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承载索张力的正确计算是进行横向干货补给系统设计的基础. 本文从悬链线 标准线型出发,在抛物线曲线方程基础上,推导了横向干货补给承载索在无载荷和有载荷时 的最大张力及索长计算公式,并给出了工程应用实例.     

横向干货补给承载索张力的抛物线计算法

承载索张力的正确计算是进行横向干货补给系统设计的基础.本文从悬链线标准线型出发,在抛物线曲线方程基础上,推导了横向干货补给承载索在无载荷和有载荷时的最大张力及索长计算公式,并给出了工程应用实例.     

基于动态松弛法的柔索驱动并联机器人位置正解分析

根据悬链线解析表达式推导出悬索两端固定时索端拉力与索长之间的关系,用于求解特定长度的驱动柔索对处于某一位姿的动平台的作用力.动态松弛法可以从任意的初始状态开始,通过简单迭代而使系统达到静平衡状态.将该方法应用到柔索驱动并联机器人的位置正解分析中,可以得到与特定索长对应的动平台位姿.以舱索系统为例验证了方法的正确性.     

偶应力理论的无网格法

根据偶应力理论的基本方程,在能量泛函中引入罚函数来满足偶应力理论的几何约束条件,从而得到偶应力理论的无网格法的控制方程.通过算例,分析了偶应力对带中心圆孔的无限平板在单轴拉伸及纯剪状态下的应力集中的影响,验证了该无网格方法的有效性和可行性.     

黄茅海波-流共同作用下的三维悬沙数值模拟

针对黄茅海河口区波流相互作用显著、三维空间结构明显及泥沙运动复杂等特点,联合第3代海浪模式SWAN,建立了波流共同作用下的三维悬沙数学模型.在水流计算中,考虑了波浪产生的辐射应力影响,波浪依赖的表面风应力影响及波浪影响下的底部剪切应力,并采用k-kl紊流闭合模型提供垂向涡粘系数和垂向扩散系数.悬沙扩散方程中的源函数利用切应力法确定,泥沙沉降速度考虑絮凝作用,从而提高黄茅海悬沙场数值模拟精度.通过含沙量实测资料验证,模拟值与实测值符合较好.在模型验证的基础上,讨论了不考虑波浪与考虑波浪两种情况下黄茅海的悬沙分布特征,为工程实际研究提供了依据.     

基于图形法和二分法的斜拉桥拉索参数计算方法

运用悬链线方程对拉索线形、梁端拉索切线斜率、索长等相关参量的表达式进行了详细推导。在求解拉索参数的计算过程中,首先需要假定梁端拉索切线斜率的初始取值区间,并进行迭代运算。然而为了避开任意假定区间带来的弊处,本次研究提出了一种名为图形法的新方法,这种方法可以描绘出拉索线形与梁端拉索切线斜率的函数图,且可从图中快速准确地找出有效的取值区间;接着将得到的初始区间结合编好的二分法程序,可以更加准确地求出拉索线形方程中的梁端切线斜率,并且也可进一步求出索长、塔端拉索切线斜率、塔端和梁端拉索张拉力等相关拉索参数。最后采用铜陵长江公路大桥作为工程背景,进行实际算例研究,采用图形法和二分法结合与迭代法相比,在计算梁端切线斜率时,可将误差减少4.62%,该方法的有效性得到了验证。     

均布压力作用下悬链线波纹壳应力和位移的初参数积分方程分析

本文用初参数积分方程方法，对悬链线波纹壳在均布压力作用下的应力和位移进行了分析，并给出了一个算例。     

基于质量守恒的缆索计算理论与找形解析算法

旨在解决既有缆索计算理论的基本假定不合理问题,基于质量守恒原则推导了精细化缆索计算理论;根据拉格朗日坐标建立了考虑缆索截面变形后受拉刚度变化的改进弹性悬链线计算理论。研究结果表明,精细化缆索计算理论与改进的分段悬链线计算理论具有等价性;自重下跨度为888 m的缆索找形计算案例中,精细化缆索计算理论与悬链线方程理论的缆力及高程差值分别为61.5 kN和-158.7 mm,与弹性悬链线理论计算差值对应分别为1.9 kN和0.5 mm;受外载下跨度为1038 m缆索找形计算案例中,推导的精细化缆索计算理论与悬链线方程理论缆力差值分别为77.8 kN,与弹性悬链线理论无应力长度计算差值控制为1.0 mm。精细化缆索单元计算理论及缆索找形算法可作为缆索承载结构体系一种完备的精细化计算理论与方法。     

