悬索桥成桥主缆线形计算的混合线形理论法

基于悬索桥在恒载作用下的力学特点,对悬索桥的主缆线形及无应力长度的解析计算方法进行研究,在抛物线理论和悬链线理论的基础上推导出混合线形理论近似显式方法,以此确定恒载状态下成桥线形、主缆无应力长度.与精确计算方法相比,该方法计算过程简单且精度高于抛物线法,精度满足成桥几何线形的初步设计要求,适用于主缆线形和内力的初步计算.     

悬索桥主缆线形计算方法

文章是以悬链线法理论为依据来确定方程、相容条件及迭代步骤,求得主缆拉力水平分量及主缆的有应力、无应力长度,最终确立悬索桥成桥状态主缆线形.索力水平分量和竖向分量的初值及修正值的选取在悬链线法迭代过程中非常重要,该文推导了一种合适的确定索力修正值的方法,通过算例计算,表明收敛速度快,计算精度高,简单实用.     

自锚式悬索桥空间主缆线形的计算方法

基于空间分析模型,研究了自锚式悬索桥空间主缆线形的精确计算方法,根据主缆在吊杆之间的各索段在自重作用下呈悬链线,推导并研究了空间主缆在吊杆力作用下坐标的迭代计算方法.根据主缆空间线形及其理论交点,确定合理的鞍座位置,根据主缆无应力长度不变的原则,确定主缆的空缆线形.基于上述理论,以某空间缆索自锚式悬索桥为例,进行了详细的分析,给出了主缆无应力长度、鞍座位置、鞍座预偏量等,确定了该桥的合理成桥状态及空缆状态时的线形.算例分析表明:空间缆索自锚式悬索桥主缆线形计算方法是正确、可行的.     

混凝土结构三维徐变的有限元计算方法

由于传统的杆系有限元程序和公式解法不能精确考虑和计算混凝土结构的三维徐变和局部效应,因此提出了一种混凝土结构三维徐变的有限元计算方法.首先说明了三维徐变的计算原理,并对有限元计算过程中的主要模块进行了阐述.在此基础上,对一个钢筋混凝土柱算例模型进行计算,并与Dischinger公式算法进行对比;钢筋及混凝土应力、模型变形等与公式解法相差在5%以内.同时,采用该方法实现了对箍筋影响及结构局部应力分布的时变分析.最后,为分析剪切应力对徐变变形的影响,对一预应力钢筋混凝土梁进行了三维徐变计算,计算结果与试验值吻合良好.     

基于角平分线的工程滑移索结构分析方法

针对滑移索结构,提出了一种基于滑轮相邻索单元角平分线的简捷分析方法,解决了其内力和变形求解复杂的难题.具体算法如下:(1)采用固定铰模拟滑轮对索的约束作用,利用无应力长度调整影响矩阵求解角平分线垂直方向约束反力为零时,各子索无应力长度调整量;(2)根据调整后子索线形计算新角平分线的方向角,按照步骤(1)重新计算,重复至索线形(包括角平分线方向角)和内力收敛.基于此算法编制分析程序,通过2~4次迭代即可得到高精度的收敛解,实现滑轮处索力连续性和滑移索总无应力长度恒定的目标.计算示例和工程实例证明了此算法的正确性和高效性.     

超声波加工工具对复合变幅杆谐振性能影响

基于变截面杆纵振动的波动方程，推导出安装简单工具双曲过渡形复合变幅杆频率方程和放大系数的一般公式，并讨论了超声波加工工具对复合变幅杆谐振性能的影响．随着工具长度和直径的增加，变幅杆谐振频率下降，应根据工具尺寸相应调整复合变幅杆末端长度，才能保证更好的谐振．推导出的一般公式为超声变幅杆及其工具的设计和使用提供了理论依据。     

