混流式水轮机进动过程中转轮上冠转动流体力矩研究

通过模型实验和基于整体流动模型的数值模拟研究了混流式水轮机进动过程中作用在转轮上冠的转动流体力矩的基本特性.模型实验中的转轮用一个圆盘来模拟,其上冠与后顶盖之间形成一个很小的轴向间隙.内向流由外部水泵供给.检验分析了间隙内泄漏流速、径向间隙进口处的预旋速度和轴向间隙宽度对流体力矩的影响.研究结果表明,进动流体力矩在很小的正向进动角速率比区间内对转轮的进动具有自激效应,并且进口处预旋速度对自激区间的影响显著.通过对转轮进动过程中流体所产生的转动力矩在转轮旋转和不旋转两种情况下的比较,得出了法向流体力矩在转轮只有进动没有旋转的情况下对转轮的进动没有自激效应.法向流体力矩对进动所产生的自激效应是由转轮转动所形成的漩涡流引起的.     

拉弯杆件的初值方程

本文根据拉弯杆件轴线挠曲时的微分方程,导出了在各种常见荷载如集中力偶、集中力及均匀分布、三角形分布或抛物线分布荷载作用下,计算杆件各截面的挠度、转角、弯矩及剪力的初值方程及其通式。同时,还导出了各影响函数的计算公式。     

深井套管抗挤强度分析及计算

根据弯曲梁理论,建立了套管柱受非均布外挤压力作用的力学模型;并应用解超静定问题的正则方程和力法准则对该力学模型进行求解,得到了在非均布外挤压力作用下套管圆周上的弯矩、剪力、轴力、应力和位移的分布规律。计算表明,在非均布外挤压力作用下,套管抗挤毁强度大大降低。该力学模型不仅可以解释深井套管挤毁机理,而且可以改进深井套管抗挤强度设计。     

基于栓钉柔性连续预应力组合梁挠度增量理论解

将连续梁分解成有端弯矩作用的简支梁,根据分离体挠曲变形协调,建立界面切向力与法向力的关系方程;与界面连接件的剪力滑移物理方程联立,可解得界面切向剪力及滑移的分布函数,以分解简支梁在内支座处的滑移应变及挠曲线的二阶导数相同等作为连续梁的边界条件,求解积分常数,从而导出考虑界面滑移的连续组合梁挠曲线方程。结果表明:连续梁在中支座处虽然滑移为零,但滑移应变不为零;跨中最大弯矩截面的滑移计算结果为零,与实际吻合,因此可作为一个边界条件,独立求解跨中有弯矩极值点的边跨滑移挠曲线方程,进而逐跨求解挠度增量。     

关于刚体定轴转动定律

本文论述了刚体定轴转动定律应是标量方程,并指出:将转动定律写成矢量方程会使学生对力矩、动量矩、动量矩与角速的关系等重要概念产生模糊认识。     

薄板中弯曲波的特性阻抗

对薄板波动方程的一般解应用边界条件得到无限大薄板中弯曲波的解。进一步得到弯矩特性阻抗和剪切力特性阻抗的表达式,并给出了阻抗的曲线图。     

考虑轴颈偏斜时滑动轴承的动力特性

本文建立了同时考虑轴颈径向位移和歪斜时的滑动轴承动力学模型.对于这种模型,油膜力将扩展为四个广义力分量.文章将相应的动力系数矩阵分解为对称和反对称两部分并讨论其物理性质.然后,本文推导得出该模型的正交变换矩阵,在此基础上导得各向同性的动力系数矩阵表达式,并讨论了诸元素的物理意义.文章最后引入动力系数椭圆的概念以分析非对称动力系数矩阵的变换性质.     

软弱地层开挖荷载引起管棚内力敏感度分析

为了解管棚直径对管棚作用效果的影响，针对软弱地层浅埋暗挖法施工中管棚分析模型，采用解析法推导了单开挖步序地层释放荷载引起管棚内力对管棚惯性矩的敏感度分析方程．就我国常用的管棚直径情况，对内力敏感度及其主要影响因素进行了分析．分析表明：管棚直径从79mm到108mm范围内，为内力敏感度急剧变化范围，在该范围内，管棚直径的提高对于管棚内力影响较为显著；直径108mm以上，管棚直径改变对于内力敏感度影响相对较小；超过159mm直径，对于内力敏感度几乎没有影响,棚架体系中，作为刚度较大的支护条件改变对内力敏感度影响相对较大．     

用单位阶梯函数求解变载荷梁挠度的方法

依据单位阶梯函数的性质,通过分析不同载荷下连续梁的弯矩方程特点,用单位阶梯函数建立了梁的弯矩方程,并进一步推导出连续梁挠度的统一方程。该方法求解过程规范,利于编程实现电算化,有助于分析计算连续梁的内力。     

承受弯矩和轴力的薄梁的弹塑性侧屈

本文讨论在弯矩和轴力联合作用下两端简支的矩形截面薄梁的弹塑性侧向屈曲问题。在屈曲分析中,采用了增量型本构关系和Shanley全面加载理论,最后将侧屈问题化为常微分方程的特征值问题,进而得到薄梁的侧屈临界载荷所满足的方程。给出了算例,并作了讨论。     

机构振动力优化平衡的一种新方法——谐波分量双幅值法及均方根值综合优化平衡法

分析了激振力引起系统的激振和响应之间的关系,指出了振动力谐波分量均方根(RMS)值法和传统均方根值法进行机构优化平衡时的主要区别,提出了用振动力谐波分量的双幅值B_(max)和RMS值加权和为目标函数的优化方法.用此法进行机构的优化平衡比用传统的RMS值法更能有效地减小系统的振动响应.     

