45t轻量化门式起重机的优化及局部屈曲研究

针对传统计算方法具有局限性,采用Ansys有限元软件对轻量化门式起重机进行不同工况下静力学分析,得到门式起重机在不同工况下的应力和挠度,从而判断门式起重机是否满足静强度与静刚度的要求。为了得到轻量化目的,将门式起重机主梁腹板和翼缘板变薄,有可能会造成主梁发生局部失稳。通过使用有限元方法对主梁进行线性屈曲和非线性屈曲分析,得到主梁局部失稳的临界载荷和临界应力,为判断主梁是否失稳提供依据,也为解决计算局部稳定性这一难题提供参考和可借鉴的方法。     

起重机加筋翼缘板的局部屈曲数值仿真分析

针对起重机柔性肋加筋翼缘板的局部屈曲失稳问题,以承受单向轴压的四边简支加筋矩形板为分析对象,采用有限元数值方法,研究加筋板在文献[1]的约束方法下,长宽比β、抗弯刚度比γ、面积比δ对屈曲系数k的影响。将得到的结果与Timoshenko能量法进行对比,验证了有限元数值仿真法的正确性。对比研究截面积相同但纵向构型不同的加筋肋在相同配筋方式下对简支矩形板的加强作用。结果表明:当长宽比β=1.67时,T型肋加筋板屈曲系数比矩形肋加筋板屈曲系数大54.8%;角型肋加筋板比矩形肋加筋板大32%。     

局部矩形板剪切屈曲的数值仿真分析

针对剪应力作用下局部矩形板,屈曲失稳系数的数值解、解析解编程繁琐的问题,以简支边界条件为例,从力学基本原理出发,系统研究局部矩形板有限元屈曲分析时,限制刚性位移的约束边界条件及等效节点载荷的施加方式;同时,给出能量变分法解析求解剪应力作用下矩形板屈曲失稳系数的方程式。通过对比分析解析解、有限元数值解和其他数值解表明,当解析解方程数N增加时,解析解与其他数值解逐步逼近;当解析解方程数N不变、边长比r增加时,解析解与其他数值解间相对误差逐步增大,有限元数值解与其他数值解间相对误差较小。     

复合受载下简支矩形板屈曲分析的微分求积法

为了精确求解复合受载下简支矩形板屈曲失稳的问题。推导简支矩形板无量纲屈曲微分方程,给出简支矩形板屈曲分析的微分求积计算格式。以单(双)向轴压作用下的简支矩形板为例,通过与解析解、有限元解对比验证微分求积法求解简支矩形板屈曲失稳问题的精确性。以轴压和剪应力作用下的简支矩形板为例,通过同解析解对比分析表明,当边长比r=1～5时,解析解与数值解间的差别较小;当边长比r=1/5～1时,解析解随方程数N的增大而逐步逼近数值解。     

搅拌摩擦焊接加筋板轴压稳定性研究

运用半经验公式对采用搅拌摩擦焊接技术的加筋板轴向压缩局部屈曲临界应力进行工程计算,并应用有限元软件ABAQUS对该型结构的稳定性进行数值计算,得到结构的失稳屈曲临界载荷;参考工程计算和有限元计算值,对加筋板进行轴向压缩试验,对其屈曲形式、失稳及破坏载荷进行试验研究,并考虑侧边支持条件对结果的影响。试验分析表明,非承载边的约束条件对试件的屈曲载荷有一定的影响,而对试件的承载能力影响较小;搅拌摩擦焊加筋板具有一定的后屈曲承载能力;有限元计算结果与试验结果较吻合,说明模拟方法可以用来对该型结构的稳定性能进行分析,从而为该型结构的优化设计及工程应用提供分析参考。     