考虑摩阻力影响的悬索桥索鞍精确算法

为了在悬索桥分析计算中精确模拟索鞍位置,给悬索桥的设计、施工和监控等提供参考,提出了一种索鞍位置的解析算法。该算法考虑了主缆与索鞍间摩阻力对索鞍位置的影响,根据欧拉公式,推导了摩阻系数的计算公式,通过建立索鞍数学模型和胡克定律,提出了主缆与索鞍间索鞍摩阻力计算方法。从力学和几何关系出发,建立基于弹性悬链线和静力平衡方程的索鞍计算模型,推导了基于初始索鞍位置坐标与平衡状态索鞍位置坐标间偏差的计算公式,引入雅克比矩阵,通过牛顿迭代法求解,使得偏差小于某一允许限值,即可认为索鞍单元位于平衡位置,同时推导了索鞍单元的切向刚度矩阵。结合解析算法,引入温度伸缩杆的概念,给出了一种适用于有限元分析与数值算法相结合的索鞍模拟方法,可用于精确模拟悬索桥索鞍在施工过程中的顶推,提高主缆在施工过程中线形的计算精度,将算法通过MATLAB程序进行迭代计算。最后,通过2组算例对比验证了该算法的可靠性,并通过改变摩阻力的取值,分析了摩阻力对索鞍位置的影响趋势。研究结果表明:提出的解析算法可精确模拟索鞍位置,公式收敛性好;摩阻力对索鞍位置的影响较小,简化计算中可以忽略,但在精确分析尤其是大跨、多跨悬索桥受力分析时,应予以考虑。     

柱型料仓与同轴电晕导线之间电晕放电理论探讨

在建立了柱型料仓内同轴电晕导线结构下的电场分布理论模型并在给出其精确解的基础上,精确推导出了Warburg公式及其结构系数.经过一个严格的数学程序,获得了一个新的精确表达式,该公式实际上是该电极结构下电流-电压关系式的一个线形方程,而非Townsend认为的一个平方式.     

分段抛物线求解缆索线形的直接方法

假设悬索桥主缆在相邻两吊杆之间的缆索段自重沿桥跨径方向均匀分布,均布荷载集度与该段索长度有关,则每段索可假设为满足抛物线方程.忽略缆索抗弯性能,各缆索段端点处水平力相等,索拉力沿索端点处切线方向.根据节点力平衡,并考虑到位移条件,得到以各段端点高差及水平力为未知量的耦合方程组.通过解算方程组并修正矩阵参数直接得到主缆线形坐标及水平力,进一步对各段抛物线积分得到主缆的有应力和无应力长度.该方法不需要迭代,因此计算速度快.算例结果表明该方法计算精度很高,可以用于悬索桥设计与施工计算.     

基于改进拉-压杆模型的预应力混凝土深受弯构件受剪承载力预测

以集中荷载下有粘结预应力混凝土简支深受弯构件为对象,建立了显式考虑有效预压力Fpe的改进拉-压杆模型,依据Kupfer-Gerstle双向拉压应力关系考虑了混凝土软化效应并推导了受剪承载力公式.该式也可用于分析无粘结预应力及钢筋混凝土构件.3种主要破坏模式压杆劈裂破坏、压杆或结点区压溃和拉杆屈服在公式中得到了体现.通过对4根和已有文献中39根试验梁的分析,得到试验值与预测结果的平均比值为1.15,变异系数为0.120,表明该公式预测结果精确、连续且偏于安全.     

圆曲线内路面变宽与渐变长度关系及渐变式分析

通过圆曲线内路面变宽与渐变长度关系及渐变式分析,介绍确定合理的渐变段的线型和长度,实现公路设计线型的流畅和美观.     

钢筋混凝土柱的加固补强

通过工程实例，在加固受力分析的基础上，提出了采用双侧预应力撑杆补强措施，并辅以套箍约束混凝土横向变形，从而既利用撑杆直接增加轴向受压承载能力，又利用套箍间接提高轴向受压承载能力。取得了施工方便，受力可靠，实用经济的效果     

变参数四杆机构的设计及应用

针对常规四杆机构中可控性结构参数少的缺点,给出了一种机构参数在运动过程中适时变化的新型变参数四杆机构．讨论了变参数四杆机构设计分析的通用步骤及方法,提出了变参数四杆机构分析设计的两个重要数学模型并加以求解．实验和应用显示了变参数四杆机构优良的动力学特性．     

