确定桥墩墩基刚度的特征值解析法

本文以重力桥的墩基为对象,以能量法为基础,提出了一种确定墩基三维刚度的特征值解析方法;该方法通过对桥面加卸载两种状态下的特征值测量与解析,确定了墩基等效质量及刚度。通过特征值的试验检测,证明了该方法的正确性及其在桥墩检测与病害诊断中的实用价值。     

满足刚度约束的筒形机身防火墙结构设计研究

通用飞机机身防火墙结构用于隔离发动机舱与驾驶舱,当结构发生变形时,必须保证防火墙结构不与发动机等重要组件发生空间干涉.为满足防火墙结构苛刻的设计要求,以某筒形机身结构为研究对象,通过分析增压工况下结构的整体刚度/强度特性,确定防火墙结构的变形特性,并在不满足结构刚度约束的条件下,对防火墙结构进行了尺寸及布局设计.结果表...     

基于模态应变能的接触刚度识别方法

由于模态应变能对结构局部变形敏感,因而在以螺栓连接结构为代表装配结构中,预紧力变化对接触刚度和结构固有特性的影响可以采用模态应变能的方法进行分析,据此提出基于模态应变能的接触刚度识别方法,提高粗糙表面接触刚度识别的精度。以螺栓连接的T型块试验台为例,通过测试不同螺栓预紧力下结构前3阶固有频率,并采用薄层单元等效粗糙表面接触特性;考虑结构各阶模态应变能权重,进行了接触刚度识别和识别误差分析。研究结果表明,各阶模态应变能权重随着接触刚度或螺栓预紧力变化可能呈现不同的趋势,导致基于单阶模态的接触刚度识别结果之间存在较大差异;基于模态应变能的接触刚度识别方法由于综合考虑各阶模态的权重,反映了各阶固有频率的总体变化趋势;随着螺栓预紧力增大,接触刚度总体非线性增加,接触刚度识别误差总体下降。所提出的基于模态应变能的接触刚度识别方法,建立了螺栓连接结构中预紧力变量、粗糙表面接触刚度和模态固有频率耦合机制,为粗糙表面接触刚度建模提供了一种精确的识别方法。     

Weber能量法求裂纹齿轮轴的啮合刚度

在进行齿轮相关的分析时常用有限元法和集中质量法,对集中质量法分析裂纹齿轮时需要的刚度参数进行计算.不同于传统的梯形、矩形等齿型简化算法,Weber能量法可以直接加入裂纹因素进行不规则轮齿的刚度计算,避免了简化环节带来的计算误差.下文以齿轮轴为研究对象,首先用Matlab对轴段进行有限元分析得出轴的变形状态,并结合有限元...     

基于非线性刚度拟合的车窗系统约束分析与建模

高速工况下,外加气动载荷导致汽车密封性能下降,振动与噪声加剧。为研究高速流固耦合效应下车窗密封性能,必须建立车窗系统模型。然而,由于车窗密封采用超弹性橡胶材料,且具有非规则几何截面,同时密封系统与车窗玻璃还存在复杂的接触作用,因此建立车窗系统约束模型较为困难,导致进一步的整体车窗密封系统分析、优化难以实现。从功能等效原理出发,计入玻璃厚度,基于密封条唇边压缩负荷试验数据,将分步实测的单侧唇边压缩负荷合成为具有等价同步作用的双侧压缩负荷,并拟合为非线性刚度,以此将导槽-玻璃复杂作用等效为变刚度弹性密封约束。以某车型前窗为例,基于该方法建立车窗系统模型,并计算其受集中载荷作用的玻璃位移。定量分析结果与静结构试验数据符合良好,表明基于非线性刚度拟合的车窗系统建模的有效性,可支持面向高速工况的密封优化设计。     

用压电元件实时监测与识别板件结构约束刚度的变化

动力系统在运行过程中中，会产生诸如绪构约束的松驰，内部裂纹的出现等问题，这些问题会引起结构动态的变化。将压压电陶瓷片布置在结构表面，可以监测其动态特征及其变化，进一步辅以计算机人工神经网络技术，可以识别引起结构动态变化的原因和约束松驰的位置。     

