埋地管线-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值

通过解析法和振动台试验数据对埋地管线管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值进行研究.从一维柱面SH波波动方程出发,重新阐释Matsubara和Hoshiya推导的管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数解析表达式,并对主要影响参数进行分析;利用埋地管线振动台试验结果对小震时(0.1g)管-土轴向动力相互作用进行分析,给出等效弹簧系数,并与解析解进行对比.分析结果表明,对于本试验条件,采用解析法计算的等效弹簧系数和试验分析结果较为接近,相对偏差约为7.4%,在一定程度上验证了解析方法的合理性,并根据工程需要,给出管和土未发生相对大位移时的等效弹簧系数取值范围:0.6G～2.0G(G为土体剪切模量).     

管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值

通过解析法和振动台试验数据对埋地管线管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值进行研究.从一维柱面SH波波动方程出发,重新阐释Matsubara和Hoshiya推导的管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数解析表达式,并对主要影响参数进行分析;利用埋地管线振动台试验结果对小震时(0.1g)管-土轴向动力相互作用进行分析,给出等效弹簧系数,并与解析解进行对比.分析结果表明,对于本试验条件,采用解析法计算的等效弹簧系数和试验分析结果较为接近,相对偏差约为7.4%,在一定程度上验证了解析方法的合理性,并根据工程需要,给出管和土未发生相对大位移时的等效弹簧系数取值范围:0.6G～2.0G(G为土体剪切模量).     

用多质点—弹簧模型研究沉管隧道土体地震响应

在质点-弹簧体系数学模型的基础上,结合有限元分析,提出了沉管隧道土体地震反应的离散化分析方法,并结合广州洲头咀隧道工程实例,采用人工合成基岩加速度时程,运用时程动力法分析了隧道底部土体表面的地震响应时程,并与剪切波速传播理论的计算结果进行了对比.结果表明,采用质点弹簧体系计算得出的土表峰值位移较大,分析认为是由于弹簧质点体系计算中阻尼比取值小于剪切波速传播理论中阻尼比取值所致,建议在实际使用中采用质点弹簧体系的计算结果,按照剪切波速传播理论的计算结果可作为参考.     

钢弹簧浮置板轨道的随机振动分析及参数优化

通过构建车辆-钢弹簧浮置板轨道垂向耦合模型,计算分析了扣件(隔振器)刚度和阻尼对钢弹簧浮置板轨道频域随机振动的影响规律,为钢弹簧浮置板轨道关键设计参数的合理选择与组合优化提供理论依据.研究结果表明:a.在钢弹簧浮置板轨道垂向位移满足规范要求的前提下,尽可能降低扣件与隔振器刚度;b.扣件阻尼增大能够降低浮置板轨道及其下方基础20~65 Hz的中高频振动,但同时会放大其80 Hz以上的高频振动,建议扣件阻尼系数的取值范围为50~100kN/(m·s~(-1));c.隔振器阻尼增大可略微降低浮置板轨道基础5~16Hz的中低频振动,但同时会显著放大其20Hz以上的中高频振动,建议隔振器阻尼系数应控制在55~75kN/(m·s~(-1))范围内.     

基于MEMS技术的平面W型微弹簧刚度特性研究

为了方便平面W型微弹簧的设计和制造,对其刚度特性表征方面进行了研究.运用能量方法推导出平面W型微弹簧弹簧常数计算公式.通过镍质平面W型微弹簧的实际拉伸实验,对推导出的微弹簧弹簧常数计算公式进行了验证,公式计算结果与测试结果基本相符.同时在有限元模拟分析软件--ANSYS中进行了仿真计算,二者一致性很好.在公式和仿真计算的基础上,找出了各结构参数对其刚度的影响规律.研究结果为平面W型微弹簧的优化设计与加工提供了理论指导.     

基于MEMS技术的平面W型微弹簧刚度特性研究

为了方便平面W型微弹簧的设计和制造,对其刚度特性表征方面进行了研究.运用能量方法推导出平面W型微弹簧弹簧常数计算公式.通过镍质平面W型微弹簧的实际拉伸实验,对推导出的微弹簧弹簧常数计算公式进行了验证,公式计算结果与测试结果基本相符.同时在有限元模拟分析软件———ANSYS中进行了仿真计算,二者一致性很好.在公式和仿真计算的基础上,找出了各结构参数对其刚度的影响规律.研究结果为平面W型微弹簧的优化设计与加工提供了理论指导.     

