多电极静电拉伸薄膜反射镜的面形优化

为了提高多电极静电拉伸薄膜反射镜的面形精度,基于Henky-Campbell圆薄膜平衡方程分析了薄膜均布载荷作用下的拉伸成形和面形误差。采用ANSYS软件一阶优化法,建立了以薄膜屈服强度为状态变量,镜面3个同心环形区域上施加的载荷为设计变量,以反射镜面形与理想面形的最小均方根误差(RMS)为目标的优化模型,对口径300 mm、中心挠度分别为0.5、1.0和1.5 mm的薄膜反射镜面形进行了优化。实验中优化后的最佳镜面面形RMS为7.73μm,PV值为50.69μm,较优化前分别减少了30.2%和23.7%。     

基于结构优化的大跨张弦平面桁架经济性分析

以最小用钢量为目标函数,考虑应力、位移和稳定性等约束,采用二次优化法对大跨平面张弦桁架的截面面积和索力进行了优化设计,并建立了以最小造价为目标函数的优化模型,参考市面上各种钢管和钢绞线的报价,提出了考虑结构位移和稳定性约束条件下钢管直径、厚度的最优造价优化法.分别对大跨预应力张弦平面桁架和非预应力张弦平面桁架进行优化,通过算例分析得出大跨预应力张弦平面桁架相对于非预应力张弦平面桁架经济上的优越性.     

工业建筑重型钢桁架整体稳定性分析

为分析重型钢桁架在横向荷载作用下的整体稳定性能,进而得到稳定系数公式,利用ABAQUS有限元程序建立基于梁单元的数值模型,通过线性屈曲分析确定钢桁架的合理初始几何缺陷形式,对其进行非线性荷载-位移全过程分析.探讨了上弦杆不同面外长细比时桁架整体稳定系数的变化规律,给出了稳定系数表达式,结果表明上弦杆面外长细比越小稳定系数增长的越快,并逐渐由失稳破坏转为强度破坏.在此基础上,考虑钢材强度、上下弦杆截面不等、荷载作用位置以及高跨比等参数的影响,以包络线形式给出了修正后的桁架整体稳定系数公式.     

空间一维可展开桁架精度测量方法

结合空间一维可展开桁架结构特点,基于四象限探测器光斑中心位置检测原理,提出以准直激光束为测量基准的空间一维可展开桁架结构精度测量方法.应用该方法可以实现对空间一维可展开桁架各构架单元的扭转角、横向偏移量、纵向偏移量及桁架直线度装配精度的测量.提出四象限探测器二维平面标定方法,将探测器的工作范围扩大到3 mm×3 mm,探测器的测量精度提高到0.05 mm.运用设计的基于四象限探测器的激光准直测量方法对空间一维可展开桁架进行了精度测量实验,得到桁架各刚性框架的最大扭转角为0.133 3°,最大横向偏移量为1.200 8 mm,最大纵向偏移量为1.299 3 mm,桁架的直线度误差为1.090 6 mm,验证了所提出的空间一维可展开桁架精度测量方法的有效性.     

30m望远镜三镜系统初步设计与分析

为保证30 m望远镜(thirty-meter telescope,TMT)聚集的光线顺利进入各个终端设备,设计了一套适用于30 m望远镜的精密跟踪指向三镜系统.该系统包含有基于Whiffle-tree原理的三镜支撑系统设计和采用地平式结构的跟踪指向系统设计2两个部分.通过参数化建模手段,在ANSYS中建立了系统的详细模型,联合Matlab完成了98个主要工况下的静力学分析后,对镜面面形结果以及结构变形情况进行了统计总结.最后将面形误差引入到ZEMAX中,分析了三镜面形变化对光学调制传递函数的影响.结果表明:98个工况下三镜位置与理想位置最大偏差为1.28 mm,系统的第一阶谐振频率为15.1 Hz,各工况下三镜面形精度均满足指标要求.三镜面形误差对系统MTF影响较大,但通过主镜主动光学校正后可以明显提高成像质量,满足使用要求.通过分析可知,该方案能够满足30 m望远镜项目的需求.探索与解决巨型望远镜的这些技术问题能够大大提高中国在超大口径光学望远镜上的设计和制造能力,并为建设中国下一代巨型望远镜积累丰富的经验.     

针对角钢桁架的满利用率齿行法截面优化

在综合考虑应力与长细比约束的基础上,突破以往桁架优化单一应力约束与设计变量连续化的限制,提出满利用率设计思想,并引入C++语言中类的概念对截面为离散变量的角钢杆件信息进行分类优化,在优化的过程中采用了齿行的前进路线,使结果尽可能逼近真实最优解.通过一个三杆超静定桁架的截面优化实例,可以看出使用本方法在很大程度上提高了优化效率,改善了优化结果,充分体现了其相比于传统的满应力设计方法的优势.具体说明了该方法的程序实现步骤,为从事结构优化程序编制工作的人员提供参考.最后对具有除应力约束以外的局部约束条件的角钢桁架截面优化问题提出了一个可行的方向.     

