偏心轴向作用下杆件的稳态响应计算

偏心受力杆在工程中随处可见,其应力和强度计算直接关乎到它们的工作可靠性,尤其是动态应力计算更为关键。利用线弹性动力学理论研究了偏心受力杆件在稳态力作用下的弯曲正应力和轴向正应力的计算问题,给出了解析表达式,并通过数值算例计算了杆件不同截面处弯曲正应力幅度和轴向正应力幅度随扰动频率的变化规律,理论分析和数值算例结果表明,杆件中最大弯曲正应力幅度和轴向应力幅度的大小受扰动频率的影响较为明显,这与相应的静态问题分析是完全不同的,分析和结论对于偏心压杆的动态可靠性设计有一定参考意义。     

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。     

不同连接形式桁架结构的有限元分析

1问题的提出 工程结构桁架铰接、铆接与焊接这3种不同连接形式如图1所示。 假设一平面桁架,该桁架节点编号、杆件编号及约束条件如图2所示,各杆均为圆形截面,直径为10mm,长为200mm,在节点2作用一大小为1000N的向下集中力。对此桁架各节点处分别为铰接、铆接与焊接这3种不同连接形式时进行有限元分析。     

无斜杆起重臂的计算

无斜杆起重臂的平面桁架(图134)是3n次内力静不定结构(n—节间数目)。由于这种桁架的精确计算工作量很大,因此下面介绍一个近似的计算方法。在无斜杆桁架中,弦杆和竖杆承受弯曲,且节间内的弯矩值变号(图134a)。此外,桁架的弦杆还承受轴向力(图1346)。     

薄壁杆系考虑节点柔度特征的计算模型及其应用

在有限元梁理论中节点完全刚性的假设和实际薄壁杆系节点局部变形的出现产生矛盾,不得不考虑薄壁杆系节 点刚度特征对结构分析结果的影响。该问题引起国内外研究者的重视。针对上述问题,提出一个能够考虑薄壁杆系节 点刚度特征的计算模型。该模型的优点在于它包括了用壳单元离散的节点超单元和梁单元共同构成薄壁杆系计算模 型。在一次计算中能提供节点设计所需要的节点细部应力分布特征,同时也提供梁截面设计所需要的截面内力。     

起重机空腹桁架中“节点宽度”的影响

起重机空腹桁架中,由于杆件截面比较大,如果按节点的理论中心距(图1的l及h)来计算就不太经济,应该考虑到在节点上竖杆宽度(2al_0)及弦杆宽度(2bh_0)的影响。这些宽度我们统称为“节点宽度”,在其范围内,杆件的惯性矩可以看作无穷大。在现有的资     

二维桁架结构拓扑优化的特征线提取方法及算例分析

针对二维桁架结构拓扑优化结果面向工程制造的问题,提出了一种桁架拓扑优化结果的特征线(桁架杆件轴线)提取方法。基于渐进结构优化方法(ESO)对连续体结构进行拓扑优化,获得桁架结构的拓扑结构。根据桁架拓扑优化结果提取各拓扑区域的中心点坐标,基于桁架杆件的直线特征对拓扑区域进行区域划分,而后建立各拓扑区域的特征线数学模型。结合各特征线数学模型确定桁架杆件的节点,并引入节点合并的半径区域,建立了桁架各杆件连接节点位置的二次优化数学模型。最终,根据最优的节点位置得到了面向制造的桁架拓扑优化结果-特征线。采用3个经典算例,验证了该桁架拓扑优化结果特征线提取方法的有效性,为后续桁架结构的杆件截面优化提供了基础。     

一种工程机械斜腹杆智能化转角冲剪方法及其冲剪生产线

斜腹杆是指塔吊、升降机等工程机械桁架上弦杆和下弦杆之间连接的杆件,防止杆与杆之间产生过大的挠度,增加桁架的整体刚度,使受力可以由整个桁架共同承担,并且可以承担与传递别的杆上以及节点处的荷载。由于焊接角度需求,其两端角度多变,长度也不一样。目前采用的多为手工冲剪成型,冲剪模具角度需人工调整,长度也是人工输送,自动化程度低,原材料利用率不高,产品的一致性差,劳动强度大,且杆件在冲剪过程中易开裂,不易发现。为解决这些问题,本文提供了一种斜腹杆智能化转角的冲剪方法及冲剪生产线。     

