基于Mathcad求弹性梁弯曲问题的数值解

提出一种求解受复杂载荷作用的弹性梁弯曲问题数值解的新方法。该方法利用奇异函数表示弹性梁的弯曲内力和弯曲变形方程,与梁的边界条件和连续条件联立,应用数学软件Mathcad中相应的求解块和绘图工具,可以快速获得弹性梁的支座约束力、任意截面的剪力和弯矩、挠度和转角等参数以及相应的曲线图。该方法无需编程,既适用于静定或超静定梁,也适用于等截面或变截面梁,为梁的强度和刚度校核以及优化设计等提供了新途径。     

变截面格构式结构轴压临界力的高效分析方法

变截面格构式结构为工程实际中常见的复杂杆系结构,为高效、准确地分析其轴压稳定性问题,利用三次样条函数建立变截面格构式梁单元的位移场,基于有限元插值理论推导变截面梁单元的切线刚度矩阵.通过静力凝聚法消除单元节点的曲率自由度,获得一种全新的两节点变截面格构式梁单元.基于该新型变截面格构式梁单元,采用有限单元法研究悬臂变截面格构式结构和中间等截面两端变截面的组合格构式结构在典型约束下的失稳临界力,并将计算结果与Timoshenko精确解进行对比.结果 表明,推导的变截面格构式梁单元是正确的和有效的,该新型梁单元可高效的应用于变截面格构式结构轴压临界力分析.     

大挠度后屈曲倾斜梁结构的非线性力学特性

基于弹性梁的几何非线性大挠度屈曲理论,建立两端固定对称倾斜支撑梁结构的大挠度后屈曲控制微分方程,采用几何非线性隐式变形协调关系来表达强非线性超静定边值问题,得到描述倾斜梁大挠度后屈曲行为的精确解析解.采用数值方法求解含有第一、二类椭圆积分的强非线性微分方程,给出不同倾角梁结构从初始屈曲到后屈曲并发生两态跳转过程中的位形曲线及非线性刚度.根据最小能量原理和挠曲线拐点个数,分析对称屈曲模态与非对称屈曲模态之间相互跳转的内在联系及其对结构非线性刚度突变的影响,得到了屈曲模态之间的转换条件.跳转过程的数值仿真表明,倾斜支撑梁结构发生大挠度后屈曲时具有明显的双稳态特性且只出现低阶(1、2阶)屈曲模态,仿真计算结果与试验结果相一致.     

复杂载荷变刚度静不定梁通用力学模型及变形方程

对复杂载荷下变刚度静不定梁建立了一种通用力学模型，得出梁任一截面的变矩方程。通过对变矩方程的积分和积分后方程的递推，推导出梁任意截面的转角和挠度变形的一般方程，并给出工程计算实例。该方程易于采用计算机处理，为复杂载荷下变刚度静不定梁程序化求解提供基础。     

铁道车辆车体挠度解析计算方法研究

采用等效刚度法,将车体这种具有复杂截面的变截面梁等效为等截面梁,计算其挠度,并根据车体结构特征,在门窗位置引入与门窗开孔高度相关的门窗系数,增强了等效梁对车体门窗位置刚度弱化的敏感性。分别以示例对简单车体和某型高速列车中间车车体进行有限元的挠度验证计算,两种车体的解析计算结果与有限元结果的误差均在工程允许的范围内,表明了该方法计算变截面列车车体挠度的准确性,能够为车体截面及车身刚度的优化设计提供计算依据。     

变截面节流器对空气静压轴承承载性能的影响

为了分析可变截面节流器对空气静压轴承性能的影响,提出了变截面节流器的空气静压轴承模型,通过轴承承载表面弹性薄板的挠度变形实现节流器截面形状的动态变化。建立固体薄板变形和气体润滑的耦合偏微分方程,采用有限差分法和超松弛迭代法对耦合方程进行离散和数值求解。计算结果表明:节流器的截面形状直接决定了数值计算过程中喷嘴系数的大小,与刚性节流器的空气静压轴承相比,变截面节流器的空气静压轴承刚度提高了15%,在较高承载力的情况下能够获得更大的刚度。实验测试结果和理论分析基本一致,变截面节流器的设计方法能够有效提高空气静压轴承的静特性。     

简支双层叠合梁的变形计算

考虑小变形假设,利用梁挠度近似微分方程、积分方程理论和数值方法,研究简支双层光滑接触叠合梁的变形计算问题。通过上、下梁变形的协调条件,给出双层梁之间相互作用分布力系满足的第一类沃尔特拉积分方程及其精确解,直接利用上、下梁之间分布力满足的积分方程和梁挠度近似微分方程,推出上、下梁截面转角函数的解析表示式,对梁的变形和应力计算提出简明的求解方法。算例结果说明方法的可行性,其结论可为复合梁的强度设计和刚度校核提供理论参考。     

