零弯矩型自由曲面结构找形方法

为获得受力合理且形式丰富的自由曲面结构,借鉴传统模型试验找形法的原理,提出基于动力松弛法和局部线性化法的零弯矩型自由曲面结构数值找形方法.该方法利用了零弯矩型薄壳结构与相同荷载与边界条件下的柔性膜结构具有相同形状的性质,通过膜结构来实现自由曲面结构的找形.首先采用动力松弛法确定柔性结构在不同驱动力作用下的平衡构形;然后利用局部线性化方法调整结构初始参数,实现对结构形状的精确调控,以满足建筑设计对控制点坐标的要求.利用所提方法分别对逆吊型、充气型和张拉型自由曲面进行了数值模拟分析.通过对Isler逆吊试验模型的模拟,并与实际模型的3D扫描结果进行比较,验证了方法的精确性;通过对一充气型自由曲面的模拟,证明通过多区域分步控制可实现复杂造型结构的多点精确控制;通过对一找形后的张拉型自由曲面结构进行受力分析,证明采用本文方法可获得受力合理的纯压结构.研究表明,本文方法的计算效率更高,适用范围更广,有助于实现建筑与结构设计的协调统一.     

Improvement for design of beam structures in large vibrating screen considering bending and random vibration

Demand for large vibrating screen is huge in the mineral processing industry. As bending and random vibration are not considered in a traditional design method for beam structures of a large vibrating screen, fatigue damage occurs frequently to affect the screening performance. This work aims to conduct a systematic mechanics analysis of the beam structures and improve the design method. Total motion of a beam structure in screening process can be decomposed into the traditional followed rigid translation(FRT), bending vibration(BV) and axial linear-distributed random rigid translation(ALRRT) excited by the side-plates. When treated as a generalized single-degree-of-freedom(SDOF) elastic system analytically, the BV can be solved by the Rayleigh's method. Stochastic analysis for random process is conducted for the detailed ALRRT calculation. Expressions for the mechanics property, namely, the shearing force and bending-moment with respect to BV and ALRRT, are derived, respectively. Experimental and numerical investigations demonstrate that the largest BV exists at the beam center and can be nearly ignored in comparison with the FRT during a simplified engineering design. With the BV and FRT considered, the mechanics property accords well with the practical situation with the maximum error of 6.33%, which is less than that obtained by traditional method.     

抑制汽车纵梁弯曲回弹的弯曲模改进设计

汽车纵梁是一种形状和尺寸都比较大的冲压件,弯曲成形难度大且回弹不易控制。通过对U形件工艺和模具加工的分析,提出了解决回弹的工艺方法及可控制回弹的弯曲模改进设计,使汽车纵梁弯曲成形后的质量有了较大的提高,从而消除了由于产生回弹使零件侧壁的孔位与底部尺寸超差而影响纵梁装配等问题。     

基于增量控制的型材拉弯轨迹设计及有限元仿真

根据型材拉弯设备结构和成形工况,将夹钳加载量等效为拉伸缸沿转臂的拉伸量和转臂的转角,并提出了一种基于增量控制的型材拉弯轨迹设计方法。通过沿轴线方向将型材目标形状划分成多个成形段,并求解出每个成形段对应的拉伸增量和转角增量,实现型材拉弯成形中加载量的独立分配与控制。以轨道车辆车顶乙形不锈钢弯梁作为研究对象,建立了一种基于连接器单元的型材拉弯有限元模型,并将计算得到的加载增量应用于工件成形效果仿真中,实现了拉弯轨迹的参数化调控。根据仿真结果中工件的形状误差与表面翘曲量分析了拉弯缺陷的成因,并对拉弯轨迹进行了针对性的修正,提升了工件成形效果。采用修正后的拉弯轨迹进行工件成形试验,仿真结果与试验结果相吻合。     

基础隔震层附加黏滞阻尼器结构优化设计方法

为合理有效地进行基础隔震结构隔震层黏滞阻尼器设计,提出一种根据隔震层位移和剪力设计侧重需求确定阻尼器参数的优化设计方法.针对隔震层设置黏滞阻尼器的基础隔震结构建立地震能量平衡方程,给出由地震结束时刻总输入能量预测隔震层最大位移与总剪力系数的简易方法,并利用动力时程分析验证预测法的准确性,结果表明阻尼器附加阻尼比越大则预...     

火灾中网架结构受力分析与设计方法

以典型大跨度平板网架结构为研究对象,基于火灾下网架结构受力性能的有限元分析方法和原理,通过大量数值计算,分析火灾高温作用下结构的整体变形和受力性能,揭示此类结构抗火受力性能的主要影响因素,给出典型跨度网架结构各种不同参数下的火灾临界温度设计值.在拟夹层板设计方法基础上进行理论与数值分析,获得了火灾下计算网架结构最大位移值的简化计算方法--修正拟夹层板法.在适用范围内,该法可简便算出火灾下网架结构的最大变形值.     

