基于有限元分析的变截面轴向力支撑片内式应变天平研制

内式应变天平的轴向力元件结构在受到大载荷尤其是大力矩载荷后,其支撑片上的最大应力是限制天平最大承载能力的主要因素。研制了一台大力矩内式应变天平,并采用有限元分析方法对轴向力元件的支撑片和测量梁进行了优化和改进。将支撑片的外形由传统的等截面改进为变截面,减小支撑片中间部位的厚度,并增加两端的厚度,在保持天平轴向刚度一致的基础上,降低了支撑片上的最大应力;采用变截面结构的轴向力测量梁,减小了测量梁上的应变梯度。有限元分析结果表明:与传统的等截面支撑片相比,变截面支撑片上的应力分布比较均匀,其根部最大应力减小了20%以上;与等截面测量梁相比,变截面测量梁上的应变梯度降低了79%。天平校准结果与有限元分析结果一致,风洞测力试验也表明该天平具有良好的稳定性。     

激波管中获得低强度激波的方法

文中探讨了在相对高的驱动压比条件下获得低强度入射激波的变截面驱动方法(A4/A1<1)和等截面激波管中插入多孔板的方法.经实验比较等截面激波管获得的压力波形好,但过低驱动压比时膜片选择困难、实验重复性差.介绍的两种方法可以获得更低强度入射激波,但压力波形稍差,有进一步改善的空间.     

变截面梁的变矩和位移计算法

变截面梁的控制方程为变线数微分方程，一般只能用各种近似方法求解，而且比较复杂。对于梁式构件，本文不求解变系数方程，而是用力法，在力法方程中，主、副系数和自由项的莫尔积分使用积分表，可以方便而且精确地求出变截面梁的弯矩和位移。     

变截面梁的弯矩和位移计算法

变截面梁的控制方程为变线数微分方程 ,一般只能用各种近似方法求解 ,而且比较复杂。对于梁式构件 ,本文不求解变系数方程 ,而是用力法 ,在力法方程中 ,主、副系数和自由项的莫尔积分使用积分表 ,可以方便而且精确地求出变截面梁的弯矩和位移     

楔形杆单元刚度矩阵计算特殊变载面构件配筋的探讨

本文利用楔形杆单元刚度矩阵，计算出特殊变截面构件每一点处的内力，然后根据控制内力进行截面配筋计算。该方法在计算内力时，考虑了截面变化的影响，因此，较其余方法具有较好的精度，更能反映实际受力情况。     

基于层次分析法的桥梁承载力检算方法

在分析桥梁承载力检算方法现状的基础上,引进了变权原理及模糊描述,提出了基于无损检测信息的层次分析法承载力估算模型.基于实测强度的桥梁理论分析了承载力,并结合检测信息进行修正.修正内容包括截面折减及构件恶化,其中截面折减考虑混凝土截面折减及钢筋截面折减;构件恶化考虑了混凝土表观缺损状况、混凝土实际强度、钢筋锈蚀电位、氯离子含量、碳化深度及保护层厚度这6个因素.各因素的权重采用层次分析法,由专家调查的判断矩阵计算,并引进变权公式对状况较差的因素加大权重.最后以实桥为例进行承载力检算,计算结果与试验吻合良好,表明所提方法客观、全面且结果可靠.     

水平力下板柱结构等代梁等效宽度系数的研究

指出了水平力作用下板柱结构的等代梁应是变截面梁,与柱相交处的等代梁宽度比跨中的小;同时按刚度相等原则,给出了折算成等截面等代梁宽度的计算方法。提出了影响等代梁等效宽度系数的主要因素为受扭构件的抗扭刚度与板的抗弯刚度的比值,并通过弹性有限元分析,给出了以这个比值作为参数的板柱结构内框架和边框架等代梁等效宽度系数计算公式。     

变截面脉冲爆震火箭发动机实验研究

在8Hz频率下,以煤油为燃料,氧气为氧化剂,当量比为1.0的条件下,进行了变截面脉冲爆震火箭发动机的实验研究,其中包括等截面发动机,扩张型发动机,收敛型发动机,扩张-收敛型以及收敛-扩张型发动机.总结出了发动机横截面积变化影响爆震波传播的一些规律,得到了横截面积变化对发动机平均推力的影响.     

复合材料层合梁中波的反射与透射特性

基于Timoshenko梁理论,研究了复合材料层合梁中Lamb波的弥散特性。推导了复合材料层合变截面梁在截面变化处以及含半无限大脱层的复合材料层合梁在脱层尖端处反射与透射特性的解析解,从而揭示了复合材料层合梁内Lamb波各模态相互耦合以及相互转化的特性。根据时间反转理论,提出了变截面梁和含脱层梁两种模型反射与透射矩阵之间存在Stokes关系。通过算例模拟结构中波的传播特性,并与文献中的数值方法进行比较,验证了所得理论解的正确性。     

非均质变截面弹性直杆横向振动自主频率的渐近解法

本文研究非均质、变截面弹性直杆的横向自主振动问题,为其提供了一种既能保证较高精度、计算又非常简单的自主频率的渐近解法。作为算例,给出了悬臂梁一级近似自主频率的具体计算公式。     

变截面悬臂梁在任意载荷作用下弯曲问题研究

本文提供了一种求解变截面悬臂梁在任意载荷作用下最大正应力及最大变形的方法。此种方法运用了以能量为基础的瑞利－李兹法求挠度,避免了一般材料力学中采用直接积分的方法所带来的困难。运用此方法对两例不同截面、不同载荷作用下的悬臂梁的最大正应力及最大变形求解,其过程较简洁。可以看出此法具有通用性,能方便地解决此类问题。     

