荷載緩和體系中緩和裝置及其計算理論的研究.pdf

1、本文主要以總結(jié)已有荷載緩和體系的研究成果為基礎(chǔ),結(jié)合機械學的理論,對實現(xiàn)荷載緩和的裝置進行了創(chuàng)新研究,并發(fā)展了荷載緩和體系的計算方法,拓展了荷載緩和體系理論的外延.本文在綜述現(xiàn)有荷載緩和體系的形式、理論及其計算方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合機械學中的經(jīng)典機械模型,對荷載緩和體系的荷載緩和裝置進行了創(chuàng)新研究;同時對荷載緩和體系的計算方法,主要是力密度法和多次加載非線性有限元法進行了研究和算例驗證.主要包括的內(nèi)容如下:提出了實現(xiàn)荷載緩和的幾種裝置形式:

2、四連桿裝置、螺旋壓榨裝置、彈簧裝置、結(jié)構(gòu)體裝置和智能材料SMA裝置等形式.并對其中的彈簧裝置進行了彈簧桿結(jié)構(gòu)和彈簧鉸結(jié)構(gòu)以及彈簧-四連桿結(jié)構(gòu)的算例分析.力密度法是在離散后結(jié)構(gòu)各桿件的幾何拓撲、設(shè)定的力密度值和邊界節(jié)點坐標基礎(chǔ)上,建立關(guān)于節(jié)點坐標的線性方程組,然后進行迭代計算求解.算例表明該方法計算速度快,同時可以人為控制計算收斂精度,但該法對于復雜荷載緩和體系前期處理工作量仍較大.本文提出基于通用有限元程序的多次加載非線性有限元法.通過

3、對單元參數(shù)的修改,多次分步加載并修正結(jié)構(gòu)幾何模型,以求得最終結(jié)構(gòu)形狀.本文詳細闡述了彈簧這種材料特性,講述了其在荷載緩和體系中的三種應(yīng)用(彈簧桿結(jié)構(gòu)、彈簧鉸結(jié)構(gòu)和彈簧-四連桿結(jié)構(gòu)),并對其中的彈簧桿結(jié)構(gòu)和彈簧-四連桿結(jié)構(gòu)進行了受力及性能分析.計算結(jié)果表明:彈簧桿結(jié)構(gòu)進行了向下荷載作用下各單元內(nèi)力變化與剛性桿基本相同(有時還略大);在向上荷載作用時結(jié)構(gòu)中雖然發(fā)生了很大的位移,但是其內(nèi)力基本變化不大.因此說明彈簧桿結(jié)構(gòu)在向上荷載時,具有很好

4、的荷載緩和功能.針對彈簧桿結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的結(jié)果,本文提出彈簧桿結(jié)構(gòu)應(yīng)用的前提條件:當假設(shè)外荷載所對應(yīng)的虛位移發(fā)生時,相應(yīng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)更有利于承擔原來的外荷載.彈簧-四連桿結(jié)構(gòu)是機械學與結(jié)構(gòu)靜力學的綜合應(yīng)用,其運動分析可以參照機械學中機構(gòu)分析方法,靜力分析可以采用靜力平衡關(guān)系進行分析.經(jīng)本文參數(shù)分析,在轉(zhuǎn)角ф<,2>=130°時,結(jié)構(gòu)具有較大的外荷載調(diào)節(jié)范圍,相應(yīng)的k取100kN/弧度.論文最后對上述研究內(nèi)容及成果作了簡單的總結(jié),并展望進一步研