鸟撞击叶片时载荷因素的数值模拟分析

鸟与叶片的撞击过程是一个复杂的加载过程。为了将其简化,以建立一个简单且合理的鸟撞击载荷模型,需要分析鸟撞击载荷的各种因素对叶片响应的影响。本文通过计算机数值模拟进行上述工作。以矩形悬臂板模拟实际叶片,以冲击载荷模拟鸟撞击载荷,采用有限元法计算悬臂板在冲击载荷下的非线性瞬态响应。从鸟撞击载荷的冲量、时间因索、空间因素三个方面分析了冲量、加载持续时间、力-时间函数、初始冲击压力、加载位置、载荷的空间分布以及载荷类型等七种因素对叶片响应的影响。本文得出的结论为合理简化鸟撞击加载过程及建立鸟撞击载荷模型提供了参考与依据。     

刚性根式基础水平承载性能分析

根据Winkler地基梁理论, 分析根式基础及根键水平受力特性, 并建立计算模型. 利用 载荷传递法推导根式基础弹性解答, 计算其水平向承载性能, 获得井身位移、弯矩、剪力和 土反力随深度的分布规律. 结果表明, 根式基础承载性能优于沉井基础, 可使顶部水平位移 减少35%~45%, 承载力提高45%~55%. 载荷传递法结果在弹 性范围内与试验数据接近, 故可用于工程计算.     

六自由度静定支持与约束技术在飞机载荷校准试验中的应用

在研究以往飞机载荷校准试验时非静定支持与约束方式的基础上,首次提出了飞机六自由度静定支持与约束方法;根据载荷校准试验得到的飞机受力分析结果,对飞机起落架支持与约束载荷进行了分解和简化,建立了飞机六自由度静定支持与约束工程模型;结合某型飞机的载荷校准试验对该方法进行了试验验证,结果表明:采用该方法可实现对飞机约束载荷的理论计算和实时监控,保证了飞机机翼等复杂结构部件在高载校准工况下试验过程的安全、可控;使飞机机翼的试验载荷量级提高到了限制载荷的43%,机翼载荷建模精度可控制在3%以内。     

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根据抗拉刚度等效及抗弯刚度等效将换热器管束简化为当量圆筒以考察其对 斜锥壳应力状况的影响,同时根据轴向载荷等效及泊松效应等效,对作用在管板布管限定圆 内的压力载荷及作用在管束外表面的压力载荷进行了当量转换,建立了考虑管板及管束影响 的斜锥壳应力分析简化模型. 有限元计算结果表明,大端转角过渡区存在较大的弯曲应力. 对一系列结构尺寸的斜锥壳进行了计算,整理了斜锥壳大端转角过渡区基于分析设计的应力 强度水平系数.     

9600kW六轴电力机车转向架构架的静强度分析

大功率交流传动9600kW六轴电力机车用于重载货运牵引,本文一方面参照相关规范和标准,另一方面针对特殊运营、安装等特殊载荷,数值模拟了共计四十种工况,对其转向架构架的静强度进行了分析与讨论.研究所获得的数值结论具有重要的理论意义和工程应用价值,在为该型机车的投产以及相关的设计技术提供重要参考同时,也为大功率重载机车的构架计算的工况选取提供了很好的数值依据.     

减振装置环形阀片局部变载的变形研究

提出了减振器环形节流阀片受局部变载荷作用时挠曲变形量的一种研究方法.根据节流阀片物理模型以及薄板力学的相关理论,推导阀片受局部变载荷作用时挠曲变形量的解析式.与有限元计算结果对比验证了公式以及推导过程的正确性,研究了不同载荷、载荷作用半径以及节流阀片相关结构参数和材料特性对其任意半径处变形量的影响规律.得出的解析式和结论为减振装置阻尼阀的精确设计提供了依据.     

