考虑脉动风速的平面刚架日光温室结构动力响应规律

日光温室骨架结构属轻型结构,跨度较大,对风荷载较为敏感。为解决风荷载作用下日光温室的动力响应问题,确定骨架结构危险截面的位置,基于Timoshenko梁理论,提出平面刚架模型的日光温室在风荷载作用下的动力响应分析的被研究块体方法。首先根据Timoshenko梁微元体思想,设计被研究块体的构成方式;基于Timoshenko梁理论,推导出平面刚架模型的日光温室钢骨架结构的控制方程,给出了算法的实现过程。然后采用两端自由的变截面梁的弯曲波传播算例,验证方法的有效性。在数值模拟风速、实测风速作用下分别对平面刚架模型的日光温室骨架结构动力响应进行时程分析,得到钢骨架的节点位移和截面应力空间最大值的位置。结果表明:位移的2次峰值分别在迎风面高度1和3m附近,钢骨架中最危险的截面为温室左端附近,应力最大值为321MPa,弯曲应力是引起应力迅速增加的主要原因。脉动风荷载作用的节点位移和截面应力明显大于平均风荷载作用的相应值。日光温室钢骨架结构的动力响应分析需要考虑脉动风荷载的作用,且不能忽略弯曲应力对截面内力的影响。     

配筋率及截面尺寸对简支矩形截面钢筋混凝土梁抗爆性能的影响

利用LS-DYNA软件建立了长度为3 m、截面尺寸200 mm×500 mm的简支混凝土梁有限元模型;在跨中梁顶上方布置药量W=10 kg与W=20 kg的2种TNT炸药;分别采用梁整体分析、梁钢筋应力分析、混凝土破坏及塑性变形分析3种分析方法研究了配筋率对爆炸荷载作用下梁抗爆性能的影响。然后,在药量W=20 kg的条件下,保持最大配筋率不变,研究了截面宽度与截面高度的改变对梁抗爆性能的影响。研究发现:(1)与增加纵筋配筋率相比,增加箍筋配筋率能更有效地提高梁的抗爆性能。(2)增加梁截面宽度不利于提高梁抗爆性能。(3)增加梁截面高度能减小梁跨中截面挠度、缩短振动周期、增加梁整体刚度,从而有效地提高梁的抗爆性能。(4)跨中截面梁底纵筋最大应力小于钢筋屈服强度(fy=400 MPa),支座处箍筋应力超过钢筋屈服强度。(5)"提高箍筋配筋率+增加梁截面高度"为提高矩形截面梁抗爆性能的最优组合模式。     

两种日光温室钢骨架结构安全性能分析

【目的】对两种传统日光温室骨架结构(钢拱架结构和钢桁架结构骨架)的安全性进行力学分析.【方法】以甘肃省酒泉市的气象条件为例,利用建筑结构计算理论及ANSYS计算软件,两种温室骨架均采用Q235钢,钢拱架拱杆为壁厚3.25mm的DN25镀锌钢管;钢桁架上弦杆为壁厚3.25mm的DN25镀锌钢管,下弦杆为φ12圆钢,腹杆为φ10圆钢;温室结构跨度8m,脊高4m,骨架间距1.0m;前屋面形式为二折式,即前半部分为弧长约为5m的拱形结构,后半部分为长度约为3m的直杆,采光前屋面角66°,直杆与水平面夹角15°,后屋面仰角45°.【结果】在荷载作用的两种工况下(工况1:恒载+使用活荷载+屋面集中活荷载+雪载;工况2:恒载+使用活荷载+屋面集中活荷载+风载),钢拱架结构应力薄弱部位的实际最大应力均超过了材料的强度设计应力值215 MPa,骨架多处部位受力不安全,故该钢拱架存在安全隐患;钢桁架结构骨架所有截面处的应力均小于材料的强度设计应力值,受力安全,该结构安全可用.【结论】钢桁架结构的日光温室,适合大面积推广应用.     

钢纤维活性粉末混凝土动态层裂强度试验研究

采用Φ74变截面Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB)对70×500的3种钢纤维(钢棉、镀铜钢纤维、端钩钢纤维)种类及5种配比的活性粉末混凝土(RPC),进行同一种应变率下动态层裂强度的实验测试.实验数据处理,利用试样上测得的加载压缩波,直接计算绘出靠近自由端面处最大拉伸应力的位置峰值梯度曲线.综合其静态拉伸强度,发现相同体积含量的3种钢纤维中,镀铜钢纤维对结构体层裂强度的加强最为明显.另外得出镀铜钢纤维与端钩钢纤维添加体积含量最优配比均为4%.     