无斜杆起重臂的计算

无斜杆起重臂是内力为3n次的静不定结构,此处n为节间数。由于静不定次数较高,因此无斜杆桁架的精确计算方法实际上并不采用。由于横向力作用在无斜杆起重臂(图3.90,a)上的结果,其弦杆和竖杆承受轴向力(图3.90,r)和横向弯曲(图3.90,?),并且每一节弦杆和每一个竖杆所承受的弯矩要经过零     

一种新型张力-杆系结构展开过程动力学研究

针对新型张力-杆系结构展开过程复杂导致动力学分析困难的问题,采用多柔体动力学方法,提出了张力-杆系结构的全新多体系统模型,实现了结构的展开过程仿真,研究了不同的绳索加载方式对桁架展开动力学行为的影响,总结了绳索力光滑加载方式的优势,揭示了桁架壁厚和绳索张紧力大小对张力-杆系结构展开过程的影响机理,结果表明杆件壁过薄及绳索张紧力过大均对结构展开过程中桁架受力产生显著影响。在此基础上,提出了张力-杆系结构的理论驱动力矩,给出了力矩与桁架杆件展开角度之间的关系,可以为电机选型提供参考。新型张力-杆系结构动力学分析为实际工程应用提供一种新的建模与仿真方法。     

桥式起重机设计(续)

3.5 上弦杆的设计在上弦杆①②③中,确定出合计压缩力最大的杆件来进行设计就可以。根据前面的桁架杆件应力表,上弦杆①=64.95t,②=74.86t,③=75.09t,上弦杆③的合计内力为最大。因此选定杆件③的断面积,上弦杆全部都用杆件③同样的断面尺寸。     

含结构惯性载荷作用桁架结构的弯曲应力及其控制

结构惯性载荷所占成分较大的桁架结构,需考虑其对杆单元弯曲应力的影响及其控制。针对该问题,可用桁架结构分析方法求解杆内轴向应力,再用受横向均布载荷梁的分析方法求解杆内最大弯曲应力,将两者相加以确定杆内最大总应力。继而,采用控制细长比的方法,以控制横向惯性载荷引起的最大弯曲应力,并讨论相应的屈曲条件以确定许用轴向压应力。运用应力比法对多工况下应力约束桁架结构进行最轻化设计,以含惯性载荷作用的3杆和10杆桁架结构优化为例,验证该控制最大弯曲应力方法的必要性与有效性。     

偏心拉压杆的载荷动态响应计算

拉压结构杆在结构工程中广泛存在,是重要的承载元件。但因各种误差的存在拉压杆常处于偏心拉压受载状态中,研究其动态响应是保证其正确设计的理论基础。针对等截面直杆承受端部轴向偏心谐和轴向载荷作用时的动态响应问题进行了研究,利用小变形假设和线性叠加原理将问题分解为两个子问题,一个是轴向拉压问题,一个是弯曲问题。给出了细长杆件轴向位移和平面弯曲挠度随不同扰动频率的变化规律,为进一步的动态应力计算奠定了基础,研究思路与应用分离变量法和傅立叶积分变换技术,对于研究杆件承受任意偏心轴向载荷和沿轴向分布荷载的动态响应问题具有重要指导意义。     

