呼吸型裂纹梁的非线性振动

基于梁裂纹在动静力荷载作用下的弯矩-转角曲线,考虑裂纹开闭状态的过渡效应,建立了一种新的呼吸裂纹的瞬变刚度扭转弹簧模型,给出了具有任意裂纹数目梁瞬时模态的统一显式表达式,以及一种呼吸裂纹梁非线性动力响应的近似计算方法.数值分析了含单条呼吸裂纹简支梁的自由振动以及双裂纹悬臂梁在简谐荷载作用下的动力响应.结果表明:该裂纹等效瞬变刚度扭转弹簧模型可较好地描述裂纹的开闭合过程,裂纹梁的瞬时频率介于完全开裂纹梁和完全闭合裂纹梁的自振频率之间,并逐步趋于常数;同时,裂纹的开闭状态以及裂纹所处的梁上下表面位置对裂纹梁的非线性动力响应有显著影响.     

大变形弹塑性梁的刚 柔耦合动力学特性

研究了大变形弹塑性梁的刚 柔耦合动力学特性.从弹塑性梁的非线性本构关系和非线性应变 位移关系出发,给出了曲率的精确表达式;基于绝对节点坐标法,用虚功原理建立了大变形弹塑性梁的动力学变分方程;用有限元法对梁进行离散,建立了大变形弹塑性梁的刚 柔耦合动力学方程.对重力作用下的柔性单摆进行数值仿真.结果表明,弹塑性梁的横向变形呈现平均值大和振幅衰减的特征,计算结果较基于小变形理论的一次近似模型稳定,适用于大变形问题.
     

不同工况下螺栓连接梁有限元仿真分析与强度校核研究

为研究螺栓连接梁在不同危险工况下的结构强度及安全性,本文采用了仿真和理论相结合的方法,对受偏心载荷的螺栓连接梁危险工况进行综合分析。并针对仿真结果中应力较大的螺栓部分采用了建立子模型的方法进一步仿真分析,以确保横梁结构安全可靠。使用了力线平移定理对横梁所受载荷进行简化,并对横梁进行强度校核。研究结果表明：（1）横梁在危险工况下各结构均满足强度要求,且不同危险工况对横梁结构的变形及应力影响较小;（2）螺栓预紧力是导致螺栓结构产生较大应力的原因,而外载荷对螺栓结构的影响较小;（3）在忽略螺栓结构对横梁结构的影响后,横梁强度校核结果与仿真结果近似相同,且均满足材料的强度要求。综上所述,通过仿真分析及理论强度校核均可证明该螺栓连接梁在各工况下均能满足强度需求。同时该研究也为后续研究该类型横梁提供一定的仿真及理论依据。     

基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析

ABAQUS是先进的大型通用非线性有限元分析软件,求解非线性问题时具有非常明显的优势。采用ABAQUS软件对风力机塔筒高强度螺栓连接进行了接触非线性分析,模拟了螺栓连接在预拉力以及加载极限载荷后两种工况下的静力学性能,得到了螺栓与法兰等结构的等效应力云图与位移云图。计算结果表明:塔筒螺栓连接结构的应力主要受预紧力影响。加载极限载荷后,螺栓最大应力增大17%,最大位移增大约两倍。结果证明塔筒底部螺栓连接的强度与刚度满足设计要求,为风力机组的结构设计提供了理论依据。     

各种边界条件下非线性弹性梁自由振动的响应分析

针对轴向载荷作用下各种边界条件的非线性弹性矩形截面梁,考虑梁的非线性效应,运用Galerkin原理,林滋泰德—庞加莱法,对梁进行了研究。得到其动力响应解,并针对轴向静载N和非线性材料参数B对位移响应及频率响应的影响进行了讨论。     

大六角头高强度螺栓连接的质量控制关键点

介绍了钢结构及高强度螺栓连接工艺的优点,通过工程实例详细阐述了对大六角头高强度螺栓的质量关键点的控制以及高强度螺栓连接操作的质量检查。     

悬臂梁非线性大变形分析

工程中弹性大变形问题的余能中包含着与微元旋转有关的量，因此可将工程中的弹性大变形的余能分解为余能转动部分和变形部分组成，基于这一思路，本文以几何非线性余能原理概念为基础，通过算例分析验证了该原理可用于解决几何非线性大变形问题。     

