单角钢八地脚螺栓的受力分析及其塔脚板厚度设计

基于对单角钢八地脚螺栓塔脚板的数值仿真计算,分析了塔脚板的受力状态及传力机制,给出了塔脚板厚度的设计表达式。根据计算表达式设计了相应的实体塔脚板模型,并在室内开展了真型试验,真型试验结果表明所设计的塔脚板底板满足承载力要求,数值仿真计算结果与试验结果吻合较好,验证了塔脚板厚度计算表达式的合理性。相较于现行规范设计的塔脚板厚度,由本文提出的表达式而设计的塔脚板厚度能够降低约33%。     

塔脚板底板接触应力非线性分布及弯曲应力表达式

基于我国输电铁塔基础结构中四地脚螺栓塔脚板的相关设计规范，以及对四地脚螺栓塔脚板的有限元数值模拟，分析四地脚螺栓塔脚板与混凝土基础考虑非线性接触时，不同厚宽比下的应力场变化。利用非线性接触理论推导，得出塔脚板底板最大弯矩表达式；再结合有限元仿真结果，得出不同厚宽比下的应力计算表达式以及底板最小厚度表达式。根据相关设计规范设计其他规格实体塔脚板模型，开展有限元仿真塔脚板仿真校核。校核结果表明：所设计的塔脚板应力场分布情况与理论计算结果吻合较好，验证了四地脚螺栓塔脚板与基础接触的应力表达式具有适用性，能够通用于不同尺寸规格的塔脚板。     

塔脚板结构强度与底板接触应力分析

采用里兹法和有限元法以及试验测量对塔脚板进行分析,发现角钢与靴板间的每个连接螺栓的载荷分配并不相同,两端螺栓承受的载荷较大,中间螺栓承受载荷较小;还发现塔脚板底板与基础间的接触应力分布不均匀,离靴板近的底板接触应力大很多,而离靴板远的底板接触应力小。基于里兹法和有限元计算,推导出考虑接触应力非均匀分布的底板弯曲应力解析解和底板厚度的解析解。结果表明:塔脚板有限元计算出的结果与理论推导出的结果相接近,因此该解析解可作为有塔脚板底板厚度设计的依据。     

基于里兹法的输电铁塔塔脚板内力计算及其应用

有限元仿真和试验表明现行规范中给出的方形塔脚板厚设计方法过于安全,且其厚度设计是由塔脚板最大弯矩确定,为了得到新的厚度设计方法,基于四地脚螺栓方型塔脚板模型和最小势能原理的里兹法,推导出了塔脚板在拉工况作用下最大弯矩的解析解。结果表明:四地脚螺栓塔脚板的有限元仿真计算结果与该解析解结果相吻合;依据该解析解给出的四地脚螺栓塔脚板弯矩值,设计的塔脚板厚度与现有规范设计的塔脚板厚度值相比可减少30%;该塔脚板最大弯矩解析解结果与四地脚螺栓塔脚板的真型试验研究结果一致。     

扭簧的扭转刚度计算及试验研究

通过建立扭转弹簧的力学分析模型,利用曲梁的弯曲理论,给出了考虑钢丝直径与扭簧回转直径之比效应的、扭簧刚度计算表达式。为检验扭簧刚度计算表达式,开展了扭簧扭转刚度的试验测量和有限元数值仿真计算研究,从6组试验测量和有限元计算结果来看,扭簧刚度计算表达式的计算结果与试验和有限元结果吻合的很好,反映了新建立的扭簧刚度计算表达式可靠性,其结果可为扭簧的刚度设计提供计算依据。     

大倾斜度弹簧刚度表达式的推导及有限元验证

目前的弹簧刚度解析表达式主要适应于工程上的密圈弹簧，但由于该解析表达式没有考虑弹簧钢丝的倾斜度对弹簧刚度的影响，对于大倾斜度弹簧用该解析表达式求解弹簧刚度与有限元仿真结果相比误差较大。根据能量法给出含倾斜度效应的弹簧刚度表达式，该结果不仅适应于求解大螺旋角弹簧刚度，也能退化到密圈弹簧弹簧刚度的求解，并且所得结果与有限元仿真结果相符，误差不超过0.21%,从而为大倾斜度圆柱弹簧刚度设计提供理论依据。     