新型过约束2-UPS+2-RPU并联机构的刚度分析

提出一种新型过约束2-UPS+2-RPU并联机构,该机构的2个RPU分支一共提供了4个约束,但由于机构运动副的特殊布置,其中的2个约束为过约束。首先,基于螺旋理论分析该机构中存在的约束反力,建立该机构的速度约束方程,并基于此分析该机构的自由度。其次,建立该机构的几何约束方程,利用解析矢量法求得机构位置逆解方程。随后,基于计算杆件变形方法及小变形叠加原理,分析各杆在支链约束力螺旋作用下产生的弹性变形,并定义了分支约束力螺旋系刚度矩阵。最后,建立机构的动平台位姿变化与外载荷关系,进而得到机构的整体柔度、刚度矩阵。得出约束力/矩对这类少自由过约束机构的刚度和变形影响很大且其弹性变形主要产生在约束力/矩轴线方向。     

欠约束绳牵引并联机构刚度性能分析与优化设计

为了提高欠约束绳牵引并联机构的刚度性能,研究了一种以刚度为基础的优化方法。首先,通过静力学方程对机构进行受力分析,通过引入线矢量和微分变换公式推导出机构的静态刚度模型;其次,定义两个设计变量,以机构的工作空间、刚度的全域均值、刚度的全域波动性为优化目标,研究其变化规律;最后,使用理想点法对多个目标进行优化并对目标函数进行归一化处理,得到了最优的结构参数。     

复杂多边形蜂窝结构等效弯曲刚度研究

研究了一种复杂多边形蜂窝结构的等效弯曲刚度。将蜂窝结构简化为正交异性薄板,首先计算薄板在均布弯矩载荷下的变形能,同时利用载荷平衡条件计算蜂窝各胞壁变形能之和,然后利用能量等效原理得到蜂窝结构等效弯曲刚度的解析表达式。蜂窝结构等效弯曲刚度随胞壁夹角及长度的变化非常明显,两正交方向的耦合弯曲刚度会随着胞壁夹角及长度的变化出现反转,等效弯曲刚度的绝对值会随着胞壁高度及厚度的增大而增大。最后利用有限元分析结果反推了蜂窝结构的等效弯曲刚度,验证了理论分析方法的正确性。     

滚珠丝杠-螺母副结合部轴向动态特性参数测试与分析

为了获得滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态特性参数,建立了滚珠丝杠-螺母副滚动结合面轴向动力学参数识别模型并研发了测试平台,分析了不同丝杠结构尺寸参数对丝杠轴向动态刚度的影响规律。实验结果表明,丝杠直径、导程、螺旋升角、工作圈数的增大均可提高其轴向动态刚度,而丝杠装配过程中的预拉伸所产生的轴向应变量会减小丝杠结合面轴向动态刚度。最后建立了滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态刚度神经网络预测模型,预测结果表明计算刚度与实测值相差不超过8%。     

刚架拱桥病害与损伤识别的动力学研究

从动力学角度研究刚架拱桥典型病害的机理与损伤识别方法,对多座有病害的刚架拱桥进行了振动测试与分析。利用基于环境激励的模态试验技术和振动响应分析获取了刚架拱桥的实际模态参数和主要振动形式。在此基础上通过有限元分析探讨刚架拱桥的动力特性参数和结构损伤之间的关系,提取了对损伤敏感的动力特征参数。研究结果表明:桥面扭转振动是造成桥面裂缝的主要因素之一;桥面一阶扭转振型的频率对横向联系体系的刚度变化非常敏感,可以作为反映结构损伤程度的特征参数。     

基于PPTSVD的桥梁移动荷载识别

为了改进时域法(time domain method,简称TDM)识别桥面移动荷载时存在的识别精度受测量噪声、响应类型及数量影响较大等缺陷,在截断奇异值分解(truncated singular value decomposition,简称TSVD)的基础上,提出了基于分段多项式截断奇异值分解(piecewise polynomial truncated singular value decomposition,简称PPTSVD)识别桥梁移动荷载。采用简化欧拉梁模型,由反演车辆荷载作用下桥梁的弯矩响应和加速度响应识别桥面移动荷载,得到了不同噪声水平下TDM,TSVD与PPTSVD的识别结果。研究结果表明,与采用奇异值分解(singular value decomposition,简称SVD)进行常规降噪的TDM相比,采用TSVD识别移动荷载在识别精度和抗噪性能方面均有一定提高,且由TSVD改进的PPTSVD识别方法较前两种方法具有更加明显的优势;PPTSVD识别精度高、识别结果受响应类型及响应组合影响较小且具有良好的鲁棒性,更适用于桥梁移动荷载的现场识别。     