部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能研究

为研究部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能,对2个两跨部分充填混凝土钢箱连续梁和1个空钢箱连续梁试件进行了静力试验研究,获得了试验梁变形发展、截面应变发展、破坏特征等方面试验数据.试验结果表明,部分充填混凝土连续钢箱试验梁的极限承载力是钢箱连续试验梁的1.9倍,延性也增加了大约5倍.提出了部分充填混凝土钢箱连续梁截面抗弯强度计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.利用计算公式对连续梁截面强度影响的主要参数进行了分析,表明增大受拉区钢箱翼板厚度,对于提高梁的抗弯承载能力效率最高.     

腐蚀环境下再生混凝土结构耐久性设计研究

为推广耐久性设计在再生混凝土结构工程设计中的应用,在考虑再生粗骨料来源的复杂性和再生混凝土初始损伤的影响基础上,结合近年来我国再生混凝土结构相关研究与应用成果,根据普通混凝土结构耐久性设计原则,分析研究腐蚀环境条件下再生混凝土结构的耐久性设计问题,然后确立腐蚀环境条件下再生混凝土结构耐久性设计的基本方法。结果表明:在再生混凝土与普通混凝土强度等级相同的情况下,当30%再生粗骨料取代率≤50%及再生粗骨料取代率50%时,钢筋保护层厚度应适当分别增加3 mm和5 mm,而再生混凝土养护时间应适当分别延长24 h和48 h。     

预应力超静定结构设计方法的改进

针对目前预应力超静定结构设计方法中存在的不足,结合荷载平衡法与"预应力度法"各自的优点,提出了适合各类抗裂要求的预应力超静定结构的统一设计公式.该公式建立在满足构件抗裂要求的基础之上,考虑了预应力引起的次弯矩的影响以及预应力沿预应力筋长度方向发生变化的影响.利用该公式确定预应力筋量时,计算量小,一般无需返工重算,尤其适合于超静定结构中采用曲线布筋的一般情况.     

高层建筑结构方案设计的知识发现方法

为较好地解决高层建筑结构方案设计阶段知识发现问题,突破知识获取“瓶颈”.针对信息系统为连续属性的情况,提出了基于粗糙集理论的高层建筑结构方案设计的知识发现方法.通过模糊隶属函数将连续属性值表示成模糊值,利用区分矩阵删除冗余条件属性,通过m ax{|posCi(D)|}值的计算,考查各条件属性对决策分类的重要性,选择涵盖最多决策分类对象的属性为分枝结点,便可得到一棵与最小决策规则集对应的决策树,从而导出决策规则.最后给出一个应用实例.     

驳接式玻璃板面内受剪承载性能有限元分析

针对国内兴起的驳接式玻璃板的抗剪承载力进行了有限元分析。着重研究了两种类型的驳接件—空心和实心驳接件,以及对两种支承方式—接触支承和偏心支承下玻璃板受力性能的特点进行了分析。研究表明:玻璃板在面内剪力作用下的破坏形式是局部受压破坏。分析了不同参数对玻璃板最大应力的影响,对面外受弯和面内受剪情况下的最大应力的控制因素进行了比较,为制定规范公式提供了依据。     

一种多工况下桁架结构的拓扑优化设计方法

论文提出了一种桁架结构在多工况作用下满足平衡条件的拓扑优化设计方法。在该方法中,以杆件内力为设计变量,结构重量为目标函数,将拓扑优化模型描述为一个非光滑的数学规划问题,而后通过变量代换将其转化为光滑的非线性规划问题,进而将原问题的解转化为几个线性规划问题的解。方法保证得到两工况下的精确最优解,多工况(大于等于3)下的近似最优解。几个工程算例结果说明了该方法的合理性与有效性。     

大规格弯曲薄壁塑件注射成型浇注系统设计

以汽车裙边塑件为例,分析了大规格弯曲薄壁塑件的结构和成型性能特点,然后将浇注系统设定为圆柱体内的塑料熔体流动,其它非圆截面浇注系统采用形状因子等效,并通过数值模拟,获得熔接痕位置及锁模力、进浇口压力的变化曲线。在此基础上,对浇注系统进行改进,有效控制了熔接痕的大小和位置。     

Flexural Fatigue Behavior of Layered Hybrid Fiber Reinforced Concrete

In order to obtain the fatigue life of layered hybrid fiber reinforced concrete （LHFRC） at different stress levels, flexural fatigue tests were carried out on specimens. The relation between fatigue lives and stress levels was simulated using the two-parameter Weibull distribution. Furthermore, both single- logarithmic and double-logarithmic regressive equations of various reliabilities were derived. It is evident that LHFRC gets the advantage of longer fatigue life over common concrete.     