振动环境中螺栓连接结构声发射特性的实验研究

振动环境中螺栓连接结构会发生碰摩现象,产生声发射信号。利用振铃计数率与能量等特征参数对声发射检测信号进行时域分析,结果表明:频率与加速度的改变都可以引起振铃计数率和能量的变化,振铃计数率和能量均随振动台加速度以及频率的提高而提高;螺栓连接结构在碰摩作用下产生出的能量与施加给螺栓的预紧扭矩的取值呈现一定的规律性:当预紧扭矩小于10 Nm时,能量随预紧扭矩的增加而减少;预紧扭矩等于10 Nm,产生的能量最小;预紧扭矩大于10 Nm以后产生的能量反而很高。     

含非线性柔性约束梁结构的多稳态响应实验研究

运用实验方法研究含非线性柔性约束梁结构的多稳态响应特征.实验主要研究了柔性约束的预变形和激励力幅值对梁结构多稳态响应特征的影响规律.实验结果表明,梁结构的频响特征与预变形改变的方向无关;选择梁结构频响中不稳定区间内的频率点进行定频激励实验,对得到的时域数据进行分析,结果表明,在不稳定区间内,梁结构的位移响应表现出两个或多个稳态现象,各稳态间的位移幅值相差几倍甚至十几倍,在外部扰动作用下,各稳态之间会发生相互切换.研究结果为非线性系统多稳态现象的研究提供了丰富的实验支撑.     

谐调螺栓连接对转子系统动力学特性影响

为了研究螺栓连接结构对航空发动机转子系统动力特性的影响,将改进薄层单元法应用到正常工作的转子系统的螺栓连接结构中,该方法能够充分考虑对接面之间应力分布不均的特点,并且薄层单元材料参数无需试验数据修正。首先,简述了改进薄层单元法的基本原理;其次,将该方法应用到简化的转子系统中,研究了螺栓预紧力对转子系统固有特性、临界转速和不平衡响应的影响规律。结果表明：在转子系统螺栓连接结构应用改进薄层单元法时,转子系统是周期对称结构,系统的临界转速特性需要在旋转坐标系下进行求解;随着螺栓预紧力的增加,转子系统的各阶固有频率、各阶临界转速和不平衡响应均增大,但增大的量几乎可以忽略,这与螺栓预紧力对静子系统的影响规律完全不同。因此,当转子系统正常工作时,可以将转子系统中的螺栓连接结构等效为刚性连接。     

谐调螺栓连接对航空发动机静子系统动力学特性影响

在航空发动机的设计阶段或正常工作时,螺栓连接结构的每个螺栓沿着法兰边周向均匀分布,且预紧力相同,因此该螺栓连接结构是周期谐调分布的.为了研究谐调螺栓连接结构对航空发动机静子系统动力学特性的影响,将改进薄层单元法应用到这种结构中,该方法能够考虑螺栓连接周向刚度非均匀分布的特点,并且分块的薄层单元的材料参数可以通过螺栓连接的结构、载荷参数来确定,无需进行试验数据修正.首先,简单阐述了螺栓连接结构改进薄层单元法的基本理论;其次,将方法应用到含有螺栓连接结构的简化机匣中,研究了螺栓预紧力、螺杆直径、螺栓材料参数、螺栓个数对机匣固有特性的影响,并提出了刚度比k和参数χ来说明影响的规律;最后,研究了螺栓预紧力对机匣稳态响应特性的影响规律.结果表明:螺栓预紧力对机匣固有特性影响最大,具体到各阶振动,所有参数均对第1阶横向弯曲振动影响最大,对第3阶振动几乎没影响;随着螺栓预紧力的降低,整个结构稳态响应曲线的同阶峰值点逐渐向左移动,响应幅值逐渐升高,因此对于航空发动静子系统,不能忽略螺栓连接结构的影响.     

