土阻挡,因而其极限承载能力相对较高;(2)开孔钢板连接件中孔洞直径对开孔钢板抗剪强度有明显影响,孔洞直径越大,极限承载力也越大;(3)开孔钢板连接件具有很高的抗剪强度和刚度,具有较好推广应用价值。     

自动保管箱存取机械手立柱结构的优化设计

针对某型号自动保管箱存取机械手立柱的结构特点和受力状况,运用有限元软件ANSYS Workbench对其立柱进行建模及静力学分析,并对立柱壁厚进行优化设计,使优化后的立柱在满足刚度和强度的前提下质量减轻了46.8%,研究结果对立柱的制造和提高存取机械手的工作性能具有指导意义.     

定梁龙门立式加工中心立柱的特性分析及拓扑优化

立柱作为定梁龙门式立式加工中心主要支撑件,其静动态性能对整机加工精度有着很大的影响,因此传统设计会预留足够大的设计余量来保证立柱具有足够的强度和刚度.此次研究根据龙门立式加工中心立柱的作用及结构特点,建立龙门立式加工中心立柱的实体模型,对其进行静动态特性分析,以结构拓扑优化理论方法为基础,通过有限元分析软件Ansys ...     

预应力轧机机架静力分析

本文将预应力轧机机架简化为闭式机架进行了计算,注意到拉杆中心线相对于立柱中性轴的偏心对机架强度的影响;推导出拉杆拉力和立柱压力计算公式;确定拉杆应按强度要求设计;并由机架盖与立柱接合面的变形协调关系,推导出最佳预紧力计算公式。文中还运用SAP 5线性结构分析程序,对预应力机架进行了有限单元法计算。根据理论分折和有限单元法计算结果,归纳出预应力机架的主要应力特征。并用实测验证了文中提出的各计算公式。     

双孔洞裂隙砂岩裂纹扩展特征试验与颗粒流模拟

基于尺寸为80mm×160mm×30mm的双孔洞裂隙长方体砂岩试样单轴压缩试验结果,分析了双孔洞裂隙砂岩裂纹扩展特征,建立了双孔洞裂隙砂岩宏观应力-应变曲线与裂纹扩展过程的关系.利用颗粒流模拟程序,基于试验结果进行细观参数校准,进一步研究了裂隙倾角对双孔洞裂隙试样力学参数及裂纹扩展特征的影响.与完整砂岩试样相比,双孔洞裂隙试样力学参数显著降低,但降低程度与裂隙倾角密切相关.随着裂隙倾角的增大,双孔洞裂隙试样峰值强度先减小后增大,弹性模量呈逐渐增加的趋势,而峰值应变呈非线性变化.完整试样呈轴向劈裂脆性破坏,而双孔洞裂隙试样首先在孔洞上下边缘及裂隙的尖端附近萌生初始裂纹,裂纹的扩展与贯通导致了试样最终失稳破坏.最后探讨了双孔洞裂隙试样裂纹扩展细观机制:首先在裂隙尖端附近和孔洞边缘形成应力集中区,应力提高导致颗粒间黏结断裂,产生微裂纹;在应力集中区转移过程中不断产生新的微裂纹,微裂纹的汇集形成宏观裂纹.     

钢筋砼T形开圆孔梁抗剪性能的试验研究

本文通过六根T形截面开孔梁的剪切破坏试验,主要研究在梁剪跨区腹部开横向圆孔洞对梁抗剪性能的影响。试验的主要参数有:孔洞直径的大小、孔洞之间的相互距离,孔洞的位置等。文中根据试验结果,分析讨论了孔洞对梁斜裂缝形成和发展的影响,对承载能力的影响。通过对试验数据的分析处理,把钢筋砼实腹梁的强度计算公式予以修正,使之适用于T形开圆孔梁的计算。     

基于梯度强度立柱的客车侧翻安全性多目标优化设计

提出一种新型梯度强度立柱结构,使侧翻时客车立柱不同位置的强度与受力匹配.对梯度立柱分析表明:新型梯度强度立柱结构明显提高了客车侧翻安全性能.结合最优拉丁方实验设计和径向基近似技术,构建了设计响应的高精度近似模型,并采用多目标遗传算法对其寻优.优化结果表明:通过对梯度强度立柱结构的强度与壁厚的合理匹配,不仅使得客车的侧翻安全性得到较大的改善,而且达到了客车轻量化设计的目的.     

