半舱货船局部强度计算研究

半舱货船的主尺度或结构构件的选取超过规范要求值时,需要利用有限元软件对半舱货船进行局部强度校核计算。合理模拟各种运行工况,经过计算并对比规范,证实设计方案切实可行,满足局部强度设计要求。     

基于响应面法的桥梁主桁架结构优化设计

对复杂结构进行优化设计和可靠性设计时,利用传统的设计方法可能会遇到计算量太大的困难,应用响应面法是有效地解决该问题的途径之一.文中将响应面法和有限元技术相结合,建立了桥梁主桁架的挠度、弯曲应力与结构尺寸的函数表达式,继而对主桁架进行了结构优化设计,最后对优化结果进行了有限元分析和验证.设计计算结果表明,对于桁架结构设计这类问题,响应面优化设计具有很好的应用价值.     

塔式起重机臂架优化设计

臂架是塔式起重机的主要承载受力构件,其承载能力直接影响整机的起重性能与安全;桁架是塔式起重机臂架的典型结构形式,臂架稳定性是限制桁架臂承载能力的主要力学问题之一。文中基于屈曲理论对臂架进行稳定性计算,同时通过有限元法讨论了初始缺陷系数对桁架臂最大承载能力的影响,并结合桁臂架破坏试验对其承载能力进行评估。经与试验对比,验证了有限元方法的正确性,说明设计标准中理论计算的保守性与局限性。另外,还采用有限元方法讨论了臂架主弦及腹杆规格、跨数等对臂架屈曲失稳性能的影响,其分析结果可为设计提供参考依据;采用匹配合理的主弦和腹杆截面尺寸以提高桁架式臂架的抗屈曲能力。经对塔式起重机臂架进行匹配优化设计研究,在保障结构安全的基础上,结构实现轻量化为13.5%。     

自动化码头低架桥结构屈曲和局部稳定性分析

对上海振华港口机械（集团）股份有限公司（简称上海振华港机）提出的自动化码头方案中立体分配系统中的低架桥空间桁架钢结构进行了稳定性分析．首先介绍了低架桥的结构构造,利用ANSYS软件对该空间桁架钢结构建立了有限元梁单元分析模型,通过工况载荷分析比较得到了低架桥的最不利工况和该工况下的构件受力情况．进而在考虑最不利工况的情况下,基于有限单元法对结构整体进行了弹性屈曲分析,得到了屈曲特征值和模态．并对危险构件进行了局部稳定性校核．结果表明该空间桁架钢结构具有良好的稳定性．     

桁架门式起重机主梁结构的优化设计

以起重机主梁总质量最小为目标函数,以主梁桁架构件的截面尺寸和桁架高度为设计变量,以强度、刚度为约束,应用有限元分析软件ANSYS对桁架门式起重机主梁桁架结构进行了优化设计,得到起重机结构主梁构件的主要参数.     

“双人飞天”游艺机主臂设计校核的有限元分析

目前游艺机设计校核多采用以材料力学为基础的传统计算方式,工作繁琐且任务量大。采用有限元软件ANSYS对"双人飞天"游艺机主臂承载的整体强度进行了设计复核,并与传统计算进行比较,得出两者结果基本吻合,且可精确显示局部应力的产生部位。由此阐明有限元软件用于大型游艺机构件设计复核的可行性,也验证了有限元分析是使大型游乐设施的构件设计复核更精准、高效的途径,为大型游艺机构件设计的改进和优化提供了依据。     

桁架支撑机翼布局客机的机翼质量计算

未来客机有可能采用桁架支撑机翼布局型式。针对桁架支撑机翼质量计算问题,采用基于结构有限元模型的优化方法对机翼结构尺寸进行设计,根据优化结果和经验方法估算整个桁架支撑机翼结构质量。优化设计结果表明,最大应变和发生屈曲处均位于桁架与主机翼连接处,主机翼的结构尺寸主要由应变约束决定,桁架的结构尺寸主要由屈曲约束决定。质量计算结果表明,桁架支撑机翼质量占全机质量的13.2%,与常规布局飞机机翼质量占全机质量的百分比相当。     