均布荷载作用下钢-混凝土组合梁界面滑移近似计算及其效应分析

为了计算钢-混凝土组合梁的截面滑移及其对梁强度和刚度的影响。提出了具有界面滑移的钢-混凝土组合梁的总荷载及截面总弯矩由2部份组成。不考虑滑移的组合梁承担整体荷载及整体弯矩，能自由滑移的叠合梁承担局部荷载和局部弯矩。基于Bernoulli梁理论和抗剪连接件线性剪力-滑移模型。建立截面总弯矩分配的计算公式．给出均部荷载作用下简支组合梁的栓钉剪力及界面滑移近似计算公式。得到了考虑滑移的组合梁在弹性阶段截面弹性应力、跨中挠度的计算公式及挠度增大系数。     

结构有限元分析在北京清河治理工程羊坊闸金属结构设计中的应用

结构有限元分析作为一种先进的现代设计方法,在水工金属结构设计中得到广泛应用。本文根据北京清河治理工程羊坊弓形闸门的实际运行工况,运用有限元分析软件ANSYS,分别对羊坊闸的弓形钢闸门结构和支铰结构进行了有限元分析,分别得到了它们在最不利工况下的最大应力及最大变形,验证了强度,提出了改进建议。     

8GX-405型自走式灌溉机机架的有限元分析

为了进一步优化8GX-405型自走式灌溉机机架的结构参数,提高其结构强度和刚度,保证整机工作性能,采用ANSYS软件,对机架进行力学模拟和仿真。根据灌溉机的工作条件和要求,在力学简化的基础上,建立了有限元分析模型,给出了静止、极限转弯等不同工况下的载荷和约束边界条件,选用梁单元进行分析和计算,得到了不同工况下结构的位移、应力变化规律,结构危险点的最大应力、最大变形分别为201.15 MPa和48.785 mm。结果表明,采用矩形钢管和板材组成的焊接式机架,强度和刚度足够,能满足使用要求。研究方法和手段可以为同类结构的分析设计所借鉴。     

农用三轮车车架结构静动态特性仿真分析

对处于产品设计阶段的某新型太阳能农用电动三轮车车架结构进行静动态特性仿真分析.首先在Pro/e软件中建立车架CAD模型,然后在MSC.Patran/Nastran有限元分析软件中建立以板单元为基本单元的车架有限元模型,对车架进行静态应力分析、自由模态有限元分析和随机振动分析,求出三轮车车架结构的动应力和变形作用下的危险结点和截面.分析结果表明,车架静应力有较大富余,动应力超过了许可应力,在制动状态容易造成车架破坏.车架固有频率和固有振型分布较有利.提出并验证了车架结构的改进方案.车架改进后,在实车静载工况和实车制动工况下最大应力均小于车架改进前该工况的最大应力.车架第1阶固有频率变大,发生共振的可能性更小.振型突变基本消除,车架静、动态性能得到改善.分析结果为产品改型设计提供了理论依据.     

同期实施地铁T型换乘节点移动荷载内力分析

地铁换乘车站设计中,以平面模型计算结构内力并不能准确反映出车站受力真实形态,且列车荷载在结构受力中的影响并不能忽略,需将列车移动荷载联合车站使用工况共同考虑。本文通过采用midas civil有限元软件针对呼市地铁同期实施的换乘站进行研究,分别分析左线、右线、双线同时进站工况,研究梁、板内力分布特点,联合使用工况对车站进行配筋设计。结果表明,单线进站时车站受力最为不利,弯矩最大值集中于换乘节点接口处,靠近柱端弯矩较大。联合使用工况配筋结果,换乘节点处梁、板截面可以优化,优化量为39%左右,节省了车站造价。     

钢管混凝土哑铃形梁有限元分析

研究了腹腔内灌注混凝土的传统哑铃形截面梁和腹腔内不灌混凝土而以H型钢加劲的新型哑铃形截面梁,应用Fortran语言编制了有限元程序US-CFSTA,对这2种钢管混凝土哑铃形梁均进行了有限元分析。哑铃形截面主要是上、下2个圆钢管混凝土受力,且其受力性能与单根钢管混凝土圆管相似,上下圆管内混凝土的应力-应变关系采用考虑套箍作用的单圆管内混凝土本构关系;腹腔内的混凝土受钢管紧箍力作用的影响很小,其应力-应变关系可按普通混凝土考虑。研究表明,有限元程序US-CFSTA比通用有限元软件ANSYS更适合模拟钢管混凝土哑铃形梁的受力全过程,其结果与试验曲线吻合更好。     

