新型冷弯翼缘闭合组合受弯构件的力学性能

利用空翼缘梁的独特截面优势,以空翼缘梁及其适当变形后的翼缘多折线空翼缘梁为基础,将两种截面经过合理变形,并经两两组合电弧点焊形成两类新型截面形式——翼缘闭合组合截面DHF1、DHF2。采用非线性有限元方法,通过分析新型截面受弯构件的弯矩—曲率曲线、参数变化极限弯矩曲线和变形云图,全面考查了截面高度、截面宽度、板件厚度和闭合区高度比等参数对构件的变形模式、屈曲特征、极限弯矩、中点相对挠度等方面力学性能的影响规律。研究表明,新型截面构件的受压侧板件局部屈曲不易出现,从而抗弯能力和抗局部变形能力强,并且当闭合区高度比较大时构件的延性较好。冷弯翼缘闭合新型组合截面作为受弯构件具有较为优越的力学性能,可以深入试验研究并合理推广使用。     

杆件局部失稳对钢桁架拱桥整体稳定性的影响

以某城市钢桁架拱桥为研究对象,采用板单元、梁单元、桁架单元等模拟整体有限元模型,分析钢桁架拱桥局部杆件弹塑性稳定性的特征值;通过改变风撑、斜撑、拱肋、吊杆数量及拱肋的刚度和矢跨比等参数,分析成桥状态下局部稳定性对钢桁架拱桥整体稳定性的影响.结果表明:①经计算结构的失稳临界值,杆件局部失稳是钢桁架拱桥失稳的主要影响因素,局部杆件受力能较好地反映结构稳定性承载力.②增加风撑结构的数量可以显著提高结构的稳定性;但当风撑数量足够时,继续增加风撑结构的数量,结构的稳定性并不能得到很大的提高;斜撑的设置对整体稳定性有很大的影响,特别是"K"和"X"斜撑对结构稳定性的影响非常显著.③风撑和拱肋刚度变化对结构的稳定性影响较为显著,吊杆刚度变化对结构的稳定性影响不大.④当矢跨比为1.0/4.0～1.0/5.0时,失稳位置出现在风撑位置;矢跨比为1.0/5.5～1.0/6.0时,失稳位置出现在拱肋弦杆位置;矢跨比主要通过影响局部位置杆件的受力状态影响结构整体的稳定性.     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

空间实体-梁单元原始刚度矩阵的推导

基于结构计算的矩阵位移法和钢管混凝土拱桥分析的纤维单元法,通过改进拱肋断面划分,选择合适的8结点等参元形函数,建立位移转换矩阵和坐标转换矩阵,同时借用纤维单元的概念,提出了空间实体-梁单元法,并对单拱肋圆形截面的钢管混凝土拱结构进行了空间实体-梁单元分析,推导了其原始刚度矩阵。同时为了验证推导的正确性,编制了专用的计算程序,计算了一个实验模型拱拱顶和拱脚截面的内力,并将其计算结果与矩阵位移法的分析结果和SAP2000的计算结果进行了比较,最大误差在5%以内。计算结果表明,该空间实体-梁单元刚度矩阵的推导是正确的。     

拉索预应力球面巨型网格结构静力性能优化分析

针对拉索预应力球面巨型网格结构的静力优化问题,提出对拉索预应力、立体桁架梁高度、杆件截面的三级优化法,对各变量分别采用不同的目标和方法进行逐级优化.对杆件截面优化以结构自重为目标函数并采用满应力法;立体桁架梁高度通过结构内力峰值和挠度比两项指标予以确定;优化拉索预应力时,采用结构杆件内力的平方和最小为目标函数建立数学模型,并运用影响矩阵线性优化法和复形法求解.文中对一个180 m跨度的结构,提出了5种不同的布索方案,并基于以上理论,进行了优化分析.结果表明,实际工程采用沿周边布索方案为佳.同时优化分析结果也证明了本文采用的优化分析方法和编制的程序是高效可行的.     