双轴加卸载条件下含D型孔洞方块砂岩破坏特性

为了揭示深部岩体在复杂应力条件下的强度与破裂特性,构建含不同倾角的D型孔洞砂岩数值试样,并通过单轴压缩试验验证其可靠性;开展双轴加卸载条件下含D型孔洞砂岩破裂过程数值模拟研究,综合考察其力学参数特征以及裂纹扩展特性。研究结果表明：在单轴压缩下,试样峰值强度和弹性模量随孔洞倾角的增大先降低后升高然后再降低,试样最终出现由孔洞左右两侧2条裂纹不断延伸形成的斜向剪切破坏;对于同一倾角孔洞砂岩试样,试样的双轴压缩强度、双轴加卸载强度、单轴压缩强度依次递减;随孔洞倾角增大,试样双轴加卸载破坏时的侧向应力总体呈现下降趋势;D型孔洞倾角对试样的峰值强度影响较小,但对试样裂纹的起裂应力影响较明显;在双轴加卸载条件下,含D型孔洞砂岩的破坏形式较复杂多样,总体呈现出单向剪切、X形剪切和Y形剪切共3种剪切破坏模式。     

堆垛机立柱动态挠度计算与控制仿真

针对堆垛机立柱在惯性力作用下会产生挠曲变形及摆动的问题,通过对堆垛机结构进行简化,建立立柱的二维模型受力分析图,利用工程力学和材料力学的有关知识详细分析了立柱的动态挠度特性及摆动特性,建立了堆垛机立柱的动态挠度数学模型及摆动方程,得出速度和加速度是影响堆垛机立柱动态挠度和摆动的主要因素;在此基础上借助Matlab软件,分别采用多档调速曲线控制方法和S型速度曲线控制方法对堆垛机的速度、加速度及振幅进行仿真分析。研究结果表明:采用多档调速曲线控制方法时,运行过程中会因速度和加速度的突变而引起堆垛机运行不稳定,而采用S型速度曲线控制方法能够有效减小堆垛机在运行过程中对立柱产生的不稳定冲击,可实现速度的平稳过渡,从而验证了采用S型速度曲线控制方法在减小立柱变形和冲击等方面具有明显的优势。     

含边界裂纹的弹性半平面孔洞焊接问题

讨论了一类含边界裂纹的弹性半平面孔洞焊接问题,根据平面弹性复变方法,问题归结为一类解析函数的边值问题,通过有效的分析方法和积分变换,进一步将问题简化为一类奇异积方程,证明了方程解的存在唯一,并对方程解的简化进行了研究,得到了弹性材料体内应力分布的封闭形式解.     

水平荷载作用下RC剪力墙有效刚度研究

采用MSC.Marc建立了钢筋混凝土剪力墙的精细有限元分析模型,并采用试验数据对分析模型进行验证.在此基础上,对有限元模型进行参数分析,研究了剪跨比、轴压比、纵筋强度、约束构件的配筋率、混凝土强度等5个参数对水平荷载作用下剪力墙有效刚度折减系数的影响.分析结果表明,相对于其他参数,轴压比是影响剪力墙有效刚度的主要因素.基于参数分析结果提出了一个计算剪力墙有效刚度的简化公式,简化公式计算结果与试验结果吻合良好,表明简化计算公式合理可靠,可供工程设计参考.     

冲击载荷作用下孔洞花岗岩的应变演化及破坏特征

为研究不同孔洞数量和排列方式的孔洞岩石在冲击载荷下的应变演化及破坏特征,对含有单一孔洞、水平双孔洞、垂直双孔洞、水平3孔洞和垂直3孔洞的5种花岗岩试样进行落锤冲击试验,借助高速摄像仪和数字散斑技术(DIC)对各试样表面的应变演化和裂纹扩展进行记录和分析.研究结果表明:垂直孔洞试样的冲击响应力峰值随孔洞数量的增加而减小;...     

环境中水分对单搭接接头强度和应力的影响

研究了环境中的湿度对胶接接头强度的影响.当胶粘剂处于恒湿环境中,胶粘剂吸收环境中的水分,胶粘剂在固化时,其中吸收的水分汽化,在胶粘剂内部形成孔洞,从而导致实际搭接面积的下降并引起应力集中,使得胶接接头抗载能力的下降.随着接头孔洞的增加 ,接头的名义剪切强度下降,但实际的剪切强度反而上升.     

孔洞位置对蜂窝式梁柱节点破坏形式的影响

目的对不用孔洞位置下蜂窝式钢框架的破坏形式及受力特性进行研究,以找出最佳参数.方法以蜂窝式钢框架结构静力性能试验为基础,利用有限元软件建立合理的有限元模型,将模拟结果与试验结果对比以验证模型合理性,进而研究孔洞位置对梁柱节点破坏形式的影响.结果有限元计算结果与试验所得数据吻合较好.改变孔洞参数可以改变节点附近梁的应力分布,使节点的破坏模式由脆性破坏转变为梁上的局部破坏.对蜂窝节点的参数进行扩展分析,给出孔洞位置参数建议取值:d应小于1.87 H~2.20 H,e应大于0.90 H~1.23 H.结论只要适当调整梁柱节点附近孔洞位置的范围,就可以使得节点的破坏模式按照设计预期的方式破坏,能够有效规避节点脆性破坏带来的风险,符合"强柱弱梁,强节点、弱构件"的设计理念.