大功率往复式压缩机活塞杆有限元分析

使用ABAQUS对大功率往复式天然气压缩机活塞杆-活塞组件进行有限元分析,通过计算得到活塞杆在最大拉压工况下的应力分布,确定了危险截面的位置,并对活塞杆的拉压强度进行校核。最后对整个活塞杆-活塞组件进行前12阶的自由模态分析,得出活塞杆-活塞组件的固有频率和振型,为活塞杆的设计及改进提供参考依据。     

农用柴油发动机变压缩比机构设计及主要部件仿真

增大发动机压缩比可提高发动机的动力性,但又会影响其工作的可靠性及寿命,为解决此矛盾,设计了一种农用柴油发动机的变压缩比机构,在发动机不同工况下实现了液压控制的压缩比自动调节,压缩比的变化范围为15～19;在发动机冷启动及中小负荷时压缩比为19,在发动机大负荷时压缩比为15。通过ANSYS有限元软件对活塞组及齿轮齿条进行了仿真,得到了不同压缩比、不同工况下的应力、应变云图。仿真结果表明:活塞组的最大应力出现在活塞顶面凹坑位置,其数值为0.0535 22MPa;齿轮齿条的最大应力出现在齿轮齿条与传动齿条的啮合位置,其数值为0.198 445MPa;活塞组的最大应变出现在活塞与活塞杆的连接部位,其数值为0.000 863mm,齿轮齿条的最大应变出现齿轮齿条与传动齿条啮合齿的根部,其数值为0.003 326mm,所设计的变压缩比机构能够满足发动机工作要求。     

新广州站三向张弦梁结构优化设计

基于运用APDL语言对新广州站工程三向张弦梁结构建立的参数化模型,利用一阶优化方法,对初始结构进行全构件截面和形状参数的综合优化.并在矢高和垂度确定的情况下,分别采用分级优化和综合优化分析了构件截面的合理取值.分析结果表明：矢高和垂度是三向张弦梁结构设计中极为重要的设计参数,新广州站三向张弦梁结构的最佳矢高为9.189 m,其垂跨比应不小于0.034,下弦垂度和上弦矢高的经济比值为0.22~0.23.上弦拱构件在结构中占的比重较大,可以通过减小拱截面的壁厚来降低结构的用钢量.并通过综合优化得到新广州站三向张弦梁的最佳梁弦刚度比为1.23×10-4     

贯流式水电站副厂房结构分析

利用ANSYS大型有限元软件,建立贯流式水电站三维有限元模型,研究了在结构自重、静水压力、主副厂房活荷载、扬压力等荷载下水电站副厂房板梁柱的结构应力,结果表明,板结构顺水流方向顶板顶面与下游挡墙相交处拉应力最大,垂直水流方向柱子附近拉应力最大;主梁结构顺水流方向主梁下游处底部拉应力最大,垂直水流方向各层2、4、6号主梁拉应力最大;次梁结构顺水流方向1号次梁拉应力最大,垂直水流方向2号次梁拉应力最大;柱结构电气设备层垂直水流方向应力相对较大。     

异形温室结构的空间有限元分析

为了给空间索杆单元杂交结构的温室提供设计依据,以异形结构温室为例,利用大型有限元分析软件ANSYS10.0对该温室结构进行了静力线性有限元分析。计算得到3种荷载工况下结构主要构件的应力和最大挠度值:上弦杆σmax=170 MPa,ωmax=26 mm;下弦杆σmax=42.5 MPa,ωmax=20 mm;立柱σmax=29.3 MPa,ωmax=20mm;环梁σmax=55.3 MPa,ωmax=20 mm;檩条σmax=72.6 MPa,ωmax=26 mm。应力和变形结果均满足结构强度要求。该有限元分析方法可以推广到类似的温室结构的空间索杆单元杂交结构。     

河西走廊典型日光温室骨架安全性分析及截面优化

【目的】基于甘肃酒泉市戈壁农业生产区域的风雪荷载及温室生产实际，分析4种典型结构戈壁日光温室的椭圆管屋面骨架结构安全性，并利用几型钢材料对温室骨架结构安全性进行优化。【方法】以当地典型结构日光温室A10（脊高4.9 m跨度10 m）、A12（脊高4.9 m跨度12 m）、B10（脊高5.6 m跨度10 m）、B12（脊高5.6 m跨度12 m）为研究对象，利用结构模拟仿真软件ANSYS对不同天气的荷载作用下日光温室屋面骨架的受力情况进行了模拟计算，定量分析椭圆管屋面骨架的安全性，并根据风雪荷载作用下屋面承载力薄弱部位受力开展拱杆截面优化设计。【结果】以椭圆管（30 mm×80 mm×2.5 mm）为骨架材料的A10、A12、B10型温室结构均符合设计规范，结构安全；B12型日光温室结构在极端雪天、迎风天工况下最大应力值超出设计规范，存在安全隐患。以几型钢（30×80×2 mm）为骨架材料的四种日光温室在极端天气工况下均可满足挠度和设计强度要求，几型钢骨架较椭圆管钢骨架平均可减少用钢量13.7%。【结论】几型钢管件的强度优于椭圆管管件，其挠度和最大应力均较优；在保证温室结构安全的条件下，...     