桩、土、刚性承台相互作用下桩基内力计算新方法

针对港口工程中广泛使用的桩基础在波浪力及荷载作用下与高桩刚性承台和土共同工作的问题,提出较为有效、合理的计算方法.首先以杆系有限元方法为基础,将承台模拟成一根竖直刚性梁,将桩基模拟成线弹性梁,以承台与桩基相连的节点作为主节点,桩基与承台相连的节点为从节点,推导出了刚性承台和桩基的单元刚度方程;其次,桩基与土的相互作用按弹性桩的线性地基反力假设法中的m法计算,推导出了桩土相互作用下桩基单元刚度方程;最后,将波浪力等效成相应桩基单元上的节点荷载,并编写相应的有限元程序(FEPPRC).算例表明:所提出的在波浪力及其他荷载共同作用下考虑桩土相互作用的刚性承台桩基内力计算新方法是可靠的.     

电脑刺绣机针杆机构动力学分析

以电脑刺绣机针杆机构为研究对象，推导出针杆机构动力学平衡方程式，用C语言编写程序，求解针杆机构动力学平衡方程，得出了各构件支反力及平衡力矩的变化范围，分析了针杆机构的支反力特性。     

基于线型物体的主方向关系模型的研究

在区域物体最小边界矩形MBR（Minimum Bounding Rectangle）理论的基础上,对线型物体主方向空间关系模型进行了研究,提出了将线型物体主方向关系转化为MBR关系的方法,以促进应用MBR相关运算法则和定理进行线型物体的空间方向关系的研究.对于特殊位置的线型物体,分析了基于投影的主方向模型及其特性,研究了对特殊位置线型物体利用投影方法进行的主方向关系合成运算,以便于对线型物体空间方向关系推理的进一步研究.     

钢筋混凝土梁疲劳的应力顺序效应

本文提出假设:第一级应力水平对钢筋混凝土梁的疲劳寿命影响很大,选择适当的第一级应力水平可以提高混凝土的疲劳寿命,一般可选择第一级应力水平在极限强度的50‰与不连续强度[1]之间。同时对钢筋混凝土梁进行了两级和多级应力水平的疲劳试验。试验结果与假设基本一致,即钢筋混凝土梁的疲劳性能存在应力顺序效应,并且导致钢筋混凝土梁最终破坏的主裂缝也由第一级应力水平确定。     

大跨度钢斜拉桥施工过程线形控制

运用几何非线性分析理论,综合考虑斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应,对大跨钢斜拉桥施工过程线形控制进行数值模拟研究.采用多段短索桁架单元模拟长索的非线性效应,通过改变单元的无应力长度实现索的多次张拉.根据新增构件的不同激活方式,提出将施工过程模型分为切线安装、平行安装和建模位置安装3类,其中切线安装和平行安装用于施工过程分析,建模位置安装用于施工控制中的反拱分析.考虑几何非线性多次迭代计算安装线形,采用稀疏矩阵算法求解有限元方程.基于以上原理编制了大跨钢斜拉桥非线性分析及施工过程线形控制模拟软件BINAS,通过苏通大桥实例验证了该方法具有较好的计算精度和适用性.     

三维SHPB装置设计及原理研究

针对一维SHPB实验设备无法进行三维预应力不等值情况下的冲击实验问题,在确保中国矿业大学(北京)原有一维SHPB实验装置中动力发射系统及子弹不改变的前提下,设计了可以进行对试件进行三维施压的正方形输入杆、输出杆、吸收杆及输入杆中与子弹接触部位由圆变方的过渡杆装置,采用应力波基础理论分析和数值模拟的方法,得到了过渡杆中的应力波传播规律,研究结果表明:应力波在圆变方扩散杆中传播时,由于强度吸收现象,过渡杆越长,波幅下降的程度就越低,当长度达到500 mm时,应力波在其中的弥散现象已经很小,能够满足整个实验系统的准度要求.      

全悬挂多点啮合柔性传动的动力学模型

本文根据第二类拉格朗日方程对全悬挂多点啮合柔性传动装置建立了完整的运动微分方程,其中不仅考虑了悬挂齿轮箱牵连转动的影响及作用于电动机定子上的电磁力矩,还计及了耗散力的广义力.文中使用能量法推导了扭力杆缓冲装置的等效扭转刚度,用广义雅可比法求解了系统的广义特征值问题,并通过计算验证了 12自由度和3自由度两种动力学模型的正确性和一致性.