弯扭耦合

摘要： 在城市与公路桥梁建设中,大跨径小半径曲线桥梁目前多采用连续刚构或连续梁,在后期运营中都存在腹板开裂和跨中挠度大等问题。曲线部分斜拉桥是一种经济合理兼具良好景观效果的结构形式,然而国内外设计、修建的曲线部分斜拉桥数量很少,相关研究也局限于直线部分斜拉桥范围,故曲线部分斜拉桥的实践和研究意义重大。九江市新建快速路跨昌九快速路节点桥是目前国内平曲线半径最小的空间双索面部分斜拉桥,通过对该桥的设计及分析研究,总结出该种桥型结构设计的一些实用经验,可为类似桥梁设计提供有益的参考。

摘要： 针对某特种车辆传动系统由于结构布局限制导致的主轴两侧非等强度设计问题,综合考虑传动主轴-轴承系统内外多源激励,采用集中质量法建立系统非线性振动模型。基于所建立的模型,利用Runge-Kutta进行数值仿真求解,分析了稳态工况下系统弯扭耦合振动响应以及系统动载荷和振动能量的分布特点,得出了主轴右侧断裂的主要原因。为解决传统粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法易陷于局部最优解问题,通过调整算法参数和粒子变异提出一种改进的PSO算法。然后,针对主轴断裂原因,采用改进的PSO算法,以系统的波动扭矩和扭转振动能量为优化目标,对传动主轴结构参数进行多目标优化,并利用模糊集合理论对优化得到的Pareto最优解集进行选优。仿真结果表明,优化后的主轴左右两侧趋近于等强度设计,系统的扭转振动响应达到一个最优的平衡,主轴左侧的波动扭矩虽有所增加,扭转振动能量保持不变,但出现断裂故障的右侧波动扭矩幅值下降25%左右,右侧扭转振动能量下降15%左右,优化效果明显。

摘要： 研究了由三维角联锁机织与双轴向经编玻纤织物增强的复合材料叶片其增强体结构对叶片弯扭耦合特性的影响,选用NACA4415为基础翼型,设计了功率为2 kW、长1.9 m风力机叶片,应用Ansys软件数值模拟叶片应变特性,基于节点位移法分析了铺层结构对叶片弯扭耦合特性影响,进而得出增强体结构对叶片变形特性的影响规律。结果表明:在相同集中载荷作用下,同种几何形状的叶片由挠度均随叶片展向递增,并呈非线性相关;铺层结构对叶片的弯扭耦合效应影响较明显,新型结构的三维角联锁机织复合材料风力机叶片等效弯扭耦合系数为0.0616,约为传统的双轴向经编复合材料风力机叶片的2.8倍。

摘要： 本文建立了高压汽轮机转子、低压汽轮机转子、挠性联轴器、高速齿轮转子、扭力杆和套筒轴装配而成的低速齿轮柔性转子、发电机转子组成的复杂轴系的弯扭耦合动力学模型,计算结果表明:空负荷起机时因齿轮轴承对齿轮转子弯曲振动的约束弱因而弯扭耦合效应显著,主要表现为扭转振动的前两阶频率与纯扭转计算结果相比分别下降了6.5%和4.5%,因此建立弯扭耦合计算模型是必要的;满负荷运行时因齿轮轴承对齿轮转子弯曲振动的约束强因而弯扭耦合效应不明显,主要表现为扭转振动的前两阶频率与纯扭转计算结果相比分别下降了0.8%和0.9%,可采用纯扭转模型代替弯扭耦合模型;满负荷运行与空负荷起机相比扭振主导频率下伴随的弯曲振动减弱,轴承对弯扭耦合系统引入的阻尼比变小。

摘要： 该文提出一种基于压电纤维复合材料(MFC)的结构热变形物理模拟方法,建立了悬臂梁结构热变形与MFC驱动变形的相关性方程,并与有限元仿真进行对比验证。面向复合材料层合板以结构热变形模拟为目标,利用优化的方法反求出MFC的驱动电压,从而指导MFC驱动实验。结果表明,对于均质悬臂梁的弯曲变形,仿真结果与理论表达式一致;面向层合板的弯扭耦合变形、MFC驱动变形与热变形的测点位移误差均在5%内,验证了该文提出的物理模拟方法的有效性。

摘要： 桥梁顶推施工法以其对桥下净空无要求,且不影响桥下通车的优点得到了广泛应用,然而,空间双向折线钢桁梁在顶推过程中面临“弯扭耦合”效应引起主梁受力不明确的技术难题。针对这一问题,本文依托莆田站顶推钢桁梁天桥工程,建立了全桥有限元模型,对顶推施工工况进行计算,结合现场测试数据,进行了受力分析,分析结果表明实测值与理论值基本吻合,顶推施工过程中钢桁梁是安全的,据此得出桥梁不同的斜度在顶推阶段对主梁应力的影响规律,保证桥梁顶推施工的安全。