用袖珍计算机计算变截面梁

引言 在主轴或传动轴设计中,经常涉及变截面梁的强度和刚度计算。在设计多支承轴时,会遇到解变截面超静定梁问题。虽然材料力学为这些问题在理论上提供了各种解法,实际计算过程相当复杂。笔者以梁的基本理论为基础,按数字式电子计算机的特点,选择适当的计算模型,用 BASIC语言设计 了一套适用于变截面梁弯矩变形计算和解超静定问题的计算机程序。在袖珍计算机SHARP PC-1500上,只要按照程序规定正确输入几行原始数据,几分钟内就可以得出计算结果,同时能自动绘制出梁的弯矩图和挠度曲线。 一、弯矩和 弯矩图 图1.说明用计算机计算弯矩和绘…     

Delta机器人动力学建模与弹性误差分析

针对Delta机器人运动过程中因弹性变形导致的误差问题,基于有限元理论对其弹性动力学问题建立了数学模型并进行了研究。根据机构特点,将机器人的各构件分别划分为刚性体与弹性体,形成了一个刚柔结合的系统,并充分考虑机构中平行四边形机构的运动协调关系,推导出了各构件的运动协调矩阵,由此装配出了系统的弹性动力学方程,在此基础上,采用Newmark积分方法对系统方程进行了求解,最后据此分析了Delta并联机器人杆件截面尺寸对其运动过程中弹性误差的影响。研究结果表明:增加驱动杆截面的尺寸时,其弯曲刚度随之增加,可以减少机器人弹性变形;而从动杆截面的尺寸增加时会因为机构自重增加导致变形增大。     

MEMS中变截面梁弯曲数学模型的建立

在MEMS结构中采用变截面梁来减小应力集中的影响。建立的变截面梁弯曲数学模型可为MEMS器件加工工艺提供理论依据。以增加空间利用率且保持最大转角和最大挠度不变为前提条件,分别构建了最大转角尺寸刚度Kφ和最大挠度尺寸刚度KW表达式;对比原设计参数的尺寸刚度,创建了梁长度和端面高度与尺寸刚度的关系式,从而为MEMS结构中梁的设计提供了理论支撑。     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

活塞销孔加工工艺的改进

我公司于８０年代末引进Aspera公司年产８０万台冰箱（冷柜）压缩机生产线及软件技术，在压缩机加工中，活塞销孔（如图１所示）的加工是难点之一。用镗床加工，质量一直难以达到要求，废品率很高。后来我们将Aspera公司的加工工艺即精镗后滚光改为精镗后用金刚石铰刀粗、精铰孔，由此解决了这个技术难题。（１）原意大利Aspera公司工艺简述其工艺流程为：钻６．５通孔→扩孔至７＋０．１→粗镗７．４７３＋０．０３６、圆柱度０．０１→精镗至７．９３５＋０．００６、圆柱度０．００２→滚光７．９３８＋０．００６、圆柱度０…     

广州地铁APM列车制动机理分析

根据广州市珠江新城旅客自动运输系统(APM)列车的运行特点,介绍APM列车制动系统的制动方式及其特点,分析APM列车动态制动和摩擦制动的工作机理及其区别和联系,阐明APM列车制动系统的电控制过程和气控制过程,从而为APM列车制动系统的维护和管理提供一定的依据.     

盘丝极心偏对三爪自定心卡盘找标精度影响的分析

三爪自定心卡盘作为机床的主要附件,已有一百多年的发展历史,尽管目前随着数控技术的不断发展,越来越多地需求高速动力卡盘,但三爪自定心卡盘目前仍有一定的市场。 要保证卡盘可靠地夹紧工件,必须使其有可靠的夹持精度;要保持卡盘的精度,必须要严格控制各零部件公差及误差,如盘丝的极心偏。 　　极心偏是形成圆的渐开线的基圆圆心 (极心 )与盘丝内孔中心不同心所造成的偏差值。它对卡盘精度的影响分两种情况,一是卡爪夹持弧采用配磨,二是卡爪夹持弧采用单磨。本文主要探讨配磨时的影响。 　　卡爪夹持弧采用配磨,即每台卡盘整体…     

Development of sclerometric method of studying activation of parameters of damage and fracture of friction deformable surfaces

The article presents a brief review of the wear models based on the kinetic thermofluctuation approach. The materials were developed using SamGTU sclerometric programming software and a set of instruments developed at Samara Engineering University for assessing the parameters of kinetic thermoactivation for surface fracture deformed by friction. The first obtained results of assessments and the estimated prediction of wear resistance exemplified by tribocouple of the aircraft chassis are presented.     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

圆柱面素线的直线度公差带解析

详细分析了圆柱面素线的直线度公差带在新旧标准中定义和解释的区别，并从对圆柱面素线实际要素检测的角度，提出了推行新标准的实际意义。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

柴油机连杆疲劳失效的影响因素分析

运用有限元方法与疲劳寿命预测理论,对柴油机连杆在疲劳耐久性试验条件下的三维应力分布和疲劳寿命进行了数值模拟。通过对比连杆疲劳试验与寿命预估结果,结合连杆疲劳断口的微观分析,表明残余压应力使疲劳裂纹源的位置向连杆次表层推移,对高强度连杆的疲劳寿命具有重要影响。