均布荷载下拱的弹塑性二次分岔屈曲性能初探

使用一种新的屈曲路径跟踪策略,对拱在平面内的弹塑性极值点屈曲和二次分岔屈曲全过程进行跟踪分析,得到全跨均布荷载作用下材料、截面相同而矢跨比不同的拱的弹塑性极值点屈曲荷载和二次分岔屈曲荷载,以及半跨均布荷载作用下其极值点屈曲荷载.研究结果表明：对于弹塑性拱结构,在全跨均布荷载作用下,二次分岔屈曲总是最危险的屈曲形式,其发生必定先于极值点屈曲.对于材料、截面相同,矢跨比0.1～0.5的拱,半跨均布荷载作用下矢跨比0.23的拱极值点屈曲极限承载力最大;全跨均布荷载作用下,矢跨比0.1的拱极值点屈曲和二次分岔屈曲极限承载力均大于其他拱.将得到的全跨和半跨均布荷载作用下不同长细比、不同矢跨比拱的弹塑性极限承载力计算结果归纳总结,得到极限承载力简化计算公式,可以直接查用,便于工程设计中使用.     

大矢跨比车行索道桥结构的可行性

根据索道桥的通行标准,采用几何非线性有限元方法,借助ANSYS软件分析大矢跨比车行索道桥静力特性,对比并考察了其施工可行性与结构经济性.结果表明大矢跨比索道桥的所有结构行为参数都达到常规索道桥的技术要求;所有构件的安装具有可施工性;结构的经济性优势显著,该结构可行性好.     

变截面钢车梁结构的应力应变数值模拟研究

随着钢铁行业的迅速发展,对钢吊车梁结构的性能要求也越来越高,保证变截面钢吊车梁的安全使用是钢铁生产中的重要工作。通过有限元分析软件对某钢厂36m 跨度的梯形变截面钢吊车梁进行静态特性分析,得到吊车分别位于吊车梁的跨中位置和端部位置下2种不同工况下变截面钢吊车梁结构的应力应变分布规律,分析结果表明,2种工况下钢吊车梁的最大平均应力是114.691MPa,应力最大竖向挠度为19.414mm （L/1854）,从应力云图可以看出,在吊车梁的梯形变截面端部位置有很大的应力集中,在循环荷载往复作用下成为破坏的薄弱点。可以考虑在上翼缘加焊钢板的方法,提高被加固构件的承载能力。为变截面钢车梁的设计运行提供了准确的理论依据。     

圆拱型连栋温室天沟优化设计

温室天沟是温室结构的重要受力构件,天沟的抗弯承载力和稳定性主要取决于天沟的抗弯刚度。对温室工程中常用的5种天沟截面形式的特性参数进行对比研究,分析各截面变量对特性参数的影响,并优选出抗弯刚度最大的天沟截面形式。     

宝峰湖水库结构安全复核计算分析

宝峰湖水库原名施家峪水库,位于张家界市武陵源区的施家峪峡谷处,大坝为浆砌石拱坝。文章针对宝峰湖水库的现状,采用浙江大学编"杆元分载六向调整多拱梁"程序通过对大坝的位移计算、坝体应力计算、坝肩稳定分析等方面来对大坝进行结构安全复核计算,并对计算结果进行了综合分析。     

索在索-拱结构中的作用

应用非线性有限元方法研究了索对索－拱结构平面内稳定性的影响。使用牛顿－拉弗森法和弧长法对荷载位移平衡路线进行跟踪研究,考虑了不同荷载作用及不同矢跨比对索－拱结构稳定性能及变形性能的影响,并从中获得了一些有益的结论。     

大型柔性摩天轮轮辐索预张力确定方法研究

以北京朝天轮结构设计为背景，通过分析确定轮辐索预张力需考虑的因素，给出了确定大型柔性摩天轮结构轮辐索预张力的方法，包括预张力值域的确定方法及其调整方法，在值域范围内调整预张力需考虑的各种因素，及估算合理预张力的简便算法.指出轮辐索预张力值域上限由180度索是否满足轮辐索安全系数确定，值域下限由0度索是否松弛确定；减小轮缘自重或适当减小轮辐索的安全系数可增大值域范围，而增大轮辐索截面积可能引起调整预张力的恶性循环；轮辐索预张力的确定还需考虑轮缘平面内外的刚度及90度索的松弛；由于轮辐索预张力和轮缘自重的比值R可大致决定结构的受力特性，故大型柔性摩天轮结构可采用与北京朝天轮相近的R值初步预估轮辐索预张力值     

索托网架结构在干煤棚工程中的应用

提出了一种适用于大跨度干煤棚工程的结构形式——索托网架.通过与斜拉网架结构的对比分析,研究了索的位形对索力、网架特征部位杆件内力、杆件与索内力的比值以及挠度的影响,得出了索的合理位形.结果表明:索托网架结构可以更加充分发挥索应力高的特性,具有结构合理、用钢量低、净空高等优点,符合大跨度干煤棚的要求.     