缆载吊机主桁架的强度及稳定性分析

主桁架是缆载吊机的主要承重部分,必须对其进行强度和稳定性计算,由于结构比较复杂,手算准确性较低,故应用有限元分析软件ANSYS进行分析.对主桁架进行有限元建模,建模主要考虑型钢的截面形状和安装方向;根据桁架的实际受力情况,分别计算各种力的大小,选取相应的系数,进行力的累加;根据实际情况,确定边界条件,对需要进行约束的自...     

桥梁检测车垂直桁架变形原因分析与实验研究

垂直桁架是桥梁检测车非常重要的受力构件,为获得某型桥梁检测车在工作过程中,垂直桁架发生玄杆局部变形的原因,对垂直桁架结构进行结构强度分析、优化和实验验证是很有必要的。建立垂直桁架的有限元模型,进行工作平台全伸和全缩不同角度工况的静强度分析。有限元结果表明:桥检车垂直桁架玄杆变形主要原因是玄杆受剪,且玄杆应力超过材料的屈服强度,最终导致玄杆变形。通过对实际样车的桁架变形部位进行应力测试试验,验证了有限元分析结果的正确性。为原结构桁架薄弱环节提出了结构改进方案。     

风电机组主轴承的设计与技术要求

介绍了风电机组主轴承中滚子尺寸、保持架结构确定的原则及套圈、保持架材料的性能要求,运用有限元分析软件对该轴承的结构及保持架的强度、刚性进行了校核计算;运用转盘轴承计算软件对轴承寿命进行了校核计算,并在此基础上完善了轴承的结构设计,消除了由于轴承结构和保持架的刚性不足造成轴承早期失效的因素。     

自动扶梯桁架参数化有限元分析方法研究

在确保自动扶梯桁架的结构强度和安全性能前提下,为了提高系列化自动扶梯桁架设计开发效率,运用有限元二次开发和Visual C++以及数据接口技术,根据不同的设计、制造和检验要求,研究了不同参数情况下自动扶梯桁架的结构设计特点和强度特性,分析了边界载荷最大化桁架强度特点。研究结果表明,运用自动扶梯参数化有限元分析平台,用户只需输入参数,通过自动建模就可计算得到系列化桁架的结构强度结果,大大简化了分析过程,提高了分析效率。     

起重机超静定杆系结构弹性稳定分析中的有限元误判与应对

运用精确有限元理论的单元刚度矩阵来分析桁架结构的稳定性问题,推导了桁架结构临界失稳的判别式.结合判别式从理论上阐述了结构发生失稳的2种不同类型,并解释了有限元软件分析超静定桁架结构稳定性出现误判的原因.通过对有限元方法求解稳定问题的实质和过程进行分析,提出了解决有限元软件误判的方法,运用单元撤换法处理局部失稳后的系统模型,更准确地评估结构稳定性承载能力.利用基于ANSYS软件二次开发程序,改进了应用有限元软件分析超静定结构稳定性的方法,以获取超静定杆系结构真实的临界失稳载荷.     

网状可展开天线两种网面成形方式分析

网状可展开天线的关键特性之一是天线反射面的成形方式,它体现了天线的主要特点,决定了天线的性能与应用。文中分别就径向肋天线与周边桁架天线两种成形方式的面精度、质量、面精度调整及在轨的稳定性等关键特性作了较深入的分析与讨论。     

基于ANSYS的浮空器组阵结构屈曲分析及优化设计

针对空间太阳能电站地面演示系统,提出了一种空间大型浮空器组阵结构,利用ANSYS有限元软件建立其桁架结构的三维模型并进行结构屈曲分析,判断桁架结构的稳定性.以第1阶临界屈曲载荷为约束条件,对桁架梁截面的型材进行尺寸结构优化.通过响应曲面分析和多目标遗传优化算法找到设计优化点,使优化后的桁架结构在保证结构稳定的前提下实现...     

