轻载长悬臂桁架结构的优化设计

以轻载长悬臂桁架为研究对象,分析其受力特征,建立以结构总质量为优化目标,以结构强度、刚度、局部稳定性等为约束条件的数学优化模型;通过Design Exploration工具对局部求解区间内的弦杆与腹杆外径寻优求解,得到相同结构、不同载荷条件下的优化解及灵敏度分析图,结果表明:增大弦杆外径可有效提高桁架整体结构强度和刚度,但腹杆对结构刚度和强度的影响效果较复杂,该结论对结构改进与类似结构设计具有一定的指导意义.最后对优化求解后的桁架结构进行有限元分析,由最大组合应力云图和总变形云图可知,优化后的桁架能满足设计要求且结构材料得到了充分利用,该设计方法较传统设计方法效率更高、设计结果更合理.     

桁架结构拓扑优化的功极射法及其全局收敛性

功—重量分配准则是严格按照不等式Kuhn-Tucker的条件极值理论推导得到的。它说明,在功约束下对于节点受外力载荷作用的桁架结构,各分结构重量应按其承担外力功的大小来正比分配,才能达到最优。该准则能识别不承受外载荷的杆单元,适合用于桁架结构的拓扑优化。功极射法是利用功—重量分配准则以及设计变量的等比变换与功函数一阶偏导数所存在的特定关系构造的,它包括三个基本步骤,即确定当前乘子、求解功准则方程组和做射线步。由功—重量分配准则所导出的单元删除准则,是结合各杆承担功的比例以及相对于最大应力绝对值的应力偏差大小作为是否删除单元的判据。综合运用位移虚功法与矩阵位移法讨论设计变量的等比变换对求解式谱半径的影响,证明功极射法所用的迭代求解式具有全局收敛性,并用三杆桁架结构的解析实例加以验证。多工况下三杆和十杆桁架结构的算例表明,功极射法可有效地用于桁架结构的拓扑优化。     

基于ANSYS的杆系结构静力分析

杆系结构是指由细长杆件结构构成的结构系统。杆件的弯曲刚度较小,弯曲产生的盈利和轴向应力相比较小,杆件变形主要是轴向拉伸和压缩变形。对于这类问题,有限元模型可以利用杆单元（LINK）来解决。本文通过引用对三角桁架的静力分析,用材料力学的知识求解内力,再通过ANSYS求解,证实ANSYS的优势和广泛应用。     

虚功准则法在结构优化设计中的改进

虚功准则法是理性准则法,在结构优化设计中应用非常广泛,但以前对其求解时均忽略站构的自重及惯性载荷,导致虚功准则法准则不准,站果不优,所以本文基于有限元法以桁架站构为例推导考虑自重及惯性载荷的虚功准则法方程组,并优化迭代求解公式。     

考虑翼缘横向弯曲的波纹腹板梁弯曲特性研究

波纹腹板工字钢梁是一种新型的梁结构形式,在面内载荷作用下,这种结构的翼缘会产生横向弯曲作用,导致翼缘弯曲应力复杂化。根据Abbas的横向弯曲理论,求解了面内集中载荷作用下、正弦波纹腹板工字钢简支梁的翼缘横向弯曲应力的解析式,给出了相同条件下其它波形的波纹腹板梁结构的弯曲应力的求解策略,采用有限元技术验证了提出的公式和方法,之后讨论了载荷移动时翼缘总弯曲应力的特性,提出"弯曲强度计算时必须考虑翼缘横向弯曲的作用,但在结构疲劳性能分析时可以忽略其新增的循环载荷的影响"的结论。     

螺母外形结构对螺栓疲劳强度的影响

应用有限元方法分析螺栓根部轴向应力分布情况,研究由接触载荷所产生的局部弯曲应力对螺栓疲劳强度的影响,在此基础上提出采用新型螺母提高螺栓疲劳强度的方法。     

计及二阶效应的一种桁架臂几何非线性方法

基于二阶效应,运用微分方程法建立承受横向均布载荷压杆在变形位置后的微分方程,将微分方程分解为均承受轴向压力的正弦曲线和二次抛物线曲线的叠加,把变形方程变换成以待定几何参数表达的形式,根据边界条件和平衡条件求解承受横向均布载荷的压杆挠度计算公式;采用该方法对等截面空间桁架臂进行挠度变形分析,并将所求结果与有限元软件ANSYS和ABAQUS非线性分析结果进行对比分析,对比结果验证了所提出方法的可行性与实用性。     

机载电子设备机箱的结构动态分析

本文采用有限元方法对机箱在飞机最大惯性载荷情况下的强度和刚度进行计算分析,确定机箱结构的应力分布和动态特性,找出薄弱环节,为减轻机箱的质量和缩短尺寸提供理论依据。最后,将实验测试结果同分析结果进行对比,以验证计算结果的正确性。     

基于等效结构应力的地铁车辆车体疲劳寿命分析

针对已经服役铁路车辆疲劳寿命问题,以某铝合金地铁中间车为研究对象,基于ASME标准的等效结构应力法对该铝合金中间车进行疲劳强度分析。确定了车体的垂向、纵向以及横向的疲劳载荷,并对比了三种疲劳载荷工况下车体的最大和最小主应力,结果均满足要求。最后基于EN12663标准对应力区域最大的两条焊缝进行疲劳寿命评估,结果表明：地铁铝合金车体结构满足EN12663标准对于疲劳寿命的要求,焊缝抗疲劳性能达标。     

波纹腹板工字钢梁翼缘横向弯曲应力研究

波纹腹板工字钢梁是一种经济高效的新型梁结构形式,由于腹板波形的存在,该结构除了承,整体弯曲作用之外,还承受翼缘横向弯曲作用.针对正弦波纹腹板工字钢梁结构,建立了承受面内集中载荷作用下正弦波纹腹板工字钢简支梁的横向弯曲应力求解方程,并给出了采用其他波形的相似结构横向弯曲应力的可行计算方法,最后对翼缘横向弯曲的影响因素以及翼缘横向弯曲与梁整体弯曲之间的关系进行研究.