一种改善锚固体工作性能的措施

基于锚固体系荷载传递的双曲函数模型,给出了锚固体轴力的表达式,数值验证了该表达式的适用性;建立了锚固体微段的平衡微分方程,给出了锚固体与围岩界面间剪应力的表达式;提出了开槽加筋的锚固方案,引入传力比的概念,给出了开槽加筋方案设计的理论指导依据;利用有限元软件进行了参数化建模,大量的数值结果表明:采用开槽加筋方案能够有效降低锚固体轴力的衰减率,能够有效降低锚固体与围岩界面剪应力的峰值,能够有效提升有效锚固深度,大大地改善了锚固体的工作性能。     

层叠板结构瞬态温度场的灵敏度分析

以每层材料各不相同的层叠板为研究对象,在热传导、对流以及辐射边界条件的共同作用下,采用4节点矩形单元,利用伽辽金法建立了该结构瞬态温度场的有限元微分方程,进而推导出了温度场对任意设计参数的灵敏度表达式。以3层板结构为例,对设计参数的灵敏度进行了仿真。仿真结果表明:灵敏度表达式中存在的公共项在灵敏度变化的时间历程中具有明显的保守作用,且灵敏度的绝对值越高,这种保守作用越强。     

基面力概念在余能原理有限元中的应用

为了改进传统的余能原理有限元方法,利用基面力概念,提出了一种具有边中节点的单元,推导出一种余能原理有限元柔度矩阵精确表达式的具体形式和节点位移显示表达式,运用广义余能原理中的Lagrange乘子法得到以基面力为基本未知量的余能原理有限元法的支配方程,编制出相应的MATLAB语言有限元分析程序．研究结果表明数值解与理论解相吻合．     

耦合板的导纳功率流

导纳功率流技术一般用于分析一维耦合梁结构或点耦合结构的振动响应和传输 .将功率流技术用于相互垂直、一般连接、受横向点激励力作用的二维耦合薄板结构中 ,提出了耦合板的各子结构板的导纳功率流模型 ,将适用于单点耦合板的导纳函数进行了拓展 ,导出了输入到源极的弯曲波功率流表达式和传递到接收板的传递导纳功率流表达式 .耦合板的共振模态响应可精确确定 .     

耦合板的导纳功率流

导纳功率流技术一般用于分析一维耦合梁结构或点耦合结构的振动响应和传输．将功率流技术用于相互垂直、一般连接、受横向点激励力作用的二维耦合薄板结构中,提出了耦合板的各子结构板的导纳功率流模型,将适用于单点耦合板的导纳函数进行了拓展,导出了输入到源极的弯曲波功率流表达式和传递到接收板的传递导纳功率流表达式．耦合板的共振模态响应可精确确定．     

π型钢板应用于板梁桥加固的非线性研究

由于超限超载车辆迅速增长,梁底开裂已成为板梁桥营运中的首要病害.以往所使用的粘贴钢板加固,钢材使用率低,加固效果并不理想.根据提高主梁抗弯刚度可减小主梁挠度及内力,并最终抑制梁底开裂的原理,首次提出π型钢板加固法.现利用ANSYS程序进行空间非线性有限元仿真计算.对π型钢板与粘贴钢板加固后主梁进行对比分析,得出π型钢板加固对提高主梁极限承载力、防止主梁底板开裂,效果优于粘贴钢板加固;对比分析使用不同腹板高度与钢板厚度的π型钢板加固后的主梁极限承载力,得出π型钢板腹板高度对提升加固效果的影响较钢板厚度大;进一步对比分析π型钢板应用于不同跨径板梁的稳定性问题,提出不同跨径板梁对π型钢板截面尺寸的具体要求.     