Linearized homogeneous constraints in structural design

Properties of the linearized truss optimization problem are presented. It is shown that since the nodal displacements and member stresses are special homogeneous functions in the design variables, the linearized constraints have interesting and useful properties. The nature of the linearized structural problem in the cross-sectional and compliance design spaces are evaluated and compared. The theory is illustrated with examples from the classical three-bar truss problem.     

Multivariate Rational Response Surface Approximation of Nodal Displacements of Truss Structures

Polynomial-basis response surface method has some shortcomings for truss structures in structural optimization,concluding the low fitting accuracy and the great computational effort. Based on the theory of approximation, a response surface method based on Multivariate Rational Function basis(MRRSM) is proposed. In order to further reduce the computational workload of MRRSM, focusing on the law between the cross-sectional area and the nodal displacements of truss structure, a conjecture that the determinant of the stiffness matrix and the corresponding elements of adjoint matrix involved in displacement determination are polynomials with the same order as their respective matrices, each term of which is the product of cross-sectional areas, is proposed. The conjecture is proved theoretically for statically determinate truss structure, and is shown corrected by a large number of statically indeterminate truss structures. The theoretical analysis and a large number of numerical examples show that MRRSM has a high fitting accuracy and less computational effort. Efficiency of the structural optimization of truss structures would be enhanced.     

杆系结构鲁棒性应变能敏感度分析及试验

为研究结构鲁棒性动态分析方法,进行了理论分析、数值模拟和破坏性模型试验。结合平面悬臂桁架和六角星型穹顶算例,利用应变能敏感度法分析了杆系结构鲁棒性。基于杆件移除法讨论了结构应变能和应变能敏感度对结构破坏特征的影响,并同鲁棒性应力变化率评价法进行了对比。结果表明:应变能敏感度法能动态地反映杆系结构鲁棒性变化、预测结构稳定极限荷载、识别结构破坏模态及评价杆件易损性;尽管支座压杆、环向拉杆对应变能敏感度的影响比中心压杆小,但可能引起结构整体倾覆和中心压杆强度破坏;工程应用中应在杆件重要性分析和结构破坏模态识别基础上采用应变能敏感度法评价结构鲁棒性。     

Differentiating damage effects in a structural component from the time response

This paper proposes an approach to differentiate the effect of local anomalies on the different load-resisting capacities of a structural component made of elastic isotropic material. The sensitivities of structural dynamic response with respect to different damage indices are derived. They are then used in a time-domain sensitivity-based algorithm for model updating using a gradient-based approach. A planar frame structure is studied in the numerical simulation. Results show that the proposed method can effectively locate and quantify the different types of damage effects, and the proposed method is insensitive to measurement noise. Laboratory verification was performed with a three-dimensional truss structure with the identified results clearly showing how much a local physical damage can change the different physical parameters that lead to the load-resisting capacities of a structural component.     

空间太阳望远镜镜筒桁架的优化

空间望远镜的镜筒桁架结构优化以构件总质量等于常数为约束条件,以横向摆振频率最高为优化目标。优化分两步进行:首先以瑞雷方法和简化模型为基础,在较大范围内对可能的模型进行筛选,得出桁架分层数和每层斜杆数的最优解;然后用ANSYS软件对桁架杆、梁截面参数进行优化,得到比较满意的结果。此方法也适用对其他类似的筒状桁架的优化。     

基于模糊因子法的模糊智能桁架结构动力特性分析

研究了模糊参数压电智能桁架结构的动力特性分析问题。在压电主动杆和被动杆的物理参数和几何尺寸 同时具有模糊性时,利用模糊因子法建立了结构刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的瑞利商表达式出发,利用区间 运算推导出结构特征值模糊变量的计算表达式。通过算例分析了模糊智能桁架结构参数的模糊性对其动力特性的 影响,并验证了本文方法的合理性与可行性。