组合管拱抗剪刚度的近似计算

组合拱式管桥是一种合理的中型管道跨越型式，分析其结构的稳定，则应首先确定这拱的剪刚度。推导其抗剪刚度时，首先要确定杵梁的剪切位移及抗剪刚度。由于组合 合管拱一般为坦拱，其杵梁的抗剪刚度一般不受拱轴线曲率的影响，按直线杵梁处理。在管道跨越工程中，常用三角形截面组合管拱，由三角形截面杵梁的受力分析图，分析推导出其抗剪刚度。利用相似原理也推出了梯形、菱形截面桁梁的抗剪刚度计算式。所述分析方法可推广到其它     

基于部分交互作用理论的钢-混凝土组合梁弹性挠度分析

为分析钢-混凝土组合梁界面滑移对组合梁变形的影响,基于Euler-Bernoulli梁弹性弯曲理论和钢-混凝土组合梁部分交互作用理论,建立了钢-混凝土组合梁受力时截面内力、界面滑移和弯曲变形控制微分方程;得出了组合梁界面滑移、截面内力和弯曲挠度的一般方程,给出了各种工况下考虑界面滑移时的组合梁挠度方程和跨中挠度系数,并与其他模型进行对比验证。结果表明:本研究得到的组合梁跨中挠度方程与现有模型相比在理论上更为严密,所得结果更为安全。     

1LF-335型液压翻转犁悬挂架有限元分析

[目的]本文旨在提高1LF-335型液压翻转犁悬挂架的稳定性和可靠性,为研究不同工作状态下该悬挂架的结构强度及受力后的应力应变情况提供理论依据。[方法]利用CREO4.0建立该液压翻转犁悬挂架的模型,并导入ANSYS Workbench中进行静力学分析。[结果]应力分析表明,一般工况下,悬挂架所受应力均小于120 MPa,在横梁U型板上螺栓与法兰相交处应力最为集中,达116.27 MPa,小于材料的许用应力值,满足强度要求。与牵引梁相比,悬挂架所受应力较小。液压翻转工况下,竖直情况时应力集中在钢架法兰盘与螺栓相交处,达70.06MPa;完成翻转情况时,最大应力同样集中在在钢架法兰盘与螺栓相交处,达97.86 MPa;两者所受应力均未达到材料的许用应力值,满足强度要求。位移分析表明,一般工况下,悬挂架的形变位移量在牵引梁端部最大,在工作过程中悬挂架的形变量远小于犁架;在液压翻转工况中,竖直情况下悬挂架右侧下拉板底部边缘处形变量最大,达0.25mm;翻转完成时,达0.23mm,上拉板的形变量均不足0.1mm。[结论]实际加工中应提高焊接精度与强度,选取直径较大的螺栓以加强其结构强度,进一步提高悬挂架的可靠性与稳定性。     

水工钢闸门圆孔蜂窝主梁强度及刚度简明计算

【目的】建立一套圆孔蜂窝梁强度及刚度(挠度)的简明计算公式,以解决现行蜂窝梁设计方法过于繁琐和误差较大的问题。【方法】采用有限元法建立了变化开孔布置及截面特性的126个等径圆孔和120个变径圆孔蜂窝梁模型,探讨了圆孔蜂窝梁的正应力、剪应力、米塞斯应力及挠度的分布规律,分析了其破坏机理,并以铁木辛柯深梁弯曲理论的实腹梁应力和挠度计算公式为基础,在对有限元计算结果进行回归分析基础上提出了圆孔蜂窝梁控制应力和变形的计算公式。【结果】圆孔蜂窝梁的强度破坏最可能发生在边孔上边缘、次边孔上边缘和跨中附近3个位置,最不利位置可根据边孔与次边孔的孔径比和孔径与梁高之比判定。经回归分析,得到一组以开孔前后截面惯性比、边跨比、径高比、开孔率和翼缘与腹板有效面积比为参数的半理论半经验的圆孔蜂窝梁强度及刚度简捷计算公式,该公式在工程允许范围内的最大误差不超过5%。【结论】所提出的圆孔蜂窝梁控制应力和刚度的计算公式误差小、形式简单、适用范围广,是一套简捷实用的圆孔蜂窝梁强度及刚度计算公式。