基于局部搜索和整体优化的客车杆件截面参数正向设计

首先建立了局部一维搜索方法,以客车车身线框模型与型钢截面库为基础,通过截面库优化排序、杆件局部模型一维搜索以及局部-整体迭代等优化步骤,得出一个满足多工况强度要求的车身结构杆件截面尺寸下限。然后通过灵敏度分析选择关键杆件,利用多目标遗传算法NSGA-II对选定杆件的截面尺寸在截面库的范围内进行优化,以提高整体刚度及模态性能。最后在某承载式客车车身杆件截面优化设计中,将该方法的优化结果作为设计输入,结果表明,车身结构的最终方案具有明显的轻量化效果。     

骨架式车身多材料及梁截面形状和尺寸优化

针对骨架式车身提出一种以材料类型、梁的截面形状和尺寸为离散设计变量的结构优化方法。基于某概念骨架式车身,以其总质量、制造成本、多种载荷工况下指定点的位移和结构中的最大轴向应力均最小,而以第一阶固有频率最大为目标函数,进行多目标优化。使用改进的第三代非支配排序遗传算法求解该多目标优化问题,并且综合考虑了轻量化设计、制造成本及结构性能因素,最终筛选出合理的设计方案。优化结果表明:相较于单一的离散尺寸优化,本文提出的考虑多种类型设计变量的结构优化方法,使轻量化设计效果更加优异。     

基于极限承载比的大跨桥梁结构内力监测方案设计

大跨度桥梁结构内力监测方案设计提供理论方法和依据,提出了基于构件极限承载比的大跨度桥梁结构内力监测方案设计理论和方法。通过对不同荷载组合作用下的大跨度桥梁结构的极限能力分析,以及结构极限状态下的受力和构件本身的极限承载状态,定义了构件极限承载比、极限承载比均匀度和基准极限承载比等特征参数。进而根据构件极限承载比与基准极限承载比确定结构中的高承载构件,并对高承载构件进行内力监测方案设计。最后,以芜湖长江公路二桥为工程背景,通过对六种荷载组合作用下的极限承载能力分析,找出结构中的高承载构件及破坏路径,进而提出了芜湖长江公路二桥内力监测设计初步方案。结果表明：基于构件极限承载比的大跨度桥梁结构内力监测方案设计,为桥梁结构内力监测设计提供定量化评价基准;通过基于构件极限承载比的结构内力监测所选取的监测构件与结构的真实破坏过程一致,可以减少低承载构件的监测,对于芜湖长江公路二桥内力监测的构件可以从原方案178 个测试构件减少至59 个测试构件,减少了低承载的监测构件,降低了监测费用。     

基于SM算法的钢桁架结构冗余度优化

结构冗余度作为衡量构件破坏后结构整体性能的重要指标,对结构的抗倒塌设计具有重要作用.为了改善结构的抗倒塌能力,可以对结构冗余度进行优化.笔者针对结构构件冗余度值的分布问题,以构件截面尺寸为变量,采用SM算法将结构体积最小和构件冗余度差值最小作为目标函数对构件的冗余度进行优化,实现结构冗余度的均衡布置.算例表明:通过优选构件截面可以实现结构冗余度的均衡布置,且优化后杆件应力分布更加合理,结构承载能力明显提高.该方法一定程度上避免了传统基于构件承载能力、变形验算方法对结构整体性能估计不足、设计变量和验算参数过多的问题.     

基于桁架和刚架模型的铁塔杆件内力计算

关于铁塔结构杆件内力,从材料力学可以得知,刚架模型中的梁单元可以承受弯矩,而桁架只能承受轴向力,它们之间有本质的区别。不过从铁塔正面的两种不同简化模型的分析结果来看,考虑了轴向力、弯矩及剪力的刚架模型计算所得到的杆件应力,与只考虑轴向力的桁架模型计算得到的杆件应力相对误差不是很大。     

低地板城市客车车身焊接变形分析及控制

本文介绍低地板城市客车车身骨架总成的结构特点及工艺要求,通过对客车车身焊接变形形式进行深入分析,找出影响其焊接质量的原因及解决办法,并从设计、工艺、工装等三个方面提出所应采取的控制措施,对客车车身在焊接过程中产生的变形控制具有指导意义和实用价值。     

导线挡距对转角输电塔承载力性能影响研究

研究了导线挡距对转角输电塔承载力性能的影响。建立了一塔两线的输电塔线体系分析模型,采用NewtonRapshon迭代法进行了塔线体系的几何非线性承载力分析。以某220kV大跨度转角输电塔为实际工程背景,研究了导线挡距变化下结构的非线性承载力性能。进一步进行了导线挡距效应的参数研究,考察了相邻挡距导线的挡距变化对塔身主要受力构件的轴应力的影响。研究表明转角输电塔主要受力杆件的轴向应力随着长导线挡距的变化而发生线性变化。即使对于同一输电塔而言,结构中主要受力杆件的承载力状况存在很大差别。在设计分析评估中有必要针对其具体受力特性进行详细的非线性有限元参数研究以确定各个杆件的不利荷载工况和优化的导线参数。     