压型钢板组合箱型截面冀边板焊点间距的确定与应用

广州新白云机所航站楼屋盖采用两个帽形冷弯型钢通过翼边板上纵向点焊形成组合箱形截面受弯构件。根据组合截面在均布荷载作用下的简支梁跨中截面抗弯、支座截面抗剪的受力分析，给出了组合截面翼边板上焊点间距的取值，可供实际工程参考。     

钢桁架连梁-剪力墙结构受力性能的数值模拟

利用数值模拟技术,建立了两个单跨两层钢筋混凝土连梁和钢桁架连梁的剪力墙结构的有限元模型,对比了二者在循环荷载作用下的受力性能,并分析了轴压比、连梁截面尺寸对剪力墙结构的承载力和变形性能的影响规律.分析结果表明：钢桁架连梁的剪力墙较钢筋混凝土连梁的剪力墙,其承载力虽有所降低,但在很大程度上降低了剪力墙的应力和损伤,且其耗能性能和延性均有大幅的提高;轴压比的增大对剪力墙承载力有所提高,但不成比例;钢桁架连梁腹杆截面尺寸对剪力墙结构的承载力有很大影响,弦杆截面尺寸的影响不显著.研究结果对剪力墙的抗震性能的设计计算具有一定的参考价值.     

抗磁性物质的磁悬浮仿真及密度测量

利用COMSOL、Fluent和EDEM软件,仿真预测出不同磁悬浮装置下样品密度与悬浮高度之间的函数关系.在理论分析磁悬浮检测装置与原理的基础上,采用COMSOL软件模拟装置的磁场分布,通过拟合得到中心线上磁场强度表达式,并利用Fluent与EDEM软件耦合预测样品的悬浮高度.通过不同密度、不同磁铁间距的磁悬浮分组实验,验证数值仿真结果的正确性.实验结果表明,当磁铁间距为45 mm时,样品密度与悬浮高度呈线性关系,测量偏差为-0.001 5~0.013 0 g/cm³;当磁铁间距为60 mm时,样品密度与悬浮高度服从多项式函数关系,测量偏差达到-0.006 4~0.013 0 g/cm³.该数值仿真方法使用方便且密度检测精度高.     

薄膜加载变形的有限元数值优化反演求解

薄膜加载变形的反演求解问题是薄膜反射镜成形控制的核心问题.为了实现薄膜面形的高精度控制,给出了柔性圆薄膜由平面变为特定矢高的理想抛物面所需离散均布栽荷的算法,并建立了有限元数值优化反演求解模型.通过300mm口径、25um厚的聚酰亚胺薄膜算例求解,分析了边界预张力、优化栽荷对薄膜面形精度和中心变形量的控制规律,为大变形薄膜反射镜面形控制提供了依据.     

斜放四角锥平板网架内力计算——修正假想弯矩法

本文提出斜放四角锥平板网架内力计算的修正假想弯矩法。与假想弯矩法相比,该法考虑了四角锥单元上弦节点扭转剪力的影响,更合理地反映了斜放四角锥网架的受力特点,是一种计算精度较高的简化计算法。     

薄壁轻钢矩管桁架梁的优化

薄壁轻钢矩管桁架梁由上、下弦矩管与Z撑经自攻螺钉连接而成,通常会发生上弦矩管局部压屈破坏,而受拉下弦管起不了控制作用的情况。为达到充分利用材料,降低工程造价且便于加工的目的,提出了一种新型的薄壁U形下弦轻钢桁架梁。首先,通过3个采用不同形式下弦的桁架梁试件的静力堆载试验,研究了上下弦截面面积、刚度以及截面形式的不同对整个桁架梁破坏模式、抗弯刚度和极限承载力的影响。然后,对6个不同下弦截面形式、截面面积及开口方向的模型梁进行了有限元分析。试验及分析结果表明,采用U形截面下弦代替矩形截面下弦管可行,正U形截面受力性能优于倒U形截面。     

体内张拉成形空间网格结构受荷过程参数分析

针对体内张拉成形空间网格结构实际工程应用的需要,介绍了体内张拉成形空间网格结构的组成.结合其现场施工方法,以一个100 m跨度的体内张拉成形空间网格结构为实例,在成形分析研究的基础上,通过理论模拟和图表分析,研究了上弦梁截面宽度、截面高度和上弦环梁截面类型及尺寸等参数对结构工作阶段性能的影响,并得出各参数对结构影响的特点.结果表明:上弦梁截面宽度、截面高度是影响结构使用的主要参数。     

预应力内置圆钢管桁架混凝土组合梁的受力性能

通过4根预应力内置圆钢管桁架混凝土组合简支梁的试验,得到了试验梁的荷载-跨中挠度曲线、正截面承载力、裂缝分布与展开特征。结果表明:可基于平截面假定计算该类组合梁正截面的承载力,该类组合梁的平均裂缝间距取决于下弦钢管外径及下弦二钢管截面面积之和与截面有效受拉混凝土面积的比值。提出了与试验结果吻合良好的裂缝宽度和刚度计算公式。     