桥墩安全防护设施碰撞模拟研究

总结了船桥碰撞分析的有限元计算基本理论框架,运用非线性有限元技术建立了船舶与桥墩的有限元碰撞模型。利用流固耦合的方法,分别分析了有无防护设施的桥墩在船舶碰撞时的能量转化、碰撞力时程变化,并对比了有无防护设施的桥墩受力情况,实现了船与桥墩、船与桥墩防护设施碰撞过程的数值模拟。     

基于模态实验的螺栓结合部动刚度识别方法

采用LMS Test.Lab对螺栓结合部进行模态实验分析,获得了系统的六阶固有频率和振型,为有限元仿真中模态分析做参照。利用ANSYS Workbench对有限元模型中弹簧的参数进行设置并进行模态分析,计算出六阶振型和固有频率。对比仿真计算的结果和实验测得的结果,识别出螺栓结合部的动刚度。通过对比螺栓预紧力矩为55N·m时识别结果和实验测试的结果(误差在10%以内),证明了该方法的正确性。本识别方法精度高,识别过程简单,为机械结构中螺栓结合部动刚度的求解提供了一种思路。     

柔性石墨纸轧机动刚度薄弱部位辨识与优化

借助谐响应分析辨识出柔性石墨纸轧机动刚度的薄弱环节,并利用灵敏度分析方法建立该环节的优化数学模型,进而实现对整机动刚度的提升。通过对各部件刚度提升前后的柔性石墨纸轧机进行模态分析,并对比各部件对整机固有频率的影响,辨识出薄弱部位为底座,故以底座为优化对象;将牌坊Y向共振频率对底座尺寸的灵敏度曲线拟合得出优化目标函数,以Y向共振频率为优化目标,质量为约束条件建立优化方程并求解;对比优化前后整机的动刚度,得出:在质量不增加的情况下,整机薄弱频率提升了24.1%,Y向振幅降低了15.9%。为提高优化效率提供了理论依据和参考。     

节流调速动态刚度分析

论述和分析了三种液压节流调速方法问题,从而得到这三种回路速度的动态刚性特性。三种调速回路在刚性影响下的应用场合。     

螺旋弹簧横向静刚度计算及动刚度频变分析

为探究等截面圆柱形螺旋压缩弹簧横向静刚度及动刚度特性,建立弹簧离散模型,进行有限元分析.静载下,修正Krettek刚度公式,使其兼顾弹簧受载端的垂向压缩量和横向位移量等因素对横向静刚度的影响.动载下,进行频变分析,绘制横向动刚度随激励频率变化曲线.结果表明:横向动刚度随激励频率的提高呈波动上升的趋势;可以通过改变横向激...     

机床整机动刚度薄弱环节辨识与优化方法研究

提出一种机床整机动态分析指导薄弱部件改进的优化思路,即通过对机床整机的动刚度进行分析,辨识出不同激振频率下整机中的薄弱环节,明确优化目标,提高优化效率。利用ANSYS Workbench软件对一种卧式加工中心进行谐响应分析和模态分析,辨识出立柱是整机x向和z向动刚度的最薄弱环节。以立柱结构为优化对象,运用灵敏度分析法计算出立柱质量和固有频率对各个壁板的灵敏度。以立柱固有频率为优化目标,立柱质量为约束条件,建立优化方程。利用Matlab软件求解该方程,得到立柱的优化结果。通过谐响应分析得到优化后机床整机的动刚度,结果表明,优化后立柱在质量不增加的情况下,整机在x向和z向的最大共振峰值降低约6.5%,相应的共振频率提高约10%。     

推力电磁轴承的动态承载能力与动刚度计算

从工程设计的实用角度对两种类型的推力电磁轴承动态承载能力和动刚度作了进一步研究,并给出了两个实际工程设计计算例子。结果表明,该研究结果克服了前人的不足之处,可以方便地应用于实际工程设计。