变面悬臂梁在任意载荷作用下弯曲问题研究

本文提供了一种求解变截面悬臂梁在任意载荷作用下最大正应力及最大变形的方法。此种方法运用了以能量为基础的瑞利－李兹法求挠度，避免了一般材料力学中采用直接积分的方法所带来的困难。运用此方法对两例不同截面、不同载荷作用下的悬臂梁的最大正应力及最大变形求解，其过程较简洁。可以看出此法具有通用性，能方便地解决此类问题。     

变截面梁的传递函数近似解法

把有限元法与传递函数方法相结合,发展了一种便于处理变系数微分方程的传递函数方法。这种方法把有限元位移假设作为传递函数方法中对变系数部分预估的基础,然后再利用传递函数方法的标准解法进行处理。作为应用实例,利用此方法对变截面梁进行了具体的分析,并作了数值模拟。结果表明本方法既保留了传递函数方法的各种特点,又提高了单元的精度。     

射线检测厚度宽容度的分析与测定

厚度宽容度是变截面工件射线检测的重要参数。本文分析了典型工件的厚度差,以及不同灵敏度级别的厚度宽容度。应用胶片特性曲线、曝光曲线,从实验角度测量了厚度宽容度,并对结果作了分析和讨论。     

一维非均匀变截面结构瞬态响应的传递函数渐近解法

分析了具有单结构参数变化的一维非均匀变截面结构。引入状态变量将运动微分方程及边界条件写成状态空间形式。定义小参数，通过Laplace变换并利用摄动方法，得到常系数微分方程，从而得到问题的摄动解。通过反Laplace变换得到时域的响应。给出了数值算例，验证了方法的可行性。     

基于飞行特性的倾转旋翼机变直径方案研究

变直径倾转旋翼机作为一种新构型倾转旋翼机，通过对其飞行特性进行仿真，可根据仿真结果为设计阶段的变直径方案选择提供设计依据。本文建立了变直径倾转旋翼机飞行性能计算模型和非线性飞行动力学模型，并对样机进行仿真计算。根据参数对于飞行性能及配平结果的影响，规划算例样机的旋翼直径变化范围、变直径时机及变直径操纵策略，得到样机最佳旋翼直径变化范围为0.7R～1.15R，最佳变直径时机为：360 km/h固定翼模式前飞时完成旋翼直径增大过程，250 km/h固定翼模式前飞时完成旋翼直径减小过程。同时基于西科夫斯基变直径旋翼设计了一种变截面扭管形式的变直径旋翼操纵策略。     

一种利用纵振的直线超声电机(英文)

设计了一种利用变截面杆纵振模态工作的直线超声电机,该超声电机的特点是有两个变截面杆状并由一半圆环连接。位于圆环中间驱动足顶部质点以椭圆轨迹运动,当驱动足以一定预压力接触动子时,动子将输出直线运动。通过建立定子的有限元模型并对其进行谐响应分析验证了原理的可行性。提出了电机结构设计的要求,并通过有限元方法进行了结构参数灵敏度分析,为该类电机结构的设计提供了高效的方法。样机试验表明,该电机在100mm/s的运行速度下可以推动10N的负载。     

拖索释放完瞬时动态张力的近似解析解法及其优化

本文在文[4]的基础上,对如何降低拖索释放完瞬时动态张力进行了研究。具体做了以下几件事情;1)利用拖索放完瞬时前后系统能量不变,建立拖索动态张力的近似解析表达式;2)分析拖索有关参数对动态张力影响的敏感程度,以确定优选自变量;3)研究变截面拖索分别位于不同载体情况对降低动态张力的可能性;4)进行动态张力的优化设计和变截面拖索的最佳匹配。文中以某型拖靶系统为实例进行了优化设计,效果显著。本文所提出的方法对同类系统的设计有实用价值。     

变截面梁弹簧质量系统自由振动分析与物理参数识别(英文)

为了研究变截面梁弹簧质量系统,通过有限元思想对模型进行离散化,应用多体系统传递矩阵法建立该系统动力学模型,推导变截面梁的传递矩阵,并计算了系统的固有频率。该方法计算结果优于数值拼装法(Numerical assembly method,NAM)计算结果,更接近高精度的有限元仿真结果。而且采用该方法,无需建立系统动力学方程并且可降低涉及矩阵阶次。为了研究多体系统物理参数识别反问题,将多体系统传递矩阵法与遗传算法相结合,将物理参数识别问题转化为参数优化问题,建立与系统固有频率相关的全局最小量作为目标函数。最后给出了数值算例,结果说明了该方法的可行性和有效性。     

独柱式变截面倾斜桥塔气动特性风洞试验研究

独柱式桥塔易发生风致振动,当塔柱倾斜且采用变截面形式时,风的作用下常表现出复杂的三维流动效应.为考察独柱式变截面斜塔静动力气动性能,通过桥塔刚性模型测力风洞试验测试了不同风向角下桥塔气动力系数,对比分析了桥塔三维绕流的影响.通过桥塔气弹模型测振风洞试验,测试了涡激振动起振风速及振幅,对比了来流风向及阻尼比对桥塔涡激振动的影响.研究结果表明,桥塔整体气动力系数及断面等效气动力系数沿塔高的变化规律受来流风向角的影响显著,顺桥向风作用下倾斜桥塔易发生横桥向涡激振动,提高结构阻尼比,可有效抑制涡振.