单层房屋钢木组合屋盖整体工作性能分析

目的分析验证钢板蒙皮效应对木结构框架刚度的影响,并计算屋架的刚度.方法应用ANSYS对单层房屋钢木组合屋盖结构的荷载-位移进行模拟,分析在水平荷载作用下5种组合屋盖下纵向11根柱子檐口处的荷载-位移变化情况;并应用最小二乘法对屋架荷载-位移关系进行回归分析,比较屋架刚度.结果有限元计算结果与试验结果比较,误差值最大为19.8%,最小为0.6%;所有数据误差绝对值的平均值为10.7%,有限元分析结果与试验结果较为吻合,说明采用塑性壳体单元、梁单元、弹簧单元建立有限元模型,可以较好地模拟钢木组合屋盖结构建筑的受力分析,建模方法可用于之后的有限元分析.结论研究表明山墙加钢板,主要增加了山墙框架的刚度,对中间框架刚度提高的贡献不明显;纵墙加钢板对各横向框架的侧向刚度的贡献均很小;而屋面钢板的蒙皮作用能显著提高中间每榀框架的刚度,且山墙不是绝对刚性的.     

汽车空气弹簧动静刚度特性分析

针对某一膜式空气弹簧,运用非线性有限元软件ABAQUS建立有限元模型.首先通过模拟空气弹簧静特性试验,得出了空气弹簧在给定位移和一定初始气压情况下的静刚度特性曲线,其次改变空气弹簧的物理参数,分析初始气压、帘线加强层的角度和各层间的距离对空气弹簧垂向静特性的影响,最后建立动刚度模型,研究在特定工作气压下振动频率对动刚度的影响.计算结果表明,该膜式空气弹簧的帘线层角度、帘线层间距的改变对其静刚度会产生相应的影响;不同频率下,空气弹簧的动刚度也将发生相应改变以适应不同工况.     

CFRP索股单孔直筒+内锥粘结型锚具的受力性能分析

为研究CFRP碳纤维增强复合材料粘结型锚具的受力性能及其设计参数对锚固效率的影响,寻求较优的锚具设计参数取值范围,本研究首先采用有限元方法,通过引入锚固效率的概念,研究了单孔直筒+内锥粘结型锚具的力学性能及索股径向应力和位移分布规律.然后,以锚固效率和等效刚度为考察指标,改变锚具及索股参数,分析了锚具总长度、粘胶介质弹性模量、直筒段长度、内锥角大小、胶体厚度、索股直径参数对锚固效率及等效刚度的影响规律.结果显示:锚具总长度宜取为12～16倍CFRP索股直径;粘结胶弹性模量取1.5～3.0 GPa;直筒段长度取为总长度的1/6～1/2之间;内锥角取4°～5°;胶体厚度取CFRP筋直径的0.3～0.5倍;索股直径取值宜小于90 mm.在建议参数取值下,单孔直筒+内锥粘结型锚具的锚固效率将达到90%,甚至95%以上.因此,合理优化相关设计参数能较好地提高其锚固效率和刚度.     

不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.     

散体单元法确定计算时步模拟刚度法

 散体单元法DEM的核心内容是运用所谓的中心差分法,实际上使用了迭代计算,在计算中确定合理的计算时步及其法向刚度是研究问题非常重要的方面,时步的选取与被研究颗粒的刚度、质量、阻尼,以及它们之间的匹配关系密切相关。目前,确定刚度的一般做法是实测,但实测只能对特定条件进行,且需要研究人员具有较丰富的经验,才能保证计算结果接近实际。本文通过质量-弹簧系统,对DEM计算过程进行理论与数值模拟讨论,给出确定计算时步和法向刚度的选取方法,对同类计算具有一定的参考意义。     

弹簧劲度系数对单向阀开启过程的影响仿真研究

利用FLUENT软件UDF及动网格技术,研究了弹簧劲度系数对单向阀开启过程影响,结果表明:开启过程中第一次往复振荡幅度相对较大,第二次往复振荡后阀芯位置几乎稳定;弹簧劲度系数与阀芯达到的最大位移、平衡位置位移呈线性递减关系;阀芯达到最大位移处及平衡位置处所用时间随着弹簧劲度系数的增大逐渐减小;稳定时入口和出口之间压差随着弹簧劲度系数的增加线性递增.     

