变幅载荷下挤压强化增益的可靠性分析

1.引言航空结构设计的根本目的在于保证结构的可靠性,或者在保证可靠性的前提下使结构更优化.目前在我国的航空工业中,考虑概率因素为基础的结构设计问题已引起了广泛的兴趣.由于疲劳的统计性质,对于承受疲劳载荷的结构,失效概率的研究是不可缺少的.对于一个结构疲劳可靠性的估价取决于它的设计需要,如果一个结构需要安全地使用一段规定的期限而不检修,那么它必须在整个使用期间保持容许的低的失效概率.本文利用条件概率(即事件A 发生的条件下,事件B 发生的概率.)的概念,导出了一个变幅程序块谱作用下构件疲劳寿命的可靠性分析方法,完善了Miner 法则应用的局限性及不足,使得疲劳试验及分析的结果更具说服力.2.累积损伤计算的Miner 法则     

结构设计竞赛中风力发电塔模型设计与制作

以第三届全国大学生结构设计竞赛为背景, 介绍了浙江大学参赛作品的设计与制作过程. 本届结构设计竞赛与往届相比, 命题中引入了多学科交叉的元素, 以设计制作木结构风力发电塔为目标, 除了要求结构具有足够的承载能力和刚度外, 还要求风力机具有尽可能高的发电量, 模型设计与制作难度非常大. 浙江大学参赛队将理论与实践紧密结合, 设计并制作出与本届竞赛试验条件相适应的风力发电塔, 取得了优异的成绩. 本文的设计思路和模型制作方法对结构设计竞赛有一定的参考价值.
     

随机振动环境下航天器结构强度设计方法综述

随机振动环境是航天器结构强度设计重点考虑的因素之一. 目前, 在随机振动环境条件下, 航天器结构强度设计采取的方法主要为等效的准静态设计方法, 其等效原则可分为加速度响应等效、位移响应等效以及应力响应等效. 本文重点介绍了3 种等效原则的基本原理、处理方法、国内外发展现状及工程应用情况, 并在综合分析的基础上推荐使用基于位移和应力峰值响应等效的设计方法. 最后针对需进一步开展的研究工作提出了建议.      

基于竞赛输电塔结构模型的减隔振装置

以浙江省第十八届大学生结构设计竞赛“输电塔结构设计与模型制作”赛题为背景,研究输电塔结构在断线动力载荷下的受力和结构选型。方案阶段对比分析了不同结构选型的优劣;融入减隔振理念进行设计：头部与主体脱开并巧妙设置圆形压槽轨道作为减隔振装置,通过头部沿轨道转动摩擦耗能减振,独具创新性。经试验验证,并结合解析计算与SAP2000软件电算分析,得到圆形轨道减隔振装置可有效减少结构的断线动力效应、提高主体结构的安全储备的结论;旨在为类似竞赛模型和相关实际工程提供实践和理论意义上的经验指导。     

竹质框架模型受侧向冲击测试及分析

针对第六届全国大学生结构设计竞赛命题要求设计一个四层缩尺竹质吊脚楼框架,测试其在侧向冲击载荷作用下的加速度响应.采用有限元软件LS-DYNA,对模型进行模拟分析.结果表明,有限元计算与加载测试所得的加速度时程曲线吻合较好.以该模型为基础进行参数分析,结果表明随拉带初始松弛量增大、撞击板质量减小,结构加速度响应增大;相较入射球质量,入射球速度对结构峰值加速度的影响更敏感,随入射球速度增大,结构峰值加速度增大.     

三重檐攒尖顶仿古楼阁的结构设计及仿真分析

楼阁式古建筑因其精巧的设计和优美的造型已成为中国古建筑的典型象征.以第八届全国大学生结构设计竞赛为题,对三重檐攒尖顶仿古楼阁进行结构设计并对其结构进行力学特性分析.以质量轻、结构合理为设计目标,对结构进行选型,并利用有限元软件模拟地震作用,分析模型的受力状态并且不断优化模型结构.对模型的结构设计及其力学分析,可以为同类古建筑的抗震修缮与补强提供现实的理论依据,也具有工程实际意义.     