基于MATLAB的空间桁架梁的内力分析计算

针对空间桁架梁杆件多、载荷工况复杂、计算量大、内力图多等特点,运用节点法总结并归纳出桁架梁的各个杆件的内力计算递推公式,并用MATLAB软件进行了仿真计算。该方法是根据推导出的计算公式,运用数学变换来建立空间桁架梁数学模型,确定变量之间的函数关系,分步编制弦杆和腹杆的内力计算程序仿真输出数据和图形。通过仿真得到桁架梁的各杆件在不同的载荷组合工况下的受力情况,找出在最不利工况下的受力杆件,为结构的轻量化研究提供理论基础。     

LCK6896H型大客车车身结构的有限元分析

以LCK6 896H型客车为例 ,研究了客车车身骨架的有限元建模方法 ,并采用有限元方法分析了半承载式客车车身在不同工况下的强度和刚度 ,为改进设计提供了理论依据 ,分析结果可作为车身骨架结构优化的参考。     

自平衡预应力网壳-索穹顶组合结构的设计与分析

目的 为实际工程应用设计一种新的空间结构形式,探讨这种结构的特点及可行性.方法 将已有的大跨度自平衡预应力网壳的研究成果以及悬索结构的理论成果相结合,提出预应力网壳-索穹顶组合结构并设计构件的截面尺寸,利用ANSYS软件进行结构的仿真分析.结果 经过合理的构件截面设计以及反复调整初始预应力,在外载作用下,结构最大的柔性拉杆应力为1332.60 MPa,最大的压杆应力为-258.85 MPa,最大竖向位移为-1.327 m;结构的内力和变形都在允许的范围内,且无杆件失稳现象.结论 自平衡预应力球面网壳-索穹顶组合结构在大跨空间结构应用是可行的.在设计时,应注意综合考虑索穹顶与下部预应力网壳两部分之间的相互影响及各自的受力特点,使结构达到最优.     

Finite Element Analysis for the Structure Optimization Design of the CPUE Load-Bearing Wheel of Tracked Vehicle

1　CastPolyurethaneElastomersLoad BearingWheel　　Asmacromolecularsyntheticmaterial,castpolyurethaneelastomers (CPUE)hasboththehighhardnessofplasticandhighdutyelasticityofrubber .Ithasgoodabrasionresistance ,hightearstrength ,greatextensibility ,widehardness ,butalso goodshockabsorption property ,lowhysteresisand greatcarryingcapacity .ThecarryingcapacityofCPUEtireis 6 - 7timesthatofthesamesizerubbertire[1,2 ] .Asoneofthekeypartsoftransmission ,load bearingwheelsnotonlysupportthewholewei…     

高速铁路双块式无砟轨道车辆荷载动态传递特征

为研究车辆荷载在无砟轨道中的传递特征,建立车辆-双块式无砟轨道耦合动力学模型,对车辆荷载在无砟轨道主体结构内的动应力和振动加速度传递规律进行研究,并对行车速度、结构尺寸及层间接触状态等影响因素进行分析. 结果表明:车辆荷载的主承载区分布在道床板内,垂向动应力峰值在0.1 m深度之内衰减73%;车辆荷载的主振动区主要分布在道床板内并传递至支承层,垂向加速度峰值在0.1 m深度之内衰减89%;轨道结构动态受力及振动响应均随行车速度的增加而增大;适当减少轨道结构宽度,对其受力和振动特性影响较小. 无砟轨道结构层间插入隔离层,可减小轮轨动力响应及轨道结构动态受力,但结构层间垂向加速度明显增大,插入弹性层,可减小钢轨垂向加速度,但对轮轨动力响应、道床板和支承层动态受力及振动特性影响较小. 所得结论可为无砟轨道设计和优化提供理论参考.     

不加固条件下圬工拱桥临时通行重载方法

为了解决圬工拱桥特别是大跨圬工拱桥临时通行重型、特重型车辆的问题,提出了不须加固结构仅需动态、合理地布置附加荷载的通行方法——平衡加载法.首先,分析了圬工拱结构的承载力与压力线和拱轴线之间偏离的关系,论证了在拱上合理布置荷载以使两线偏离尽量缩小前提下拱圈能够承担质量远超其设计荷载的重载的观点.其次,在深入分析偏心受压圬工构件的极限承载力计算方法的基础上,以截面合力偏心距e作为快速、定性判断承载力是否足够的关键参数.以偏心距e作为控制参数,提出在不经加固的圬工拱桥上动态地设计附加荷载的运动路径以配合重载通行的方法和流程、重要技术手段.以总质量为400 t的重载临时通过一座净跨径130 m的混凝土箱板拱桥为例,展示、检验了该方法.理论研究与实践结果表明:平衡加载法能够在不进行结构加固条件下有效解决圬工拱桥临时通行重载的问题.     

