浅谈高层建筑结构侧向刚度计算方法

为满足高层结构侧向刚度的抗震设计需求,通常需要开展高层建筑结构的侧向刚度计算工作。文章通过对现行的高层建筑结构侧向刚度进行讨论和分析,提出了针对不同工程条件下高层建筑结构侧向刚度的计算方法。进一步通过对实例验算分析,得到所提出的高层建筑结构侧向刚度计算方法具有良好的理论基础和应用前景,可为相关规范在计算高层建筑结构刚度方面提供参考。     

半刚性组合框架骨架曲线实用计算方法

针对组合节点的弯矩-转角计算模型以及组合框架骨架曲线计算模型忽略节点半刚性的问题,探讨组合节点转动刚度和半刚性组合框架骨架曲线的计算方法。基于参数相关性,运用改进的参数灵敏度分析方法,研究外加强环式钢管混凝土柱-钢梁节点的转动刚度。应用二阶分析推导柔性梁柱单元的刚度矩阵;应用得出的节点转动刚度计算模型推导半刚性组合框架骨架曲线的简化计算模型。研究结果表明:改进后的灵敏度分析方法得出的节点参数灵敏度更高。节点半刚性可降低骨架曲线的弹性刚度和下降段斜率。引入节点半刚性的骨架曲线计算模型更加符合组合框架的实际工作性能。     

对刚度矩阵元定义的一点看法

用矩阵法求解振动问题时,系统刚度矩阵的计算是首要的步骤之一,刚度矩阵的多种计算方法中,直接从刚度矩阵元k_(ij)的定义计算刚度矩阵,是最常用的方法。对于离散系统或离散化的系统,这个方法不会有什么问题,但是应用此法于刚体平面运动时,会出现不顺当的情况,且会出现错的计算结果。     

矩形八结点单元刚度矩阵的通用公式

本文讨论分析了现行数值计算方法在计算平面问题的矩形八结点单元的单元刚度矩阵中存在的缺陷,给出了数学计算软件MAPLE在推导矩形八结点单元的单元刚度矩阵中的应用及其相应的MAPLE通用程序、单元刚度矩阵的通用计算公式,并利用MAPLE自带的codegen库自动给出了相应的C、FORTRAN代码,得出结论,利用该通用公式来计算其单元刚度矩阵矩阵,可以节约大量的计算时间与存储空间以提高计算速度与精度,并可将其应用到C、FORTRAN中。     

聚四氟乙烯膨胀节轴向刚度计算与性能研究

导出了聚四氟乙烯膨胀节的轴向刚度计算,并经试验加以验证。本文亦阐明了膨胀节的压缩轴向刚度小于拉伸轴向刚度及其蠕变性能。所得结果可供工程设计参考和应用。     

基于等效耦合刚度的平面折展滑块机构分析

柔性铰链是实现平面折展柔顺机构运动的关键部分。如何设计得到柔度好、精度高的柔性铰链一直是柔顺机构研究的关键问题。综合考虑影响平面折展机构铰链刚度和精度特性的等效弯扭及拉压刚度,以LET铰链为例,分析在不同载荷下各个参数对弯扭与拉压等效耦合刚度的影响趋势,从而提出弯扭与拉压等效耦合刚度的概念。通过大量的实例计算和分析,推导出LET铰链弯扭与拉压等效耦合刚度的经验公式。基于等效耦合刚度经验公式,对平面折展柔顺滑块机构进行分析。应用等效耦合刚度公式与不应用等效耦合刚度公式两种情况的分析结果和有限元仿真结果表明,应用等效耦合刚度经验公式的滑块位移计算精度得到很大的提高,验证了等效耦合刚度经验公式的适用性。     