竹质框架模型受侧向冲击测试及分析简

针对第六届全国大学生结构设计竞赛命题要求设计一个四层缩尺竹质吊脚楼框架,测试其在侧向冲击载荷作用下的加速度响应. 采用有限元软件LS-DYNA,对模型进行模拟分析. 结果表明,有限元计算与加载测试所得的加速度时程曲线吻合较好. 以该模型为基础进行参数分析,结果表明随拉带初始松弛量增大、撞击板质量减小,结构加速度响应增大;相较入射球质量,入射球速度对结构峰值加速度的影响更敏感,随入射球速度增大,结构峰值加速度增大.     

海洋柔性立管防弯器结构非线性刚度拓扑优化

防弯器是海洋柔性立管过弯保护的关键附件, 对提高立管的结构安全性具有重要意义. 目前, 防弯器结构设计主要采用尺寸优化方法. 然而, 与拓扑优化方法相比, 该方法能提供的设计空间有限, 其在提高防弯器的力学性能, 以及探索防弯器创新构型方面具有很大不足. 本文在Dirichlet边界条件下, 以最大化弯曲刚度为目标, 对同时考虑材料和几何非线性的防弯器结构拓扑优化方法进行研究. 通过引入Helmholtz-PDE过滤和Heaviside惩罚, 以克服优化中出现的棋盘格现象和灰度单元等数值不稳定性问题. 与此同时, 研究引入了对称算子, 以提高往复性载荷作用下防弯器结构的承载能力和可制造性, 并且采用伴随法对优化问题的灵敏度进行了推导. 此外, 为了提高结构分析和优化的效率, 研究还基于PETSc库建立了并行程序框架. 数值算例中, 在材料体分比相同的情况下, 对防弯器结构分别进行了2D和3D非线性拓扑优化, 并对两种优化结果的承载能力进行了对比. 数值算例结果表明, 相比于防弯器2D拓扑优化结果, 在大部分波浪载荷方向下, 3D拓扑优化所给出的防弯器设计方案具有更为优越的结构性能. 本文所建立的3D非线性拓扑优化技术, 为深水恶劣海况下的高性能防弯器结构设计提供了新的理论模型和实现技术.      

飞机结构气动弹性分析与控制研究

随着主动控制技术的发展,飞机结构设计理念已由提高结构刚度的被动设计转变为随控布局的主动设计.主动设计理念不再刻意回避气动弹性问题,而是采用主动控制技术实时调节结构气动弹性,进而减轻结构重量、优化飞机性能. 在飞机随控布局主动设计中,必须深入分析结构与气流之间的耦合,才能更好发挥气动弹性主动控制技术的作用. 从20 世纪80 年代起,航空科技界对该问题进行了长期研究,对飞机结构-空气动力-主动控制相互耦合后的关键力学问题有了深入理解. 然而,已有研究多基于简化模型,导致研究结果难以直接应用于工程. 本文将针对气动弹性动态问题,综述空气动力非线性、控制面间隙非线性、时滞诱发失稳、颤振主动抑制、突风载荷减缓、风洞实验验证等方面的国内外研究进展,重点介绍近年来作者团队所提出的若干方法及相关算例和风洞实验. 最后,指出今后一个时期值得研究的若干气动弹性分析与控制问题.      

高精度石英振梁加速度计挠性支承设计研究

分析了石英振梁加速度计的工作原理和结构设计,确定出挠性支承的结构形式.根据力学原理给出了挠性支承的设计计算公式,并依据挠性支承的结构设计原则,确定了加速度计基本结构参数.利用有限元分析软件对该加速度计建模并进行整体的位移分布、应力特性等有限元力学分析,软件仿真结果与理论计算的摆片端部位移相差小于3%,支承在极限范围内不会断裂,证明了所建立的支承力学模型正确,这为优化结构设计提供了理论依据和方法.