新型可拆卸式钢-UHPC组合板的抗弯性能

为探究钢-薄层超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)轻型组合桥面体系在局部轮载下的抗弯性能,设计并开展了4块基于高强螺栓连接的可拆卸式钢-UHPC组合板的四点弯曲试验,研究了钢板类型、抗剪连接件间距对可拆卸式钢-UHPC组合板的破坏模式、荷载-挠度曲线、界面相对滑移、裂缝宽度、截面应变分布等影响规律,研究结果表明：在正弯矩荷载作用下,采用Q355钢板的组合板的破坏模式为高强螺栓被剪断,而采用负泊松比(negative Poisson’s ratio, NPR)钢板的组合板的破坏模式为部分高强螺栓被剪断、部分预埋带垫加长螺母被拔出、UHPC板由于失稳大面积压溃等;在相同的高强螺栓间距下,采用NPR钢板的组合板的板端相对滑移较小,说明NPR钢板有效延缓并限制了钢板与UHPC板的相对滑移,从而提升两者的协同变形能力,继而提高组合板的抗弯刚度及承载力等;由截面应变分析可知,由于NPR钢板的负泊松比效应、高刚度、高屈服强度,整个加载过程NPR钢板与底部UHPC层的拉应变保持着应变协调性,随着荷载的增大截面塑性中和轴的上移幅度可忽略不计。因此,...     

基于自适应响应面法的车身结构轻量化设计

依据现代设计理论和方法,对在承受顶部加压工况下的乘用车的车身结构进行轻量化设计。在车身结构轻量化设计过程中,采用正交实验设计进行样本取样,根据所得样本数据,利用移动最小二乘法构建回归模型,同时为了避免传统响应面法完全依赖于最开始选定的实验点的问题,而选取自适应响应面法为优化手段。利用HyperStudy软件进行优化求解,得到优化后的部件厚度分别为2.0、1.2、1.7、0.5 mm。通过验证,在保证车身顶部安全性能不损失的前提下,使得部件总质量降低了2.23%。     

Differential amplification method for flow structures analysis of centrifugal pump between design and off-design points

Journal of Central South University - The three-dimensional internal flow field of centrifugal pump is complex and variable with design parameters and operation conditions. The post-processing...     

Flexural Strength and Behavior of Polypropylene Fiber Reinforced Concrete Beams

The strength and deformation characteristics of polypropylene fiber reinforced concrete ( PFRC) beams were investigated by four-point bending procedures in this paper. Two kinds of polypropylene fibers with different fiber contents (0.2% , 0.5% , 1.0% and 1.5% ) by volume were used in, the beam, which measured 100 × 100 mm with a span of 300 mm. It was found that the strength of the reinforced concrete beams was significantly decreased, whereas the flexural toughness was improved, compared to those unreinforced concrete beams. Geometry properties and volume contents of polypropylene fiber were considered to be important factors for improving the flexural toughness. Moreover, the composite mechanism between polypropylene fiber and concrete was analyzed and discussed.     

采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的抗弯性能

为提高钢-UHPC组合结构的延性,本文提出一种采用装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板。设计并完成了不同抗剪连接程度的组合板的抗弯性能试验,分析了组合板试件破坏形态、极限承载力、刚度、裂缝发展规律和板端滑移,并与采用焊接栓钉的钢-UHPC组合板进行了对比分析,讨论了组合板试件的可拆卸性,最后对其极限抗弯承载力和抗弯刚度进行了理论分析并推导了计算公式。结果表明：装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板破坏模式为纵向水平剪切黏结破坏;降低栓钉间距能提高组合板的协同变形能力,从而提高组合板结构的极限承载力、弹塑性阶段的刚度和裂缝控制能力;与采用焊接栓钉连接的钢-UHPC组合板对比,其在发生较大变形的情况下钢板和UHPC板仍然可较容易地拆卸分离;推导了装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板的极限承载力计算方法和抗弯刚度计算公式,提出了抗弯刚度计算时应对UHPC板高度进行折减,折减系数(β_U)在正常使用阶段建议为0.85,理论计算结果与试验结果吻合良好。本文研究成果可为采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的设计和应用提供理论依据。     

计算弯曲变形的几何法

弯曲变形问题本质上是几何问题,即杆轴线上任意点的位移都可以视为由起点处横截面的转角和杆的弯曲导致的。基于此来找出位移与微段杆弯曲、起点处横截面的转角的关系式,引入弯曲变形与内力的关系式,从而将杆的位移表示成杆的弯曲和旋转。该方法可以拓展到任意形状杆件的平面弯曲变形的计算,且对比传统方法更具一般性;而且在增加初参数的情况下,该方法可以分析超静定杆件的弯曲变形问题。通过两个求解杆弯曲位移方程的算例,验证了该方法的正确性。