一个新的求解常微分方程的四阶三点一步法

提高求解常微分方程初值问题一步法的阶数有两种途径,一种是通过增加使用导数的阶数来提高方法的阶数;另一种是通过增加使用函数值的个数来提高方法的阶数.但当f(x,y)比较复杂时,第一种途径会使计算变得很困难;而第二种途径对一个p阶的方法在每一步计算时要使用p个点的函数值,使得计算工作量较大.本文给出的新的四阶一步法,克服了传统的四阶一步法的缺点,既不使用高阶导数,同时在每一步计算时使用的函数值的个数又少于传统方法的阶数.     

圆形平面轴对称索穹顶结构成形后的刚度计算

根据文献１滑移索单元迭代计算的基本思想,针对脊索呈辐射状分布的轴对称索穹顶结构,提出了成形后的刚度计算方法。利用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ坐标描述法建立了受压桅杆及拉索的大位移切线刚度矩阵,基于虚功原理建立了索穹顶结构的非线性静力平衡方程,给出了滑移索单元计算的基本公式、方法和步骤,并进行了实例计算。结果表明,方法是可行的,可供设计和施工时参考。     

非保守大变形分析中的虚位移原理及逐步加载法

用加权残数法简捷地给出了Euler描述下的非保守大变形虚位移原理,并进而转化为Total Lagrange描述下的虚位移原理及混合描述下的虚位移原理。阐述了用于结构非保守大变形有限元分析中的逐步加载法及逐步给定位移法,该方法不存在不平衡误差的影响。     

倒立单摆摆起开环控制律的最优化算法

基于最优控制理论,研究了倒立单摆非线性系统过程控制问题·建立了带惩罚条件的摆起过程开环控制律计算的最优化算法·同一般数值方法相比,这种算法在每步优化计算中,以最优步长取代了固定步长,因此可以确定每个时间段上的精确控制量·编制了倒立单摆摆起过程控制律的计算程序,并进行倒立单摆摆起过程仿真分析·结果表明这种算法可以获得高精度的控制律,它将为非线性系统过程精确控制提供条件·     

负刚度结构的刚度分析

随着隔振技术进步,采用负刚度结构的低频隔振设计越来越多,负刚度的计算是低频隔振设计中的一个关键问题.针对一典型负刚度结构采用了附加正刚度弹簧的方法进行了分析.通过理论分析验证了有限元分析方法的正确性,该方法可用于形状复杂的工程结构设计中.     

施工模拟中分步建模法的改进实现方法及应用

针对当前分步建模法存在的刚度矩阵修正和新增结构定位等问题,提出了将每个施工阶段分为初始时刻和结束时刻进行分析的方法.在此基础上,提出了钢结构施工过程分析中结构刚度矩阵修正的新方法.同时,针对新增构件定位及结构位形定位问题,提出了修正设计位形定位法.最后,对现有分步建模法的实现方法进行了改进.基于Matlab软件平台,编制了改进分步建模法的计算模块,模拟分析2层刚架结构的施工过程,并与状态变量叠加法、生死单元法、一步成型法进行对比.结果表明,本文的刚度矩阵修正方法及修正设计位形方法正确、有效、计算精度高.     

基于图像二值化的柔性机构振动非接触测量方法

 针对目前机器视觉方法对柔性机构振动进行非接触测量时其结果易受环境干扰等问题，提出一种基于图像二值化的最大类间方差算法的非接触视觉测量方法。首先分析传统二维最大类间方差算法的错分与计算复杂等缺陷，采用二维直方图分块法和可变步长迭代法对传统二维最大类间方差算法进行改进，然后以Lena图像和柔性机械臂为例分别进行了仿真分析和振动位移测量实验验证。结果显示，基于改进二维最大类间方差算法的非接触视觉测量方法显著提高了图像分割效果，分割时间仅为传统二维最大类间方差算法的约10%；以仿真分析得到的柔性机械臂末端振动位移为评判标准进行测量准确性比较，基于改进二维最大类间方差算法的测量结果明显优于传统二维最大类间方差法和压电法，证明了基于图像二值化的最大类间方差算法的柔性机构振动非接触视觉测量方法的可行性和可靠性。     

变刚度刚性桩复合地基上筏板基础的计算方法

建立了变刚度刚性桩复合地基的桩-土体系近似分析模型,并采用无单元法模拟筏板,有限元方法模拟褥垫层,将三者耦合建立了刚性桩复合地基筏板基础的一种计算方法.根据大比尺模型实验的结果,对该方法的合理性和可行性进行了论证.