非滑移刚度理论下的空缆线形半解析算法

为设计阶段更简洁和准确地计算悬索桥空缆线形,提出了一种锚跨水平张力-预偏量-修正水平力迭代过程的非滑移刚度理论计算方法。基于分段悬链线理论,探讨了空缆线形计算存在的三种不同情况,并以此为计算思路。在任一锚跨水平张力作用下,考虑鞍座对空缆线形的影响,以各跨无应力索长不变与鞍座两侧的力或力矩平衡为准则,推导了各跨左右鞍槽接触段和悬空段的内力与线形平衡方程,以及迭代过程中待求参数之间的影响矩阵及修正方法,以右边塔索鞍处不动点里程坐标误差为收敛条件,采用了二分法迭代出理论的左锚跨水平张力,进而得到空缆状态下各索鞍的预偏量以及各跨索段内力与线形。通过算例比对,验证了本文方法的可靠性。结果表明,在成桥状态下结构参数已知的基础上,仅需求解左锚跨水平张力一个变量参数,即可得到各跨索股线形与内力以及鞍座预偏量。相比传统的滑移刚度理论方法,本文方法迭代过程方便简洁,易收敛且精度高,无需往复固定或释放一个鞍座约束进行迭代求解,提高了计算效率,适用于任意跨对称或非对称空缆线形的计算。     

稳定节点积分伽辽金无网格法的应力计算方法研究

应力计算是基于稳定节点积分的伽辽金无网格法的重要组成部分.该文着重研究稳定节点积分伽辽金无网格法的应力计算方法,对稳定节点积分方法的变分一致条件进行了讨论.证明当节点代表域内的应变采用非局郎光滑应变时,相应的应力在节点代表域内为常数,稳定节点积分伽辽金无网格离散方程是变分一致的.文中提出了三种节点应力计算方法,研究表明,基于位移梯度的节点应力计算方法不满足变分一致性要求,而采用光滑应变的节点应力计算方法和一致形心应力计算方法满足变分一致性要求.典型数值算例的误差分析表明,满足变分一致性不一定确保得到更为精确的结果.而基于光滑应变的一致形心应力计算方法总是较其它两种方法更为精确.     

斜拉桥桥索张力测量

本文主要介绍了斜拉桥桥索张力的测量原理，指出了目前人们常用的直接频差法的不足之处，提出了一种确定斜拉桥桥索基频的新方法．后一种方法无论从理论还是从测量上都优于前一种．实测结果证明了这一点．     

Forced Spatial Vibrations of Anchor Cable Systems

A method and an algorithm are proposed to analyze the vibrations of three-dimensional viscoelastic flexible cable systems intended for holding objects on the waves with allowance for slackening. The dynamics of the structure with the attachment point subjected to forced perturbations is studied. The relationship between the tension of the cable and its inclination is found. The kinematic and force characteristics of the structure are determined for various wave parameters and coefficients of viscoelasticity     

导流缆水动力性能试验测量研究

为全面确定导流缆在不同情况下的水动力性能,本文对其进行了试验测量研究。设计了一种试验方案,以便同时测出缆在不同攻角时的三组水动力性能数据;同时为消除试验时模型缆有限细长度(展弦比)、近水面效应及水下有效长度的不利影响,进行两组不同长度的模型试验,采用长度差值方法,以得到较为准确的结果。最后,采用数据拟合方法,对试验数据进行处理,给出了无限细长度导流缆在不同攻角、雷诺数时的法向、切向阻力及侧向作用力系数的回归公式,以方便工程应用。     

悬索的变原长计算模式

本文从非线性弹性理论出发,采用泛函内积形式,建立了悬索非线性计算模式。提出了变原长迭代计算的基本思想,就一端固定、另一端张力已知的悬索模型,从Reissner变分理论出发,导出了该模式的非线性有限元的基本方程,使计算量大大减少。     

Optimal Force Generation for an Underconstrained Planar Cable Robot

This paper presents a planar, underconstrained cable robot designed to operate on the vertical face of overhead roadway signs. The cables that actuate the robot extend over a set of rotatable pulley arms mounted at the top corners of the sign. The redundant degrees of freedom due to the pulley arms allow for improved force generation ability of the robot at all desired locations on the sign. Redundancy is resolved by optimizing the anisotropic force generated in a desired direction. There are four distinct solution regimes dependent on the desired force angle. Of the four solution regimes, two are constraint-bound solutions for each cable force and the complementary cable angle based on monotonicity analysis. The two additional solutions are constraint-bound in the cable angles resulting in a fixed geometry, and the well-known attainable force set solution is applied.     

Nonlinear Assessment of Cable Vibration in a Stayed Bridge

An experimental study for cables in a stayed bridge is presented. In this analysis, the tensions on the cables were calculated considering linear and nonlinear approaches; for the nonlinear analysis a 2D model was used to evaluate vibration modes and responses under wind and traffic loads. The 8 semi-harp cable stayed bridge used for this study has 112 cables and vibration measurements were done under normal operational conditions. Tensions computed from the nonlinear model were compared with those from the traditional linear model, where average differences were within 3.3%. The estimated tensions from vibration tests have good correlation with the experimental values measured from load tests, while the vibration procedure was carried out in less than 2 days without limiting the bridge operation; converse to the load tests where approximately 30 days are necessary and the bridge traffic has to be closed for short periods during measurements.