竖向及水平地震作用下PSRC空腹桁架转换结构抗震性能分析

在"强转换"设计原则的基础上，提出预应力型钢混凝土（简称PSRC）空腹桁架转换层框架结构多道防线的划分和内力调整的具体方法：空腹桁架下弦梁和转换柱为最后一道防线；其次是转换层桁架中腹杆、上弦梁以及与其相连的上层框架柱；首道防线是转换层其他上抬框架梁柱。采用OpenSEES软件建立多榀有限元算例模型，进行水平与竖向地震共同作用下的弹塑性时程分析，研究其抗震性能以及竖向水平分量变化（V/H=0、0.65、1.2）产生的影响。研究结果表明：在罕遇及极罕遇地震水准下（V/H=0.65），结构可以避免整体和局部破坏，结构形成以上抬框架梁为主的混合耗能机制，总体实现了多道防线设防的设计思想。随着地震动竖向分量的增加，其影响主要表现在桁架下弦挠度显著增加，当竖向地震动较大时，其对上抬构件内力的附加影响应予以考虑。     

塘渣反压在垃圾填埋场局部滑移治理中的应用

对国内处于填埋作业状态的某局部滑移堆体边坡开展塘渣反压控制工程实践,监测治理前、后的表面位移、深层水平位移和渗沥液水位,评估滑移治理效果.分析后续填埋作业塘渣反压高度和厚度要求.结果表明：采用塘渣反压后,表面位移速率最大值从130 mm/d降为20 mm/d,填埋堆体单次最大滑移面积从8 994 m²降为1 645 m²,深层最大滑移速率从5.3 mm/d降为0.9 mm/d.分析表明,在实施塘渣反压措施后,堆体现状局部稳定安全系数从1.129提高到1.614.当后续堆体继续堆高时,建议最小反压体高度应高于潜在滑移面的坡脚,最小反压体厚度应保证堆体稳定安全,反压体高度和厚度的最终取值应根据堆体的稳定性和反压工程的经济性进行优化.     

PBL 加劲型矩形钢管混凝土不等宽 T型节点应力集中系数分析

为研究开孔钢板连接件（PBL ）加劲型矩形钢管混凝土 T 型节点的疲劳性能,进行了 T 型节点支管受拉、面内受弯及面外受弯的应力集中系数分析。基于矩形钢管混凝土 T 型节点受拉试验,设计了主管为矩形钢管、矩形钢管混凝土和PB L加劲型矩形钢管混凝土,支管为方钢管的T型节点受拉试件,并采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元分析,其中主管钢管宽厚比为27,支主管宽度比为0．4。通过非线性有限元数值模拟,分析热点可能出现位置,并采用二次外推法计算得到支主管的应力集中系数。结果表明：PB L加劲型矩形钢管混凝土节点热点出现位置与矩形钢管节点和矩形钢管混凝土节点一致;与矩形钢管混凝土节点相比,PB L加劲型矩形钢管混凝土节点的应力集中系数显著降低,抗疲劳性能明显提高。     

钢管混凝土桁梁管内混凝土受压应变状态

利用自制的内埋式混凝土应变计和通用有限元软件,对钢管混凝土桁梁试件受压弦杆管内填充混凝土的应变状态进行研究。试验研究结果表明,在单调加载条件下,自埋式混凝土应变计能准确测读受压弦杆管内混凝土的应变状态;混凝土应变随荷载增大呈双折线增长模式,桁梁试件破坏时混凝土受压应变达到5000με。当采用平面塑性梁单元对钢管混凝土桁梁进行整体分析时,不管弦杆受压还是受拉,管内混凝土均应考虑套箍效应;桁梁受压弦杆管内混凝土纵向应变有限元计算值与实测值吻合良好,桁梁试件破坏时混凝土应变处于高套箍状态。     

钢管混凝土桁梁管内混凝土受压应变状态

利用自制的内埋式混凝土应变计和通用有限元软件,对钢管混凝土桁梁试件受压弦杆管内填充混凝土的应变状态进行研究.试验研究结果表明,在单调加载条件下,自埋式混凝土应变计能准确测读受压弦杆管内混凝土的应变状态;混凝土应变随荷载增大呈双折线增长模式,桁梁试件破坏时混凝土受压应变达到5 000 με.当采用平面塑性梁单元对钢管混凝土桁梁进行整体分析时,不管弦杆受压还是受拉,管内混凝土均应考虑套箍效应;桁梁受压弦杆管内混凝土纵向应变有限元计算值与实测值吻合良好,桁梁试件破坏时混凝土应变处于高套箍状态.     

简支组合管桁架的试验研究

为了研究组合管桁架的承载性能,对2根简支组合管桁架进行了竖向加载试验。分析了组合管桁架在竖向荷载作用下的受力性能、破坏机理、变形能力以及管桁架的内力分布规律。结果表明:组合管桁架具有良好的承载能力和变形能力;混凝土板厚的组合管桁架的承载能力高于板薄的组合桁架;上弦杆的轴力跨中较小,支座处较大;下弦杆的轴力跨中较大,支座处较小;跨中部分腹杆的轴力较小,支座部分腹杆的轴力较大。