波形钢腹板PC组合箱梁桥面铺装力学特性分析

结合郑州市陇海路主线高架桥工程,针对波形钢腹板PC组合箱梁桥面沥青铺装结构,利用ANSYS软件建立三维有限元计算模型,对铺装层厚度、铺装层弹性模量、车辆荷载、汽车冲击力等影响桥面铺装受力的因素进行敏感性分析,同时分析温度效应对铺装结构的影响。研究结果表明:车辆荷载对铺装层受力影响显著,且各应力与轴载大小基本成线性关系; 铺装层厚度与弹性模量对铺装层受力有一定影响; 汽车冲击力对铺装层受力影响较大; 温度变化会使铺装结构产生较大的温度应力。     

从Insight看HEV轻量化技术发展态势

混合动力电动汽车由于自身结构的特异性决定了其必然采取轻量化技术来提升其性能,文章对本田公司的Insight混合动力汽车所采用的轻量化技术进行了详细的罗列,并通过分析总结揭示了混合动力电动汽车轻量化的8大发展态势：细化、优质、减免、整合、改质、异构、优化与综合,提出了国内混合动力电动汽车技术研究发展方向的建议。     

具有刚性覆盖层的界面圆环形衬砌对SH波的散射

采用Green函数方法研究界面圆环形衬砌对SH波的散射问题，取含有半圆环形衬砌的弹性半空间在其水平表面上任意一点承受时间谐和的出平面源荷载作用时位移场的解答为Green函数，并采用契合方法推导出求解该问题的定解积分方程组，衬砌边界面点对应的附加外力系的值反映了该点的动应力集中程度，采用直接离散的方法将定积分方程组转化为线性代数方程组计算求解，给出了具有刚性覆盖层地各种介质参数对界面环形衬砌周边动应力集中系数的影响。     

动态载荷下半刚性路面应力分析

针对半刚性路面的特点,依据弹性层状体系理论,将半刚性路面的沥青层、半刚性基层、半刚性底基层及土基层按线弹性来考虑,建立了半刚性路面的三维有限元分析模型,采用ANSYS有限元分析软件分析了动态荷载下半刚性路面的应力特性。结果表明,路面的疲劳破坏是动载引起的水平应力、横向应力和垂直应力共同作用的结果,水平应力的交变变化是使路面产生疲劳破坏的主要因素。在一定的车速下,随着载荷的增加,半刚性底基层底部的最大水平拉应力增大;在一定的载荷下,随着行车速度的提高,半刚性底基层底部的最大水平拉应力减小,提高行车速度可以减小路面的损伤程度。     

变形路面上越野汽车悬架优化的仿真分析

为了提高越野汽车的平顺性，研究了不同类型越野路面变形程度与悬架振动参数之间的关系.应用载荷沉陷理论建立了地面非线性离散模型.综合动态轮胎力、悬架动挠度、越野地面沉陷等因素建立了简化越野车辆模型的动力学方程.通过改变土壤类型和越野路况，对松软路面上悬架参数与车身垂向加速度的关系进行仿真.以平顺性为目标，分析了松软路面不同变形程度对优化的悬架阻尼值的影响.仿真结果表明，增大系统刚度比可以显著减小车身垂向加速度，但刚度比不宜超过临界值；在变形较大的路面上行驶时，应采用较大的悬架阻尼以改善平顺性.     

基于遗传算法的脊杆索穹顶优化设计

为了降低实际工程中索穹顶结构的造价,提出了一种基于遗传算法的优化设计方法,将预应力倍数和构件截面作为离散设计变量,在目标函数中考虑了结构的施工张拉程度.以Geiger和Levy两种索穹顶作为算例,得到了在多种荷载工况下满足结构应力和位移约束的索穹顶最小造价,并研究了预应力对优化结果的影响.将索穹顶的脊索替换为可受压的钢杆后,对改进方案——脊杆索穹顶进行了优化设计,并与原结构对比了结构造价和力学性能.结果表明:该方法能够高效准确地得到造价最小的索穹顶结构,各构件内力比较接近其极限设计状态;有必要在索穹顶的设计过程中考虑预应力分项系数和活荷载不均匀分布等因素,以满足结构稳定性和单根构件承载力的要求;采用钢杆替换脊索,使索穹顶结构的总造价稍有降低,并显著降低了结构挠度和支座反力.     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。