速度空间中转动相对论系统的变分原理及其应用

从物体系转动相对论的动力学基本方程出发,考虑力矩是坐标θ、角速度θ和时间ｔ函数,引入速度空间中的加速度能量的概念,导出了转动相对论完整和非完整系统在速度空间中的变分原理并建立了Ｍａｇｇｉ型方程、Ｌａｇｒａｎｇｅ型方程和Ｃｈａｐｌｙｇｉｎ型方程。     

弹性地基上分布随从力作用下含裂纹输流管道的稳定性

将分布随从力、winker地基等效刚度k作为输流管道运动微分方程新增参数纳入考虑,新的振动微分方程由此产生,离散并且求解采用Galerkin法。频率特征值源于频率扫描(frequency scanning)及传递弯矩法。具体分析了在考虑分布随从力(跟随力),裂纹存于管跨上不同位置、不同大小弹性地基刚度支承管道时,其失稳形式的变化。研究显示弹性地基存在对保持含裂纹管道的稳定性起部分作用,需重视裂纹开口深度及裂纹所处管跨位置对管道稳定性的影响。     

外加横向激励对固-铰支承管道流固耦合振动的影响

首先, 由Hamilton 原理推导外侧施加横向激励的输液管道流固耦合弯曲振动微分方程, 针对固-铰支承管道提出一种新的振型函数, 利用Galerkin 法求得前五阶固有频率表达式, 并且通过对比验证了新振型函数的正确性. 其次, 在一阶截断情况下求得这类管道的挠度、弯矩和剪力表达式, 讨论了流速、液压和外激频率变化对固-铰支承管道中点挠度和最大弯矩的影响. 结果表明, 由新振型函数确定的前五阶固有频率不仅计算简便而且具有很高的精度, 同时验证了输液管道固有频率对液压和流速的依赖性, 也证实了对于流固耦合问题, 结构发生共振与外激频率接近结构固有频率有关同样适用.     

推力轴承对柔性转子系统的非线性动力影响

针对推力轴承支承下,推力轴承对柔性转子系统的稳定性影响问题,考虑转子的倾斜后得到了推力轴承提供的非线性力和力矩,建立了单盘柔性转子系统的有限元模型.将转子的轴向和横向运动方程相结合,对其线性自由度进行缩减后形成了整个系统的动力方程,运用打靶法和Floquet稳定性分叉理论,分析了推力轴承以及圆盘质量偏心对整个系统的非线性动力影响.数值结果表明,推力轴承对整个系统运行的稳定性和分叉行为有很大影响,推力轴承延迟了系统周期解的分叉,提高了临界转速和失稳转速,降低了转子共振振幅,因此推力轴承有助于转子系统的稳定运行.     

船舶在波浪中运动的六自由度非线性耦合方程

基于刚体运动学理论,将船舶在波浪中的运动分解为平动和绕质心的转动,在分析了船舶受力情况的基础上,运用质点系相对于质心的动量矩定理和Newton第二运动定律建立了船舶的六自由度运动的非线性耦合方程,在建立方程的过程中,考虑到流体对船舶的影响,引入了附加质量和附加惯性矩,最后利用该方程推导出了常用的船舶运动数学模型。     

端弯矩与纵向压力作用下简支板的解析解

基于侧力与纵力共同作用下小挠度平板的基本方程,导出了一对边承受弯矩和纵向压力共同作用的四边简支矩形板弯曲问题的解析解。通过Mathematica语言编程计算,结果与有限元计算吻合较好,可以在工程实际中加以利用。     

动载荷作用下无限长FGM梁在分数阶粘弹性地基上的精确解

基于分数阶微分Zener型粘弹性地基模型,建立动载荷作用下无限长FGM梁在分数阶粘弹性地基上的运动控制微分方程。利用傅立叶和拉普拉斯变换将控制微分方程简化为代数方程,首先在频率域内得到解答,然后利用傅立叶和拉普拉斯逆变换以及卷积定理将解答再转换回时间域内,得到粘弹性地基上FGM梁的挠度、速度、加速度、弯矩和剪力响应的精确解。最后,计算了冲击荷载作用下弹性地基FGM梁的动态响应,给出了x =0处梁的垂直速度和弯矩的响应曲线,其形状特征和均匀材料梁相同,且材料梯度指标p对结果的影响较小。     

剪切变形对厚壁圆形贮液池的影响

将池壁厚度较大的圆形贮液池当作中厚壳圆筒,考虑剪切变形的影响,建立贮液池结构分析的中厚壳理论,其微分方程与Winkler地基上Timoshenko梁的微分方程一致,当贮液池池壁剪切刚度取无穷大时,其可退化成相应薄壳理论,是一个通用模型.利用初参数法,推导微分方程的解和有限元列式,分析底部固结、顶部自由圆形贮液池在三角形分布荷载和池顶弯矩作用下,其环向力系数、弯矩系数随池壁厚度、高度的变化,并与不考虑剪切变形影响的计算结果进行比较.数值计算结果表明:在圆形贮液池中考虑剪切变形影响的挠度等计算结果偏小;壁厚越大,计算结果越小;剪切变形对环向力和径向位移的影响比对弯矩和剪力的影响大,其影响程度与贮液池结构、边界条件及作用荷载形式有关.     

刚体一般运动的静力学比拟

本文用比拟法推得了刚体一般运动的螺旋轴方程。这个方法就是将刚体一般运动与空间一般力系进行类比,而一般力系的中心轴方程是巳知的。这是推导螺旋轴方程的一种新的简便的方法。