基于参数化编程技术的桁架式门式起重机有限元分析系统

桁架式门式起重机（以下简称桁架门机）由于采用型钢作为桁架的各杆件,使得受风载荷作用时的迎风面积小,所需运行机构的驱动功率也小。同时,由于起升机构采用现成的葫芦配套,具有成机快、易于配套、结构自重较轻等特点。近几年来在室外的货场及其他场合的装卸机械得到广泛的应用。但由于它是采用现如今市场上供应的结构型钢焊接而成,强调了结构轻,则必然带来了结构受力的合理性选择及合理计算。所谓的合理性选择：一是突出选用型钢的截面类型、型号尽可能的少,这样做符合市场的采购要求及实际供应情况,或者是尽量选用仓库中现有的库存型钢,用现有的库存截面替代原有的设计截面;二是在选用替代的杆件后结构中各杆件受力计算发生怎样的变化。由于桁架门机结构是一个多次的超静定结构,选用结构力学的经典方法如“节点法”和“截面法”使计算量过大,实际使用起来极为不便且易出错。为此,用计算机程序来做结构计算是最佳、最合理的应用,也是最有效的组合,对企业来说必然产生更大的效益。     

离散变量桁架结构拓扑优化的混合遗传算法

为了避免结构拓扑优化过程中杆件和节点的增删带来的计算上的麻烦,在对桁架结构受力分析的基础上,提出一种启发式方法,以快速产生符合机动性要求的拓扑结构形式;然后在既定的拓扑结构形式下采用混合遗传算法——拟满应力遗传算法进行截面优化。该方法通过在遗传算法中嵌入拟满应力算子,同时对基本遗传算法采用最优个体保留、最差个体替换和控制种群个体差异等改进措施,有效提高遗传算法求解的效率和质量。算例结果表明,该方法用于离散变量桁架结构拓扑优化是有效的。     

作动器在智能桁架结构形状控制中的优化配置

导出了智能桁架结构静态形状控制方程,在线弹性范围内适用;一般主动杆件数远小于结构杆件数目,且主动杆件的配置问题取决于控制能量和杆件强度等因素,因此基于最短行程和最小导力指标对主动杆件进行了优化建模.     

推荐一种新型联轴器

我们在消化吸收国外先进设备过程中碰到一种新型联轴器。这种联轴器的中间传力构件由偶数根等长杆件铰接而成正多边形;由杆件的材料不同可分为刚性和弹性两种。其刚性铰接杆由薄钢片叠合而成,所以这种联轴器具有一定的缓冲减震作用,可用于各种转速、脉动载荷的传动,安装时允许两轴有少量位移。其弹性联轴器的铰接杆由橡胶     

杆件轴力的一种识别方法

针对杆系结构中的轴力杆或索缆结构中的短索,提出了一种解析方法识别边界不确定杆件的绝对轴力,重点探讨了杆件抗弯刚度的影响.基于振动测试提取杆件的固有频率、位移模态或应变模态,以此构建特征方程进而识别其绝对轴力.数值算例分析表明,本方法在采用不同阶次的模态参数以及不同的杆件边界条件下都可取得相对误差3％以下的高精度识别结果,且在不测量杆件两端节点的有效长度、仅已知传感器之间的相对位置时即可实施.试验证实,基于加速度测量得到的前5阶模态参数都可基本准确地识别不同加载工况下杆件的绝对轴力,除小荷载外的多数工况都取得了相对误差10％以下的良好识别效果.     

基于满应力的桁架梁轻置化设计

桁架梁结构受外载荷作用时各杆件的受力情况不同,应力也不完全一样。以圆管带式输送机桁架梁结构为例,应用满应力设计法,使其在满足多种约束的条件下,各杆件都能均衡地承受载荷,具有合理的结构承载能力,达到减轻结构质量的目的。     

深孔镗床镗杆直径的计算

深孔镗床镗杆直径的确定以往是以镗孔直径与镗杆直径的比值为依据的，这一做法缺乏理论根据。为了找出合理的设计计算方法，现进行细致地分析与探讨。镗杆在机床上的结构示意图如图1所示。图11．镗杆固定座2．镗杆3．镗杆导向座（长镗杆可有数个）4．可调镗杆导向座5．镗头6．刀具导向李7．中心架（工件长时可有数个）8．工件镗杆主要受三个方向的切削力作用，即圆周力、径向力和轴向力。圆周力是主切削力，通常情况下，径向力约为圆周力的1／3，轴向力约为圆周力的1／2。此外，镗杆还受自重力的作用。径向力作用于镗头上，镗头在进人工件孔…