基于Ansys Workbench的副翼接头地面载荷标定试验方法研究

利用Ansys Workbench软件建立了某无人机副翼接头、连接螺杆的有限元模型并合理设置模型的边界条件,模拟真实受载情况分别添加法向、负航向标定载荷并求解。副翼接头地面载荷标定试验参考有限元计算结果,选择合理的贴片位置,测试电桥采用全桥接法。每个方向进行三次加载试验,得到线性、重复性均良好的试验数据。使用最小二乘法拟合载荷、电桥输出曲线,得到法向、负航向的载荷方程。使用构造几何路径,将有限元计算结果映射到贴片路径上,得到贴片区域有限元模拟的应变电桥输出值,比较地面载荷标定试验的电桥输出值,两者数值非常接近。说明有限元模拟试验、地面载荷标定试验均成功、准确;有限元模拟试验可以为地面物理试验提供可靠有效的参考。     

飞机结构载荷测量应变电桥热输出修正方法

针对近年来在飞机结构载荷测量飞行试验过程中发现的结构温度对载荷测量结果影响的问题,在分析载荷测量应变电桥热输出产生的原因和机理基础上,提出一种基于多项式拟合的应变电桥热输出分析和修正方法。通过地面温度试验验证了该方法的有效性,并利用该方法对多型飞机结构载荷飞行试验实测结果进行修正,取得了良好的修正效果,有效地提高了载荷测量的精准度。研究成果为飞机结构载荷测量应变电桥热输出修正提供了适用的理论依据和工程方法,对飞机结构载荷飞行试验验证起到了重要的支撑作用。     

小量程应变计式力传感器

两端固定梁中心受力时，梁上各处的应变是中心对称的，在梁极大应变处（即两端点和中心处）对称的粘贴8片箔式应变计，并把它们连接成一电桥，利用电桥的输出与梁中心受力间的线性关系即可由电桥的电流输出得到梁中心的受力大小本，本文利用此原理设计了一种应变计式力传感器，定标结果表明理论和实验符合的相当好。     

单民桥的灵敏度及测量误差

用两种不同方法导出了单电桥的相对灵敏度计算公式,分析了影响相对灵敏度的各种因素。并在此基础上讨论了滑线电桥的灵敏度及其对所测电阻Rx的影响,从理论上给出了滑线电桥最小相对误差的条件;要使滑线电桥灵敏度所引起的相对误差最小,电桥平衡点的位置应按街测电阻Rx与检流计内阻Rs的比值来确定。从而,为实验时通过选择最佳桥臂比N来减小测量误差提供了理论依据。     

单电桥的灵敏度及测量误差

用两种不同方法导出了单电桥的相对灵敏度计算公式，分析了影响相对灵敏度的各种因素.并在此基础上讨论了滑线电桥的灵敏度及其对所测电阻Rx的影响，从理论上给出了滑线电桥最小相对误差的条件要使滑线电桥灵敏度所引起的相对误差最小，电桥平衡点的位置应按待测电阻Rx与检流计内阻Rg的比值来确定.从而，为实验时通过选择最佳桥臂比N来减小测量误差提供了理论依据.     

双电桥桥臂电阻对电桥灵敏度的影响

通过与单电桥相比,得出双电桥桥臂电阻与电桥灵敏度的关系,从而确定了双电桥桥臂电阻选择的原则     

惠斯登电桥的研究

本文将研究由电阻箱组成的惠斯登电桥。通过对电桥灵敏度的讨论,来合理地选择电桥的各种参数,提高电桥测电阻的精确度,以及在电桥达不到平衡的情况下如何计算R_x 惠斯登电桥(即单电桥)的基本电路如下图:检流计G指零时,电桥平衡,有     

材料力学教学中细长杆临界压力的试验研究

压杆稳定性的概念比较抽象,借助试验可以观察失稳现象并测定临界压力.利用电阻应变仪及材料力学多功能试验台,通过电阻应变测量法得到细长杆轴向压力与电桥应变的关系曲线,并由该曲线的水平渐近线得到了压杆的临界载荷;利用Ansys软件的特征值屈曲分析模块计算了压杆失稳的临界压力.研究表明电测法试验、数值模拟与欧拉公式理论计算得到的临界载荷非常吻合,研究结果证实了试验方法的可靠性.     