方波纹板和方形凹凸板等效刚度的解析公式

为了研究构造正交各向异方形凹凸板的等效刚度问题,应用Seydel的波纹板刚度计算公式和惯性矩求刚度法推导出方波纹板的弯曲刚度。在求得方波纹板弯曲刚度的基础上,考虑凹凸板的几何周期特性,将凹凸板划分为以凸起为中心的典型单元,先研究典型单元的刚度特性,再通过刚度组合方法得到了凹凸板的等效弯曲刚度。基于克希霍夫理论的正交构造异性板的小挠度弯曲方程,应用简支边矩形薄板的纳维解法,分别计算了在集中载荷作用下板的挠度和其自身的固有频率,与ANSYS有限元模拟结果进行对比,从而验证了所得等效刚度的精确性。除此之外讨论了方形凹凸板经典单元尺寸变化对其自身刚度的影响。本文给出的等效刚度解析方法便于工程应用,尤其在应对大规模凹凸板刚度求解中具有计算简便的优点。本研究结果可为凹凸板静动力学的研究发展以及实际工程应用提供参考。     

结构分析的能量法应用

介绍了能量法在计算结构位移方面的一些基本原理及其应用，尤其是卡氏定量有限元法中导总刚度矩阵，最小应变能法在计算结构位移的应用和力学法的联系和比较等，计算表明该方法在形成和求解总刚度矩阵中具有大较大速度优势。     

圆柱滚子轴承的刚度计算

针对基于Hertz接触理论的轴承刚度计算方法在实际应用中存在较大局限性的问题,通过实验方法建立基于超声波的油膜刚度测试模型,并运用现代微观理论建立了滚子轴承的接触刚度分形模型,推导出油膜刚度和接触刚度与径向载荷的关系。研究分析表明随着径向载荷的增加,油膜刚度和法向接触刚度不断增大。为证明该方法的有效性,运用所建立的模型对某型圆柱滚子轴承进行实例分析,计算得出该滚子轴承的径向刚度。结果表明:油膜刚度与径向载荷成线性关系,随着径向载荷的增大,法向接触刚度增长速率变缓。     

结构分析的能量法应用

介绍了能量法在计算结构位移方面的一些基本原理及其应用，尤其是卡氏定理在有限元法中导出总刚度矩阵，最小应变能法在计算结构位移的应用和力法的联系和比较等，计算表明该方法在形成和求解总刚度矩阵中具有较大速度优势．     

机床三支承主轴刚度分析计算

本文应用最小应变能原理对机床三支承主轴进行刚度分析计算,并对机床三支承主轴和两支承主轴相对刚度分析比较,论证三支承主轴系统结构是提高机床刚度的有效途径。     

酒钢UCM冷轧机组刚度研究

轧机刚度是轧机控制过程中的关键要素,酒钢UCM六辊五机架碳钢冷轧机刚度与四辊轧机相比有所不同,文中对轧机刚度的影响因素进行分解和计算,对各因素进行了定量分析和比较,更利于对轧机刚度的理解和运用,同时指出了轧机刚度的应用特性和适用范围。     

框架结构梁柱构件转动约束刚度精确解研究

钢框架中梁柱构件的转动约束刚度是重要的参数。它在钢框架构件耐火极限计算及抗火设计中有很重要的应用。以一个典型4跨6层纯框架为例,用有限元方法计算了该框架结构所有梁柱构件的转动约束刚度,并且对各种约束刚度的影响因素进行了分析。     

动力调谐陀螺挠性支承的刚度计算

动力调谐陀螺是一种新型陀螺,挠性支承是这种陀螺的核心部分,因此在设计支承系统时必须逆行精确的计算。由于这种支承结构形状奇特,通常采用数值法进行计算,但这种方法在理论分析上有其局限性且计算工作量很大。本文研完了这种支承系统的径向和轴向刚度的计算方法,并得出了计算支承的径向和轴向刚度的公式。同时,给出了这种支承的正弹性系数和挠性杆刚度的一些计算公式,以供工程设计应用。     

一种新的转换层结构楼层侧向刚度控制准则

提出采用有害位移角代替位移角来控制转换层结构侧向刚度。通过大量不同结构布置、不同剪力墙厚度的带转换层的高层建筑结构算例计算分析,将楼层有害位移角比小于等于0.9作为带转换层的高层建筑结构楼层侧向刚度比的控制准则。同时,采用有限元计算模型分析了转换层上下部剪力墙刚度、转换梁刚度、转换层层高等因素对杆系模型的有害位移角计算的影响,得出修正的有害位移角比值法,并提出工程应用建议。     