弹簧丝横截面上各内力对锥形弹簧刚度的影响

横截面上的内力包括扭矩、弯矩、轴力和剪力。锥形螺旋弹簧刚度的经典表达式由外力所做功等于弹簧丝的扭转变形能获得,但经典表达式未考虑弹簧丝倾斜度与弹簧丝弯曲变形的关系及其对弹簧刚度的影响,也未考虑弹簧径径比（弹簧丝直径d和锥形弹簧圈最大半径R1之比d/R1）与弹簧丝剪切变形的关系及其对弹簧刚度的影响。求解弹簧丝在扭转、弯曲、剪切以及轴力作用下的组合变形能,利用外力功等于弹簧丝的组合变形能,推导出包含弹簧丝倾斜度及弹簧径径比影响的弹簧刚度表达式,该锥形弹簧刚度表达式可退化为圆柱弹簧刚度计算式、可退化为锥形螺旋弹簧的经典表达式。当弹簧丝倾斜度和弹簧径径比较大时,由锥形弹簧刚度经典表达式得到的计算值与有限元仿真结果的误差达7%,而新给出的锥形弹簧刚度表达式计算值与有限元结果的误差在1%之内,新给出的锥形螺旋弹簧刚度表达式对锥形螺旋弹簧的工程设计和应用具有指导意义。     

水工混凝土结构设计规范基本构件的相当安全系数的计算分析

以我国现行DL/T 5057-1996"水工混凝土结构设计规范"中的轴心受拉、受弯、受剪、受扭、轴心受压、大偏心受压、小偏心受压、板受冲切等8种典型的基本构件为例,从相当安全系数的角度,对DL/T 5057-1996规范承载能力极限状态的安全度设置水平进行了计算分析,结果表明,当作用效应比值较小时,采用分项系数设计表达式进行设计时较为经济;当作用效应比值较大时,采用系数设计表达式进行设计时更为合理,使得所设计的结构构件在安全可靠与经济合理之间,在不同设计条件下都能达到一种较佳的平衡.     

220kV干字型转角塔静力极限覆冰厚度研究

本文以某电力设计院设计的220KV干字型转角塔为工程背景，利用ANSYS软件建立铁塔的有限元分析模型，并对该塔进行特征屈曲和非线性屈曲分析，得到不同覆冰厚度下塔的位移以及各杆件的受力情况，为转角塔的设计提供参考。     

网格尺寸效应对蜂窝空腹楼盖静力性能的影响

使用ANSYS有限元结构分析软件，针对正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖进行分析。分析影响正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖中划分网格的尺寸效应，对比分析了此种结构与正交正放网格空腹夹层楼盖的网格尺寸与楼盖承载能力之间的效应关系。结果表明，正六边形蜂窝型空腹夹层板的网格尺寸效应比较明显，在合适的网格尺寸下，其钢-混凝土共同作用更加充分，经济效益更加优秀。此外，分析了混凝土表层板厚度对此种结构网格尺寸效应的影响，结果表明，增加混凝土表层板厚度，对于楼盖的承载力有正向增益，同时对结构的网格尺寸效应影响较大。     

淇澳大桥独柱式主塔横向受力分析

通过对淇澳大桥独柱式主塔的横向受力分析，发现了在实际工程设计中常常被忽略、数值较小的斜拉索索力的横向水平分力（扶正力）具有提高塔柱横向承载力的作用，因此设计出较小的塔柱横向尺寸及桥面宽度，大大地节省了投资。     

四节点基面力元（BFEM）模型计算性能研究

在单元柔度矩阵表达式的基础上,依据已推导出的空间任意多面体单元柔度矩阵的具体表达式和利用La-grange乘子法推导出的以基面力为基本未知量的线弹性问题的余能原理有限元控制方程的张量表达式及节点位移表达式,以四节点四边形单元应用为例,通过大型有限元软件ABAQUS对比该算法与传统位移有限元法的精确性和稳定性。     

横隔面在高压输电塔抗风设计中的作用分析

采用数值模拟方法来研究横隔面在高压输电塔抗风计中的作用问题。具体步骤是：采用考虑随高度变化Kaimal风速谱和Devenport相干函数，并结合谐波合成法数值模拟线路风场；在ANSYS有限元软件中建立不同横隔面配置方式的输电塔线体系的有限元模型，用ANSYS有限元软件分别对模型进行动力特性分析及风致动力响应时程分析；分...     

大型调压室的结构及其应力分析

结合某水电站大型预应力钢筋混凝土调压室的设计，本文进行了调压室井壁和底板的轴对称有限元计算，并讨论了并壁与底板的连接方式；为了研究塔壁扶壁处的局部应力分布，对塔壁进行了三维有限元分析。