惠斯登电桥实验中检流计选择的研究

从探讨惠斯登电桥的灵敏度出发 ,以一组实测数据对实验室中常用的几种检流计作出比较 ,示出了一种选择惠斯登电桥检流计的方法     

大型飞机多支柱交联式起落架一体化载荷校准及建模研究

针对某大型飞机多支柱交联式起落架结构受力及传力特点,首次采用一体校准、独立建模的载荷试验方法,三支柱起落架侧挂正向一体安装、一体加载,解决了多支柱之间的载荷影响问题。根据交联式多支柱结构受力及传力特点,进行应变电桥及载荷工况设计,载荷工况既包括常规的单支柱加载,还包括满足多支柱影响的两支柱及三支柱组合加载工况。提出了多支柱广义响应系数概念,并通过广义响应系数对支柱之间的影响效果进行分析,显示支柱载荷向前单向传递,后支柱影响紧邻前支柱,前支柱不影响后支柱。据此提出了支柱独立建模、载荷逐次迭代、基于广义响应系数的支柱消扰载荷建模方法,获得了满足精度要求的载荷模型。     

漫水箱梁桥水力荷载及其影响

讨论了箱形截面漫水桥设计中应考虑的水力荷载 ,包括浮力、等效静水力和由箱内外水头差引起的动态浮力等 .给出了底板开孔的漫水箱梁桥各种水力荷载的计算方法 ,以及相应的荷载组合方法 .最后 ,以某 5跨连续箱形截面漫水桥为例 ,计算了各项水力荷载 ,分析了水力荷载对箱梁的影响 ,并给出了箱形截面漫水桥构造方面的一些建议     

全混凝土无背索斜拉桥的运营安全分析

为研究全混凝土无背索斜拉桥结构在超载运营时的安全状态,以某桥为背景,采用空间结构有限元数值分析方法,基于双重非线性理论对无背索斜拉桥进行极限承载力分析。在设计车道荷载作用下,通过迭代计算多倍活荷载分析了桥梁结构首次出现开裂、斜拉索应力超过安全限值直至结构形成机构而进入破坏阶段的全过程结构安全系数,并得到结构应力、变形、索力等主要力学参数的变化规律。研究表明,此桥在主跨区域满布荷载时,截面的最不利开裂荷载为2.22倍的活荷载;拉索应力满足规范要求时最不利为6.14倍的活荷载;结构破坏时的最不利荷载为12.10倍的活荷载,且车辆偏载时的安全系数均小于中载。因此,该桥在运营过程中,应重视长索的索力状态,并尽量避免主跨区域重载车辆偏载停滞。     

基于时间元模型的复杂桥梁结构移动荷载识别

为研究桥梁结构在移动车辆荷载反复作用下的疲劳损伤机理，利用有限元法建立复杂桥梁结构模型，同时为提高计算精度，承载主梁单元形函数采用5次Hermitian插值函数，并得到桥梁的离散振型与模态参数；利用归一化的第1类Chebyshev正交多项式作为响应和荷载的时间有限元形函数，基于加权残值法建立了移动荷载识别的时间元模型；为解决荷载识别的不适定性，利用截断奇异值分解的正则化方法由应变和位移响应得到移动荷载的稳定解．数值分析结果表明，该方法能有效地识别复杂结构的移动荷载，识别精度高，抗干扰能力强．     

基于极限状态法的钢桁梁公铁斜拉桥结构分析

 以某钢桁梁公铁斜拉桥为研究对象,采用空间有限元方法,计入几何非线性影响,进行基于极限状态法的斜拉索初应力计算及桥梁 结构特性的数值分析。提出基于极限状态法的计入主梁恒载增大系数的斜拉索初应力计算方法,计算了两组斜拉索初应力：不考虑 恒载增大系数和考虑恒载增大系数。进行该斜拉桥自振特性分析,以及两种极限状态下的静力特性分析：承载能力极限状态和正常 使用极限状态。讨论以极限状态法为基础的分析方法的有效性。研究结果表明：斜拉索初应力大小对钢桁梁斜拉桥主塔和主梁构件 静力响应的影响显著;以极限状态法为基础的考虑提高系数计算出的斜拉索初应力能使斜拉桥在外荷载作用下具有更加良好的结构 性能;按照承载能力极限状态法来进行大跨度钢桁梁公铁斜拉桥的设计和分析更经济合理。     

考虑环境变温作用的大跨桥梁疲劳损伤分析

基于桥梁健康监测系统记录的温度时程数据,研究钢箱梁顶板、底板的温度变化特征和规律,利用间接耦合法将热分析的温度数据作为体荷载施加于结构多尺度有限元模型,获得了环境变温引起的结构应力,实现了从热分析到结构应力的分析.然后,利用健康监测系统记录的应变时程数据,考察车辆荷载和环境变温所引起的应变特征的差异,提取和分离出由环境变温和车辆荷载引起的应变时程,并与模拟得到的应力时程加以对比和相互验证,在此基础上利用连续介质损伤力学理论分析车辆荷载单独作用以及车辆和环境变温交互作用所引起的桥梁累积损伤.结果表明:提出的损伤分析流程可实现桥梁关键部位在考虑环境变温和车辆荷载两种因素作用下的损伤分析.环境变温单独作用所引起的疲劳损伤很小,基本可以忽略,但两者交互作用所引起的结构疲劳损伤相对于车辆单独作用下的损伤有显著差异.在服役初期环境变温的作用并不显著,随着疲劳损伤的不断增加,这种交互作用对结构疲劳损伤累积的影响会愈发明显,即环境温度变化引起的荷载会加速结构服役中后期疲劳损伤的累积速率,进而对结构疲劳寿命产生显著影响.     