摘要： 目的对均布荷载下曲线U型钢与混凝土组合梁的变形计算进行研究,以便于实际工程中限定曲线组合梁的变形范围。方法依据能量法,考虑界面滑移影响,建立均布荷载下曲线组合梁的变形公式,并进一步得出不同参数对于曲线梁的变形影响。结果当均布荷载增加时,曲线组合梁的变形随之增大,且变形值与均布荷载大小成正比;圆心角从10°增加到50°,变形值增加了大约44%;混凝土板厚从110mm增加到440mm,变形值降低大约43%;钢梁壁厚从20mm增加到80mm,变形值降低大约58%;连接刚度从0增加到30×10^(4)MPa,变形值降低大约22%。结论不同参数对于曲线组合梁变形的影响程度不同;对于变形有严格要求时,应当在考虑经济效益的同时,优先考虑适当降低圆心角或增加钢梁壁厚。

摘要： 小半径曲线梁桥的弯扭互相耦合作用十分明显,梁体在平面内还会出现横桥向位移,且随着曲线半径的减小,扭矩值和径向位移会急剧增大。预应力弯梁桥较普通钢筋混凝土弯梁桥弯扭耦合作用更加复杂,而且不同的支撑方式对扭矩和位移也有重要影响。因此,通过对某极小半径预应力弯梁桥(曲线半径R=48 m)的分析,得出不同支撑方式下的扭矩和位移结果以及各种作用对扭矩和径向位移的影响占比。分析结果为,该类桥梁中除恒载、活载外,预应力也是影响扭矩的重要因素;桥梁设计时应加强方案比较,从减小扭矩、支座赘余力和径向位移方面进行择优选择。

摘要： 针对某大跨径π型叠合梁斜拉桥的气动性能,利用刚性节段模型针对其成桥状态展开了系统的风洞试验研究.试验结果表明,该桥主梁在设计风速范围内存在明显的竖弯及扭转耦合涡激共振现象,即使将竖弯以及扭转阻尼比提高到1％左右,仍然存在明显的涡激共振现象并且振幅超过规范限值.频谱分析表明,该桥主梁断面的竖弯和扭转耦合涡激共振的频率是一致的,其涡振"锁定"的频率接近竖向固有频率.探讨分析了主梁断面的弯扭耦合共振频率特性及成因.通过风洞试验对包括中央稳定板、边稳定板以及导流板在内的一系列气动减振措施进行了参数化的研究,并提出了最优的减振方案,有效抑制了该桥的涡激共振现象.研究成果可为类似桥梁断面涡激共振减振设计提供参考.

摘要： 叶片主梁是大型风电叶片结构设计和有限元分析的重要部分。本文通过Matlab自行开发三维有限元计算程序,研究叶片主梁的结构参数对风力机叶片弯扭耦合产生的影响。首先,对L形型材开展格式精度验证与模态分析,并与商用有限元软件Nastran中Solid单元计算结果进行对比,验证程序精确性和有效性。其次,对圆筒型薄壁、厚壁主梁结构在弯曲载荷下的直接扭转,研究中心偏心量对圆筒型梁弯扭耦合的影响。

摘要： 通过采用Lagrange方程推导出不平衡力激励下转子-橡胶轴承系统弯扭耦合动力学微分方程,应用数值方法分析了在摩擦力作用下系统的弯扭耦合振动特性.最终通过对三维谱图、时域曲线图、幅频图、轴心轨迹和相图的分析,得到了摩擦力作用下系统中蕴含的各种复杂非线性动力学行为,并分析转子-橡胶轴承系统参数对系统动态响应特性的影响.文中揭示的动力学特性为转子-橡胶轴承系统的状态识别、诊断和安全经济运行提供一定的理论依据.

摘要： 基于机翼颤振研究的频率重合理论,对水平轴风力机进行了弯扭耦合模态的颤振研究。以某5MW变桨风力机典型翼段为例,通过建立和求解颤振方程,分析了定常气动力作用下,翼段颤振速度与翼型重心位置的关系以及颤振速度与弯扭刚度的关系,得出了相应的关系曲线,阐述了颤振发生的内在机理,并与M.H.Hansen等人的相关研究作了对比,验证了分析结果的可靠性,为新一代大型、柔性风电机叶片的自主设计提供了重要的理论支撑。