轴向分层绝缘堆环间过电压因子计算方法探讨

对Z箍缩装置中轴向分层绝缘堆在发生层间沿面闪络情况下均压环间过电压因子的计算方法进行了探索。在对国外Z装置绝缘堆计算方法进行推测与对比的基础上，得到了基于静电场模拟的过电压因子的计算方法，为绝缘堆全堆闪络概率的准确分析提供依据。     

局部径向载荷作用下外压薄壁圆筒稳定性分析

为简化真空塔器外挂件支撑区局部失稳分析,提炼出局部径向载荷作用下外压薄壁圆筒稳定性计算模型. 以易拉罐为薄壁圆筒试件,对不同外压下试件的局部径向临界载荷进行了测试. 利用有限元法对各实验模型进行了特征值屈曲分析,结果与实验数据能较好地吻合. 采用正交设计及参数化计算,得到了各结构参数及外压下的局部径向临界载荷经验公式. 实例计算表明,所得经验公式稍有保守,可用于真空塔器外挂件支撑件区的局部稳定性分析.     

半潜式钻井平台管道钢构支架极限强度研究

钢构支架是半潜式钻井平台管道支吊架的主要类型之一,钢构支架的极限强度是管道系统正常工作的重要保障。研究结构极限强度的方法有理论分析、有限元数值仿真和实验分析。在分析极限理论的基础上由静力法计算四种钢构支架试件的极限载荷;利用MSC软件对试件极限载荷进行数值仿真分析,并对有限元模型化技术进行讨论;对试件进行实验极限载荷测试,对比分析了三种方法测得的极限载荷。结果表明,三种分析方法计算得到结构的极限载荷基本一致,对于结构形式较为简单的结构通过理论分析可以得到简化解析解析解;数值仿真分析中采用合理的有限元模型化技术(结构有限元模型、边界、约束等)可得到精度较高的计算结果。     

抽油杆杆体及过渡段的剩余寿命研究

本文通过抽油杆材料疲劳裂纹扩展速率及抽油杆工作载荷的研究，对抽油杆杆体及过渡段存在表面缺陷时的剩余寿命进行了分析、推导、计算，得到了便于工程应用的剩余寿命图线，为抽油杆缺陷评定提供了依据。     

Computing the structural buckling limit load by using dynamic relaxation method

The numerical structural analysis schemes are extensively developed by progress of modern computer processing power. One of these approximate approaches is called "dynamic relaxation (DR) method." This technique explicitly solves the simultaneous system of equations. For analyzing the static structures, the DR strategy transfers the governing equations to the dynamic space. By adding the fictitious damping and mass to the static equilibrium equations, the corresponding artificial dynamic system is achieved. The static equilibrium path is required in order to investigate the structural stability behavior. This path shows the relationship between the loads and the displacements. In this way, the critical points and buckling loads of the non-linear structures can be obtained. The corresponding load to the first limit point is known as buckling limit load. For estimating the buckling load, the variable load factor is used in the DR process. A new procedure for finding the load factor is presented by imposing the work increment of the external forces to zero. The proposed formula only requires the fictitious parameters of the DR scheme. To prove the efficiency and robustness of the suggested algorithm, various geometric non-linear analyses are performed. The obtained results demonstrate that the new method can successfully estimate the buckling limit load of structures.     

弯曲及拉伸荷载作用下的钢管抗压溃性能研究

钢管在海洋油气资源开发中应用广泛,一般依据在位应用时的荷载进行设计,设计理论较为成熟。但在某些安装工况中的拉伸和弯曲荷载与在位荷载具有相同的量级,此时钢管的设计需要考虑安装荷载的影响。本文针对钢管在承受拉伸和弯曲荷载下的抗外压压溃性能开展研究。基于商业软件ABAQUS建立有限元模型,开展钢管压溃实验与带有弯曲荷载下的钢管压溃实验验证有限元模型的正确性,进而利用验证后的数值模型讨论拉伸、弯曲荷载和两者联合作用下对管道抗外压压溃性能的影响。结果表明,弯曲荷载是影响抗压溃性能的重要因素,弯曲荷载的增加都会使极限压溃值显著下降。管道所受拉伸荷载对抗压溃性能有一定的影响,但影响很小,在两者共同作用下极限压溃值随弯曲荷载的增加都出现先增大后减小的现象,而且极值的位置与拉伸荷载的大小和弯曲荷载有关。因此,在抗压溃设计中应重点考虑弯曲荷载对压溃的影响,可忽略拉伸荷载的影响。本文可为海洋管道的安装起到指导作用。     

基于虚功原理建立套管外挤力学模型

为了准确地描述侧向载荷作用下套管发生挤毁变形,假设在发生塑性变形时套管的受力变形区形状为对称的两个弧形,基于虚功原理建立侧向载荷作用下的套管损坏力学平衡关系,引入菲涅耳积分推导出套管损坏力学模型.并结合大庆油田工程实际进行了套管挤毁实验,得出新公式的平均相对误差远远小于API公式的平均相对误差,从能量角度出发,为研究在外挤载荷下套管挤毁变形提供新的研究方法,为以后研究相关设计提供参考.     