梁侧锚固钢板加固火后混凝土梁受弯试验研究

按照ISO834国际标准升温曲线对6根钢筋混凝土梁进行受火试验,并用梁侧锚固钢板法对其中5根受损梁进行加固,然后进行四点弯曲试验.分析了锚栓间距、角钢加劲肋、梁侧钢板的高度与厚度等因素对加固梁受弯承载力、刚度及延性的影响.结果表明:火灾后受损梁采用梁侧锚固钢板加固后,峰值荷载和刚度均得到显著提高,但其延性变化各异;受弯性能的加固效果随钢板厚度增大及锚栓间距减小而增强,而角钢加劲肋可有效限制钢板屈曲.通过限制钢板与混凝土连接界面上的相对滑移以及梁侧钢板的屈曲,可显著提高钢板与混凝土梁之间协同工作的程度.     

大偏心体外预应力节段梁的非线性分析

预应力梁的体外筋等效为其作用在梁上的等效荷载,并由荷载作用前后锚具和转向座的不同位移计算出体外筋的变形和力,进而对体外预应力梁进行非线性分析．基于此通用方法,文中用3种方法分析大偏心体外预应力节段梁．(1)假设节段梁为通长的现浇梁,忽略节段单元内的普通钢筋,只考虑通长的预应力筋．(2)假设节段梁为通长的现浇梁,同时假设普通钢筋也是通长的．(3)在节缝处加设一个节缝单元,其长度与钢筋的最小锚固长度有关．在节缝单元中,只考虑穿过其中的预应力筋;而对于节段单元,还考虑其中的普通配筋．试验和理论计算表明,大偏心体外预应力现浇梁和节段梁的受力性能相近,且主要取决于体外筋．可用方法(1)分析大偏心体外预应力节段梁．     

水平井完井管柱振动特性实验研究

为探索气体作用下完井管柱振动响应机理,开展了水平井完井管柱在开井工况下振动相似实验。实验采用PE管模拟完井管柱油管,采用透明的亚克力管模拟完井套管,并采用Froude相似准则进行尺寸缩放;基于应变片测试技术采集气体作用下完井管柱油管在水平和垂直方向的振动,并采用模态分析法分析了管柱应变、位移响应及振动模态。通过有限元分析管柱固有频率并与实验振动频率对比发现,管柱振动频率接近三阶固有频率,且会发生共振;实验管柱系统在弯曲段响应应力、位移量较大,振动较为剧烈;管柱在水平方向与垂直方向振动频率与模态一致,水平方向振动剧烈。     

螺栓联接的有限元建模方法研究

对螺栓联接的有限元建模方法进行研究和评估.以螺栓-法兰联接为例,基于有限元分析软件ANSYS,建立了3种螺栓联接的有限元模型,即实体螺栓联接模型、梁单元联接模型和刚性单元联接模型.模态试验和应力分析表明,实体螺栓联接模型和梁单元联接模型具有广泛的适用性,可准确分析螺栓联接结构的静态特性和动态特性.相比实体螺栓联接模型,梁单元联接模型在保留了关键细节的同时提高了建模和计算效率.刚性单元联接模型不能模拟螺栓预紧和接触,只适用于模态分析.试验和仿真均表明,螺栓预紧力的大小对结构模态影响很小.仿真表明,螺栓联接表现出复杂的非线性特性,如应力的非线性变化、法兰之间接触状态的变化、螺栓总拉力的非线性变化等.     

Vibration Analysis of Timoshenko Beams on a Nonlinear Elastic Foundation

The vibrations of beams on a nonlinear elastic foundation were analyzed considering the effects of transverse shear deformation and the rotational inertia of beams. A weak form quadrature element method (QEM) is used for the vibration analysis. The fundamental frequencies of beams are presented for various slenderness ratios and nonlinear foundation parameters for both slender and short beams. The results for slender beams compare well with finite element results. The analysis shows that the transverse shea...     

柔性梁大变形分析的线性化方法

对欧拉梁的大变形问题进行了深入研究,直接从欧拉梁的非线性挠曲线微分方程出发,通过定义等效弯矩,提出了一种求解梁挠度的简便有效的线性化方法。数值计算结果表明了该方法的精度和有效性。