摘要： 针对偏心高层建筑风致弯扭振动问题，采用连续Euler-Bernoulli梁模型，选择建筑截面刚度中心为参考坐标原点，坐标x轴平行于风向角，按照双向弯扭耦合振动理论，求取振型和自振频率；然后根据结构风工程理论，求得高层建筑风致弯扭耦合振动时顶层角点加速度响应。针对具体算例，结合实际风洞试验拟合数据，对本方法进行比较验证，并研究了刚度中心、质心偏离对建筑自振频率、顶层角点加速度响应的影响。

摘要： 本文以某车辆动力传动系统为研究对象,建立了车辆动力传动系统弯扭耦合自由振动和强迫振动的有限元模型。在此基础上对动力传动系统进行了模态分析,得到了动力传动系统的固有频率和振型。研究了发动机的扭转激励,并通过强迫振动分析,得到了传动系统的应力和应变。

摘要： 本文采用Lagrange 方程,推导了考虑弯扭耦合振动的转子控制方程,考虑了六个方向的自由度.分析了两种不平衡的作用,即静不平衡和动不平衡,同时考虑了重力和陀螺效应的影响.采用小角度假设,详细推导了这两种不平衡和重力由于转子的平动与转动而导致的激励力和激励力矩.数值仿真结果表明:本文对于建立比较完备的弯扭耦合转子振动模型和理解动静不平衡的影响具有一定的意义.

摘要： 微型扑翼飞行器是微型飞行器和扑翼飞行器的结合,是飞行器设计领域的研究热点,但在低雷诺数下存在升力不足的现象.已有研究表明,扑翼的弯扭耦合对于提高升力有效,弯扭耦合可通过共振激励放大驱动机理来实现,但该机理对扑翼的模态提出要求.本文首先建立仿生扑翼有限元模型,对其进行模态分析,并提出1种适用于扑翼的模态种类判别方法.为满足模态要求,提出了2种改进方案,并进行了有限元仿真验证.结合两种改进方案,提出双斜梁-主梁变截面扑翼模型.基于PCL语言对该模型进行参数化建模,采用遗传算法对其进行尺寸优化,得到满足模态要求的相对理想的仿生扑翼,为仿生扑翼的设计和优化提供重要的科学依据和工程应用价值.

摘要： 随着城市建设和交通事业的发展，城市立交和高速公路立交的修建数量日益增加，特别是大量立体及平面交叉桥梁的修建，多种曲线和异型箱梁结构被广泛采用。由构造特点造成了异型箱梁桥与一般箱梁桥有着很大的差别。构成了独特的受力特点，其结构空间效应显著，具有弯梁桥弯扭耦合的特性.异型岔口处桥上行车线路各异，荷载作用下的相互影响会造成端部各支座横向受力分布不均，甚至出现超载或脱空现象，这种结构的分析是不能通过求横向分布系数的传统方法来解决的。本文针对上述关键问题，综合国内外研究成果，详细阐述了现有对异型梁的研究方法和模拟手段，并讨论了组合箱梁异型岔口在不同荷载组合作用下的受力性能。

摘要： 简化计算公式获得的桥梁颤振临界风速与风洞试验结果有较大出入,而三维耦合颤振的计算方法又难以在非桥梁风工程专业背景的设计人员中应用.因此,在桥梁初步设计阶段,设计人员需要一种较为准确的简化颤振计算方法.基于弯扭两自由度耦合颤振理论和模态坐标下的主梁运动方程,推导了计算颤振临界风速的简化公式.其中,桥梁断面的颤振导数基于薄平板颤振导数,采用升力系数斜率之比的方式线性换算获得.算例表明,该简化计算方法对于流线型箱梁的颤振风速计算具有较高的准确度,适合在大跨度桥梁初步设计阶段对颤振性能初步定量评估时使用.

摘要： 简化计算公式获得的桥梁颤振临界风速与风洞试验结果有较大出入,而三维耦合颤振的计算方法又难以在非桥梁风工程专业背景的设计人员中应用.因此,在桥梁初步设计阶段,设计人员需要一种较为准确的简化颤振计算方法.基于弯扭两自由度耦合颤振理论和模态坐标下的主梁运动方程,推导了计算颤振临界风速的简化公式.其中,桥梁断面的颤振导数基于薄平板颤振导数,采用升力系数斜率之比的方式线性换算获得.算例表明,该简化计算方法对于流线型箱梁的颤振风速计算具有较高的准确度,适合在大跨度桥梁初步设计阶段对颤振性能初步定量评估时使用.

摘要： 简化计算公式获得的桥梁颤振临界风速与风洞试验结果有较大出入,而三维耦合颤振的计算方法又难以在非桥梁风工程专业背景的设计人员中应用.因此,在桥梁初步设计阶段,设计人员需要一种较为准确的简化颤振计算方法.基于弯扭两自由度耦合颤振理论和模态坐标下的主梁运动方程,推导了计算颤振临界风速的简化公式.其中,桥梁断面的颤振导数基于薄平板颤振导数,采用升力系数斜率之比的方式线性换算获得.算例表明,该简化计算方法对于流线型箱梁的颤振风速计算具有较高的准确度,适合在大跨度桥梁初步设计阶段对颤振性能初步定量评估时使用.

