四簧倒立物体惯性参数试验台及其测量理论

物体的惯性参数包括物体质心、惯性矩和惯性积,为了测量任意形状物体的惯性参数,设计和建立了一四簧倒立惯性参数测量试验台。通过测量物体在四簧倒立试验台上的摆动周期和平衡,不仅确定了物体的惯性矩和惯性积,也确定了物体的质心位置。四簧倒立试验台及其测量理论的可行性和可靠性由对长方体石块的试验结果验证,四簧倒立试验台已经应用于汽车动力总成惯性参数的测量。     

复合材料杆塔横担的设计及承载能力研究

复合材料横担是杆塔重要的组成部分,起到连接输电体系挂线的作用。复合材料横担常规布置方式有"三拉一压"、"两拉两压"等结构形式,主要由绝缘压管和绝缘拉棒组成,采用"三拉一压"横担布置方案通过有限元分析对复合横担进行设计及优化,选择合理的型号。该结构形式的复合横担由三根拉管和一根压管组成,其中绝缘压管的失稳是结构设计中的一个主要问题。该文从理论出发,提出一种变截面形式的绝缘压管,通过能量法推导其稳定承载能力,并通过有限元计算分析绝缘压管的承载力变化规律,最后与普通等截面绝缘压管的承载能力进行对比,研究成果能够为复合材料横担的设计提供借鉴。     

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。     

窄基塔单桩十字梁自平衡基础极限承载力试验

提出一种结构简单、整体性能好、施工快捷且经济效益好的新型窄基塔基础——单桩十字梁自平衡基础,在足尺试验及数值模拟的基础上,对新型基础的受力特点和破坏模式进行研究。建立土体-混凝土-钢筋的非线性有限元模型,考虑土体与混凝土的非线性接触,进行模型的加载-卸载分析,并将分析结果与试验结果进行对比; 通过分析得到新型基础的极限承载力,并得到新型基础在荷载作用下的破坏形式、薄弱位置及钢筋应力。结果表明:有限元模型的荷载-位移曲线、主筋轴力变化曲线及十字梁基础的裂缝发展与试验结果吻合较好,荷载-位移曲线基本呈缓变型或直线型,十字梁主筋轴力在上拔侧距十字梁底部0.5 m左右位置出现最大拉应力,在受压侧的十字梁与桩体交界面处存在最大压应力,单桩主筋拉应力的最大值出现在距桩顶大约1.95 m处,压应力最大值出现在距桩顶大约0.94 m处; 十字梁裂缝从十字梁根部下侧开始发展,受拉钢筋屈服,受压区混凝土发生破坏,所得结论为新型基础的设计提供依据。     

钨渗铜材料力学弹性性质的实验测量与物理模型计算

钨渗铜材料是一种以钨为基体、铜为夹杂的两相复合金属材料,由于具有优异的力学性能和热、电特性而被广泛应用于军事和民用领域。采用引伸计测量器、应变测量仪、超声波仪分别测量了钨渗铜材料的力学性质,并依据钨渗铜复合材料的结构特点,把钨渗铜材料中的铜和钨分别看成为复合材料的夹杂和基体,利用Voigt模型和Reuss模型分别计算出钨渗铜材料弹性性质的上界值和下界值,利用本征应变自洽法计算钨渗铜材料的弹性性质,理论计算结果与实验结果吻合。     

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。