穴播穴灌坐水播种机水路系统的结构优化

针对当前坐水播种机具存在的结构复杂、种液播施难同位等问题,提出了“开沟-种、液同时播施-覆土-镇压”的机械作业新工艺,在此基础上设计了新型穴播穴灌坐水播种机水路系统.以该水路系统关键部件水阀为例,建立了其设计参数的数学模型,利用惩罚函数法和Matlab提供的优化函数对模型参数进行求解.优化结果为：水阀出口内径为2.5 cm,阀芯头部厚度为0.7 cm,阀芯上下运动行程为1.9 cm,阀芯头部上下端面直径分别为3.0和6.1 cm;室内样机试验测得的水阀局部水头损失系数为2.08.该方法适用于水路系统其他部件参数的优化设计.     

转体斜拉桥施工控制中的参数敏感性分析

以绥芬河斜拉桥转体施工为例,对斜拉桥施工监控中的设计参数敏感性进行了分析。选择主梁自重、混凝土弹性模量、斜拉索张拉力和刚度、混凝土收缩徐变及温度变化等设计参数,采用桥梁有限元分析软件——桥梁博士计算软件对各参数下的结构响应进行了敏感性分析,提出了影响大跨度预应力混凝土斜拉桥施工监控的主要参数。     

田间摘除不适用鲜烟叶数量和时期对上部烟叶物理性状的影响

采用正交试验设计,运用极差分析、方差分析、综合评价方法研究了邵阳烟区不适用鲜烟叶的田间摘除叶片数和时期对上部烟叶物理性状的影响。结果表明:摘除下部叶片数量主要影响烤烟上部烟叶的开片度、叶片厚度、平衡含水率、叶质重;摘除下部叶片数和摘除时期以及摘除顶叶片数主要影响烤烟上部烟叶的单叶重和含梗率。邵阳烟区稻田烤烟优化烟叶结构以打顶时摘除下部2片烟叶和倒数第1烤时摘除顶部1片烟叶为最佳。     

螺旋轴式移箱机构多学科协同优化与试验

为了提高螺旋轴式移箱机构整体性能,开展了螺旋轴式移箱机构多学科协同优化研究,分析了螺旋轴式移箱机构运动学、动力学和结构力学等学科性能,确立了多学科设计优化策略,并采用灵敏度分析方法,筛选出各学科设计变量。以螺旋轴一阶模态、机构接触力和质量为目标函数,构建了螺旋轴式移箱机构多学科协同优化模型。基于iSIGHT软件,搭建了移箱机构多学科设计协同优化集成平台,采用序列二次规划法进行了优化,并对结果进行了验证。结果表明,螺旋轴一阶模态由236.428 Hz提高到261.773 Hz,增加了10.72%;移箱机构工作时的最大接触力由479.832 N减小至402.528 N,降低了16.11%,减少了应力磨损;机构的质量由2 126.17 g减小至1 773.57 g,降低了16.58%,在降低质量的同时,提高了机构运行的平稳性和精准性,有效提高了移箱机构的综合性能。     

物料外流圆筒筛式清粮装置的设计参数

通过室内试验,研究了联合收割机上安装的新型物料外流圆筒式清粮装置的主要结构参数、运动参数与清粮质量的关系,为广泛应用这种装置提供了设计依据。     

基于挠度控制的钢筋混凝土梁高确定方法

提出了钢筋混凝土梁合理高度的理论计算方法，为结构工程师在结构方案设计阶段确定梁的高度提供了一个理论公式。在建立一般梁的挠度曲线方程的基础上，考虑钢筋混凝土梁的徐变和最优配筋率，并结合抗弯承载力和挠度控制的要求，推导了钢筋混凝土梁的最大跨高比公式。在分析各种典型工况的钢筋混凝土梁参数的基础上给出：一般简支主梁跨高比为8～12。简支次梁跨高比为12～20。固支梁跨高比为简支梁的1．5倍。采用本文方法确定钢筋混凝土梁高，计算结果与常用工程经验取值接近，克服了工程中通常采用的根据经验公式、简化梁的分类粗略估算梁高的不足之处，为不同工况下的梁高取值估算提供了更为详尽的计算公式。     

轴类零件随机载荷的仿真、疲劳寿命预测及结构参数优化

本文对受随机载荷的轴类零件疲劳寿命预测及结构参数优化进行了理论分析。提出,可用计算机仿真、模拟实验的方法预测零件的疲劳寿命;为了寻求零件最优的结构参数,作者引入损伤度作为判据,建立了零件优化设计与随机疲劳寿命的联系。