基于Lyapunov函数的三电平SAPF控制策略

提出了一种基于Lyapunov函数的三相中点箝位型三电平并联有源电力滤波器(Neutral-Point Clamped Shunt Active Power Filter,NPC-SAPF)的控制策略.建立了NPC-SAPF的数学模型并在此基础上构建包含输出电流和直流电压误差项的能量函数;进一步推导出关于控制增益的特征方程,并绘制出其三维函数图,结合Lyapunov大范围渐进稳定条件和系统极点位置得到控制增益选取范围,在此区间选取合适的控制参数,保证系统在不同负载类型下动态和稳态性能.针对NPC特有的中点电位平衡问题,采用连接直流电压中点与配电变压器中点并引入中性点电位误差反馈控制的方法实现中点电位平衡.对电压源型和电流源型这两类非线性负载的动态和稳态性能进行了仿真和实验,结果表明:该控制策略对电流型和电压型非线性负载均取得较好的谐波补偿效果.     

考虑桥梁限重标志对驾驶员行为约束的车辆荷载效应研究

通过对某市货车驾驶员进行问卷调查,研究了桥梁限重标志对货车驾驶员驾驶行为的约束作用规律;基于实测随机车流的统计分布规律,利用蒙特卡洛法编写了考虑桥梁限重标志对驾驶员行为约束作用的随机车流模拟程序.以55t桥梁限重值为例,根据《公路工程结构可靠度设计统一标准》的荷载效应分析方法,计算了简支梁桥在模拟随机车流荷载作用下的跨中弯矩和支座剪力.对日均交通量、条件约束水平和桥梁跨径进行了参数分析,并将随机车流荷载作用下的荷载效应与中国现行桥梁设计规范中对应的汽车荷载效应标准值做了比较.研究结果表明:1)只有当超重货车驾驶员均严格遵守桥梁限重规定时,桥梁限重标志才能有效地控制车辆荷载效应,从而保障桥梁的安全可靠性;2)中国现行桥梁设计规范的设计荷载可能低估了某些路段实际车流的荷载,且在小跨径桥梁上尤为突出,应当引起重视.     

钢桥面铺装非均布轮载效应分析

为了对非均布轮载作用于不同钢桥面系的效应进行预估,在建立三维有限元接触分析模型的基础上,运用有限元正交数值模拟试验分析了凸形、凹形分布荷载的非均布荷载效应(非均布荷载作用下铺装层各力学指标相对于均布荷载作用下对应值的增幅),并应用逐步回归分析方法回归出非均布荷载效应的近似计算公式.分析结果表明,凸形分布产生明显正的非均布荷载效应,凹形分布产生负的非均布荷载效应;而精度分析表明回归公式具有较高的精度,可用来近似计算非均布荷载效应.     

阶跃载荷下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力稳定性

本文研究了阶跃轴压和阶跃侧压下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力屈曲问题。非线性动力平衡方程由能量法推导,并采用变步长四阶Rugge-Kutta法进行求解,得到结构的响应曲线,结合B-R动力屈曲准则给出屈曲临界状态。数值结果表明：在阶跃载荷作用下,存在一结构变形的占优模态使得结构响应最早发生,且其幅值也最大。阶跃轴压和侧压载荷下结构的非线性动力屈曲载荷与其相应的线性静力屈曲载荷十分接近。在阶跃轴压载荷情况下,动力载荷可能激发比静力载荷更高阶的屈曲模态。此外,文中还讨论材料组分与多种热环境对动力屈曲的影响。     

移动载荷作用下起重机主梁损伤识别

作为桥式起重机上关键部件,主梁的安全性受到极大关注.以桥式起重机主梁为研究对象,对移动载荷作用下主梁裂纹损伤进行识别研究.首先建立主梁有限元模型,通过生死单元法杀死损伤单元模拟裂纹损伤,利用ANSYS瞬态动力分析法实现移动载荷加载,并将获得的主梁位移信号与解析解进行对比;然后对位移信号差分获取加速度信号,应用小波变换对主梁1/4、1/2、3/4位置的加速度信号进行分解,分析后选择包含损伤信息的高频部分小波系数构建损伤定位系数来实现损伤定位;最后利用损伤定位系数能量的对数构建损伤程度系数,结合模型匹配法,利用三次样条拟合建立损伤程度方程,识别损伤程度.该研究为起重机主梁移动载荷下的损伤识别提供重要理论参考.