非均布载荷作用下矩形板失稳的计算方法研究

为了快速准确求解计算加劲箱梁腹板结构中局部矩形板的屈曲承载力,基于微分求积方法获取非均布载荷作用下矩形板的屈曲承载能力,对传统计算方法中的经验设计公式进行了修正。首先,推导了非均布载荷作用下简支矩形板无量纲屈曲控制微分方程的微分求积计算格式,经与文献解对比验证了微分求积数值解的精确性;其次,建立了包含非均布载荷系数与边长比的参数分析案例矩阵,并给出了传统计算方法解与数值解之间的相对误差值,找出相对误差较大的边长比参数区间;同时,通过离散系数分析评价了不同边长比对应屈曲失稳系数之间的离散程度,找出离散系数小时所对应的非均布载荷参数区间;最后,针对离散系数小时所对应的非均布载荷参数区间,选取边长比参数区间对应所有屈曲失稳系数中的最小值,拟合提出了非均布载荷系数与屈曲失稳系数最小值之间的修正计算方法,并将修正计算方法解、传统计算方法解与数值解进行对比分析验证。研究结果表明：提出的微分求积法数值分析模型求解精度高;以拉为主的非均布载荷系数,传统计算方法解与数值解之间相对误差区间为[-26.65%,-88.99%],不同边长比对应屈曲失稳载荷之间的离散系数区间为[0.18, 0.767]×10<...     

复合材料加筋板在剪切载荷下的屈曲特性研究

通过对复合材料薄壁加筋板结构进行剪切载荷下的屈曲试验研究,得到结构的屈曲模态、屈曲失稳载荷以及破坏形式,并通过有限元方法对结构的屈曲进行数值分析,分析得到的复合材料薄壁加筋板结构的屈曲模态和试验结果一致,屈曲载荷与试验结果吻合较好.试验还发现复合材料薄壁加筋板结构有较高的后屈曲承载能力,后屈曲过程中由于桁条脱胶会造成屈曲模态的变化.还分析了筋条的连续性对屈曲载荷的影响.     

纤维增强FGM梁的自由振动和临界屈曲载荷分析

基于经典梁理论（CBT）研究轴向力作用下纤维增强功能梯度材料（FGM）梁的横向自由振动和临界屈曲载荷问题。首先考虑由混合律模型来表征纤维增强FGM梁的材料属性,其次利用Hamilton原理推导轴向力作用下纤维增强FGM梁横向自由振动和临界屈曲载荷的控制微分方程,并应用微分变换法（DTM）对控制微分方程及边界条件进行变换,计算了纤维增强FGM梁在固定-固定（C-C）、固定-简支（C-S）和简支-简支（S-S）3种边界条件下横向自由振动的无量纲固有频率和无量纲临界屈曲载荷。退化为各向同性梁和FGM梁,并与已有文献结果进行对比,验证了本文方法的有效性。最后讨论在不同边界条件下纤维增强FGM梁的刚度比、纤维体积分数和无量纲压载荷对无量纲固有频率的影响以及各参数对无量纲临界屈曲载荷的影响。     

复合材料加筋板剪切屈曲特性研究

分别应用半经验工程算法和有限元软件MSC.Patran/Nastran对复合材料加筋板进行剪切稳定性计算,得到结构的失稳临界载荷;开展复合材料加筋板剪切稳定性试验,得到结构的屈曲形式、失稳载荷、破坏过程及破坏载荷。实验结果表明,复合材料加筋板的破坏形式主要表现为筋条的脱胶和蒙皮的破损,该型结构具有一定的后屈曲承载能力。研究表明,工程算法、有限元计算结果与试验所得局部屈曲载荷较吻合,说明工程算法和有限元模拟方法可以用来对该型结构的稳定性能进行分析,从而为该型结构的优化设计及工程应用提供分析参考。     

起重机箱型梁曲形腹板简支板局部稳定性分析

基于在桥梁工程领域中与起重机箱梁在结构、受力和功能特性相似的波形腹板桥梁结构,提出了曲形腹板箱梁结构的设计形式。研究局部载荷作用下起重机曲形腹板简支板的局部稳定性分析问题。鉴于曲形腹板屈曲稳定性数值求解的复杂性,建立曲形腹板简支板的结构分析有限元模型,给出相应边界约束条件和加载方式的具体实现方法。研究表明:当翼缘板厚度不变时,曲形腹板屈曲临界载荷随板厚增加而增大,正弦波形腹板局部稳定性高于梯形腹板和平直腹板形式;当腹板厚度不变时,曲形腹板结构可有效减少翼缘板的使用材料。     