超静定连续梁弹塑性过程分析的单位荷载法

讨论了分析超静定连续梁弹塑性受力和变形全过程的单位荷载法,运用该方法分析了集中荷载作用下一次超静定两跨连续梁的弹塑性加载和变形全过程．根据受力变形的特点,集中荷载作用下两跨连续梁的弹塑性加载过程可分为四个阶段,分别是弹性阶段、集中荷载作用点附近塑性区扩展阶段、集中荷载作用点保持为塑性铰而附近区域线性卸载阶段、两跨连接点附近塑性区扩展直至形成第二个塑性铰阶段．给出了加载过程中各阶段的弯矩内力和竖向位移随外荷载而变化的解析公式．研究结果表明：在相同的单跨荷载工况下,连续梁的变形过程不同于单跨一次超静定梁,其塑性铰形成顺序不同,静定结构形成顺序不同,但塑性极限破坏荷载相同．     

对桁架结构稳定分析经典理论的讨论

通过算例讨论了桁架结构稳定分析的经典理论,指出用该理论算出的临界荷载远远大于屈曲临界荷载,而且压杆的应力远远超过压缩强度极限。文中分析了问题的来源,提出了桁架结构临界荷载的屈曲理论计算方法,通过比较说明了屈曲理论的正确性。     

挖掘机工作载荷谱识别方法研究

为了快速准确地识别挖掘机等工程机械的工作载荷谱，基于时域内动应变响应与载荷的关系，提出一种新的工作载荷谱识别方法．首先，采集工作中的挖掘机结构上若干测点工作应变谱；其次建立有限元模型，通过有限元方法计算挖掘机在各种可能外载的单位载荷下的应变；最后，建立实测响应与数值模拟测点单位应变之间的关系，通过时间迭代求解结构响应与载荷间关系的线性方程组得到工作载荷谱．为说明方法的实用性和有效性，通过在结构上选择的7个基底测点的假设应变谱和数值模拟单位应变，获得挖掘机样机的工作载荷谱．文章最后讨论了在本文所提方法基础之上求解结构关键位置疲劳应力的方法．     

基于能量法的矿柱稳定性分析

能量法因可以避免研究采场结构失稳破坏的中间复杂受力过程,所以受到研究者的青睐. 人工矿柱是地下矿山一种重要的采场结构,由于其失稳破坏过程的应力、应变较复杂,因此从能量守恒的角度对其承载上覆岩体的稳定性进行综合评判和研究. 通过对人工矿柱的受力特性和破坏模式进行分析,建立其力学模型,根据能量守恒原理得出考虑外载荷做功、自重势能和应变能条件下的人工矿柱总能量方程,推导出了人工矿柱势能函数表达式. 基于突变理论知识,构建了在考虑弹性模量、高宽比等参数条件下的人工矿柱能量极限状态方程,根据势函数的稳定判据得出外载荷的临界应力函数关系式,系统讨论和分析了外载荷变化过程对人工矿柱稳定性的影响,定量评判了人工矿柱受外界载荷的影响程度. 最后将所建立的临界应力函数关系式对焦冲金矿人工矿柱尺寸进行优化设计,经现场实测人工矿柱承受载荷约为其理论设计临界载荷的十分之一,达到安全支护规范要求;经过多年的金属矿山现场生产实践,人工矿柱及覆岩都较稳定,能够满足矿山安全生产的需要. 研究结果表明所建立的人工矿柱能量极限状态方程,可为地下金属矿山人工矿柱的合理设计提供理论依据.      

反求压电薄板智能结构荷载的有限元逆逼近方法

基于压电薄板智能结构提出一种有限元逆逼近反求结构荷载参量的方法，逼近目标函数以压电电荷响应为参量，迭代初值采用单位荷载预逼近方法；数值算例表明了该方法的有效性，可用于解决压电智能结构的荷载识别问题。