大型除灰泵曲轴强度和刚度计算工况的优化确定

本文针对大型除灰泵曲轴断裂问题,采用最优化方法确定了除灰泵曲轴静强度和刚度以及疲劳强度计算的工况。通过建立目标函数σ_i=f(x,θ)和σ=F(x,θmax,θmin),经优化计算得出了三曲拐二支点曲轴强度和刚度计算的合理工况,以及三曲拐二支点曲轴的受力特性曲线。在所确定工况下,应用有限元法对所研究除灰泵曲轴进行强度和刚度分析的结果和现场使用情况完全吻合,证明了计算的正确性和所确定强度及刚度计算工况的合理性。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区弹性畸变屈曲分析

基于畸变屈曲是钢-混凝土组合梁负弯矩区钢梁的重要屈曲模式,钢梁下翼缘提供给钢梁腹板的转动约束刚度及侧向约束刚度是影响其畸变屈曲性能的关键因素之一,对工字形钢-混凝土组合梁负弯矩区钢梁腹板提供给下翼缘的转动约束刚度及侧向约束刚度进行研究。采用利用能量法推导负弯矩区钢梁腹板对下翼缘的转动约束刚度及侧向约束刚度理论计算公式,并结合弹性介质中的中心受压薄壁杆件的屈曲理论推导钢梁侧向弯曲屈曲及侧向弯扭屈曲临界应力计算公式,进一步获得相应的屈曲弯矩。结合工程实例对转动约束刚度、侧向约束刚度及屈曲弯矩计算公式进行分析及讨论。研究结果表明:钢梁腹板转动约束刚度及侧向约束刚度均与外荷载呈线性关系,同时两者还可能出现负值;本文屈曲弯矩计算结果与ANSYS有限元计算结果较吻合;现有屈曲弯矩计算方法存在一定理论缺陷,且不同计算方法所得计算结果偏差较大;本文计算公式形式较简洁,适于工程应用。     

采用刚度分解法简化计算复合材料层合板弯曲问题

应用刚度分解法对复合材料对称较层厚合板弯曲问题的分析计算进行简化。根据赖斯纳理论建立起来的控制微分方程组相当于六阶偏微分方程,其定解问题数学上非常复杂,采用刚度分解法可以在保证一定精度的情况下达到简化计算的目的。     

基于渐进变分法的蛋盒型结构等效刚度分析及优化

对蛋盒型结构的等效刚度特性进行了分析并实现了蛋盒型结构参数的优化设计.首先以蛋盒型结构的单胞为研究对象,基于渐进变分法,得到了蛋盒型结构等效刚度特性的数值计算方法.随后用该方法计算蛋盒型结构不同参数情况下的等效刚度特性,并以结构参数为自变量,等效刚度特性为因变量进行拟合.最后应用拟合公式在限定泊松比或等效刚度的情况下,分别以最大化结构的屈曲载荷和最大化单位质量吸能能力的优化为例,对蛋盒型结构参数进行了量纲为一的优化设计.计算结果表明:蛋盒型结构拉伸刚度降低,弯曲刚度升高;蛋盒型结构的刚度特性与结构参数之间呈现非线性的特点,结构表现出负泊松比的特性;在给定优化目标和限定条件时应用拟合公式可以快速实现蛋盒型结构参数的主动优化设计.     

基于热弹耦合的齿轮热刚度研究

为研究热对齿轮刚度的影响,引入齿轮热刚度的概念,并定义热刚度的计算方法。引入热应力修正系数Xte,对热应力进行修正,得到热弹耦合应力的计算方法和热弹耦合变形的计算方法。在热弹耦合条件下,分别利用有限元法和解析法计算出齿轮的单齿热刚度和啮合热刚度,2种方法的计算结果基本吻合。研究结果表明:齿轮在热弹耦合作用下的热刚度为齿轮的弹性刚度与修正的热膨胀刚度的串联。齿轮啮合热刚度相对于弹性啮合刚度整体下降,单齿热刚度与弹性刚度沿啮合线的分布曲线在齿根附近存在唯一交点,单齿热刚度在交点的齿根侧大于弹性刚度,在交点的齿顶侧小于弹性刚度。