装载机焊接接头的疲劳强度及焊缝尺寸的影响

装载机的工作装置主要为焊接结构，本文根据某新型国产装载工作装置的实际结构，模拟简化了七种焊接接头，试验研究了这些接头的疲劳强度，给出了不同接头的１０条Ｓ－Ｎ曲线，同时还就焊脚尺寸对不同载荷形式下十字接头及丁字接产砂疲劳强度的影响进行了研究，对不同载荷形式临界焊脚尺寸的大小进行了讨论；并根据试验所得Ｓ－Ｎ曲线及国产装载机动臂的实际载荷谱，对三种机型动臂的疲劳寿命进行了估算，估算结果有力地支持了国产新     

在超塑性压缩状态下矩形断面条料的变形力计算

本文利用超塑性力学方程式S (ij)=2/3K（ε e）{sup}(m-1)ε (ij)对矩形断面条料在超塑性压缩状态下,采用主应力法与能量方程进行推导,得到变形力计算的理论公式。近拟地估计Zn－22%Al合金在250℃下的单位平均压力P (avc),与经验数值基本接近。     

在金属超塑性状态下用工程计算法计算反挤压时变形力

本文采用工程计算法（即主应力法）对金属超塑性状态下反挤压时变形力进行推导,得到其单位平均压力,对锌铝共析合金作了计算,与试验所得值接近。可作为近似地变形力估算来参考采用。     

采煤机含间隙行走机构驱动速度对滚筒随机载荷的影响

为了研究牵引速度对采煤机滚筒工作载荷的影响,建立截割部与牵引部相互耦合的动力学系统模型,并考虑截割阻抗为随机量,服从正态分布,运用数值仿真的方法对其求解,并对结果运用数理统计方法得出采煤机滚筒三向力的均值及标准差;研究结果表明,滚筒三向力的均值和方差随着初始牵引速度的增加呈递增趋势,最后经仿真值与实验测量值对比,验证了模型的准确性。     

薄壁构件的长度对抗撞性影响的研究

基于显式有限元技术,采用响应面法,以结构的比吸能为优化函数,以提高吸能原件的抗撞性为目的,研究正方形截面金属薄壁构件的长度对抗撞性的影响;经过数值分析,得出正方形截面薄壁构件的比吸能关于构件长度和截面边长的变化规律,这些规律可以用于实际吸能原件的设计,并为进一步研究奠定基础.     

采煤机端盘截齿载荷特性研究

为研究采煤机端盘截齿的载荷特性,以MG500型采煤机滚筒为研究对象,采用非线性动力学仿真软件LSDYNA建立采煤机螺旋滚筒与被截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了斜切工况下端盘截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明:斜切进割过程中,端盘截齿截割阻力和滚筒截割阻力矩随端盘截齿圆周切向安装角的增大而减小,随端盘截齿截距的增大而增大;滚筒截割阻力矩的特征值均随圆周切向安装角的增加其减小的趋势随之减缓,随截距的增大其增加的趋势也随之增强;为使滚筒拥有良好的截割性能,端盘截齿宜选用较大的圆周切向安装角和较小的截距。     

飞机结构紧固件柔度计算公式研究

紧固件柔度是飞机连接部位疲劳寿命的重要影响因素,常常作为飞机结构疲劳寿命分析的主要参数。通过材料力学和弹性力学理论对紧固件的柔度计算公式进行了推导,根据计算过程中的假设和各种不确定因素,提取出了柔度计算公式中的待定系数,然后利用有限元软件计算出的不同材料和尺寸柔度值对柔度计算公式进行修正,确定其待定系数,最后再利用紧固件柔度的试验值对有限元修正公式进行试验修正,得到更合理和准确的柔度计算公式。     

基于Pareto前沿的单晶Si放电加工工艺参数优化

针对电火花加工复杂、时变、多参数的特点,在单晶硅Si放电成型加工可行性的基础上,对材料去除率和表面粗糙度等工艺目标进行综合评价。采用中心组合设计实验综合考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对P型单晶Si放电成型加工过程中材料去除率以及表面粗糙度的影响程度,通过响应曲面法分别获得材料去除率和表面粗糙度的二次响应模型,方差分析结果表明模型具有很好的拟合程度和适应性。以提高材料去除率和降低表面粗糙度为目标建立工艺参数优化模型,设计遗传算法对优化问题进行求解并得到Pareto最优解集。实验结果表明,料去除率的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.8%,表面粗糙度的实验结果与优化预测结果平均相对误差为5.3%。表明该算法能有效快速的实现P型单晶Si放电成型加工过程的工艺参数优化。