荷載緩和體系中緩和裝置及其計(jì)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(jī)械學(xué)的理論,對實(shí)現(xiàn)荷載緩和的裝置進(jìn)行了創(chuàng)新研究,并發(fā)展了荷載緩和體系的計(jì)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(jì)算方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合機(jī)械學(xué)中的經(jīng)典機(jī)械模型,對荷載緩和體系的荷載緩和裝置進(jìn)行了創(chuàng)新研究;同時(shí)對荷載緩和體系的計(jì)算方法,主要是力密度法和多次加載非線性有限元法進(jìn)行了研究和算例驗(yàn)證.主要包括的內(nèi)容如下:提出了實(shí)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(jìn)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?fù)?、設(shè)定的力密度值和邊界節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)基礎(chǔ)上,建立關(guān)于節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的線性方程組,然后進(jìn)行迭代計(jì)算求解.算例表明該方法計(jì)算速度快,同時(shí)可以人為控制計(jì)算收斂精度,但該法對于復(fù)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(xì)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(jìn)行了受力及性能分析.計(jì)算結(jié)果表明:彈簧桿結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)還略大);在向上荷載作用時(shí)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(shí),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(dāng)假設(shè)外荷載所對應(yīng)的虛位移發(fā)生時(shí),相應(yīng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)更有利于承擔(dān)原來的外荷載.彈簧-四連桿結(jié)構(gòu)是機(jī)械學(xué)與結(jié)構(gòu)靜力學(xué)的綜合應(yīng)用,其運(yùn)動(dòng)分析可以參照機(jī)械學(xué)中機(jī)構(gòu)分析方法,靜力分析可以采用靜力平衡關(guān)系進(jìn)行分析.經(jīng)本文參數(shù)分析,在轉(zhuǎn)角ф<,2>=130°時(shí),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(jìn)一步研