摘要： 本发明公开了一种弯扭双重弹性耦合的阵列式集能器，包括用于安装集能器和弹性支撑梁的第一支撑架和第二支撑架、用于回收能量的第一集能器和第二集能器、用于产生弹性耦合和扭转耦合效果的第一弹性支撑梁和第二弹性支撑梁。通过弹性支撑梁将弹性耦合和扭转耦合机制集成在一个单一的系统中，使集能器能够更灵活地进行协调同步。其中，扭转耦合机制可使集能器两端的固定平台产生一定的旋转，两个集能器的势能壁垒便可通过平台的旋转自动调整，则彼此间的匹配状态可以实现自动调节，实现了一种稳定的相干阱间运动的同步机制。本发明结构紧凑、简单准确、能量密度高、带宽扩展明显、压电功能材料利用率高等特点。

摘要： 本发明公开了一种用于转子‑轴承弯扭耦合系统的参数优化方法，包括：通过引入转子‑轴承弯扭耦合系统的横向振动、垂直振动和绕主轴的旋转运动建立转子‑轴承弯扭耦合动力学模型；采用正交试验设计法进行灵敏度分析，综合分析多个系统参数对转子‑轴承弯扭耦合系统振动载荷和振动能量的影响规律，并归纳出灵敏度显著的系统参数；分析灵敏度显著的系统参数对转子‑轴承弯扭耦合系统在不同工况下的影响规律，对灵敏度显著的系统参数进行参数优化，得到使转子‑轴承弯扭耦合系统在相应工况下性能最优的系统参数。本发明克服了转子‑轴承系统参数优化考虑因素不全面的技术问题，利用参数优化可以得到使系统在相应工况下性能最优的设计参数。

摘要： 本发明公开了一种双梁弯扭耦合振动模式的压电俘能器，包括：两个结构相同的主梁和一个横梁，第一压电悬臂主梁、第二压电悬臂主梁在水平方向上阵列排布，且两主梁之间间隔一定距离，两压电片分别粘贴在其上，压电悬臂横梁在水平面内垂直两压电主梁放置，压电悬臂横梁两端放置有大小不同的两个质量块。本发明采用双梁结构，并用压电悬臂横梁连接，使得双梁有相同振动输出相位，实现了无损串联，增大了系统输出功率；另一方面，引入带有双质量块的压电悬臂横梁，使得系统进行弯扭耦合振动，二阶模态频率大幅度降低，拓宽了系统俘频范围；改变两压电悬臂主梁的放置方式，来适应不同的振动环境。

摘要： 本发明是一种有弯扭耦合效应的粘弹减振支柱，属于超高层建筑施工技术，其特征是：该一种有弯扭耦合效应的粘弹减振支柱包括外筒、外筒端板、阻尼层、内筒、内筒端板和缠绕层，该外筒、外筒均为圆管形，内筒插装在外筒中，在外筒的左端设置外筒端板，在内筒的右端设置内筒端板，在外筒的与内筒之间设置粘弹性的阻尼层，将外筒组件、阻尼层和内筒组件经过通用的硫化工艺组成一体，具有较强的弯曲扭转耦合效应，内、外筒会绕轴线产生相反的扭转变形，因此内外筒之间的粘弹材料阻尼层受到剪切力作用，提高了结构阻尼，增强了超高层建筑的抗风能力。

摘要： 本发明公开了一种实现弯扭耦合变形的软体机械臂，包括软体机械臂基体，软体机械臂基体上嵌入具有沿软体机械臂长度方向回转并偏置设定角度的柔性单元体构成的形状记忆合金层；形状记忆合金层在外部应力和温度作用下发生相态之间的转化，并在相变过程中发生变形产生焦耳热驱动软体机械臂产生呈螺旋状的弯扭耦合变形形状记忆合金层可以分为沿软体机械臂基体的方向的纵向分量和与该方向成一定夹角的倾斜分量，这两个分量分别可以实现软体机械臂的弯曲和扭转。

摘要： 基于多轴疲劳试验机的板条状试验件拉弯扭耦合试验装置，属于拉弯扭耦合试验装置技术领域。每个转轴夹具的转轴与对应的耳环夹头的两个耳环孔转动连接，两个转轴夹具上均设有凹槽，板条状试验件两端设置在两个转轴夹具的凹槽内，板条状试验件外表面两端分别盖装有转轴夹具盖，转轴夹具、板条状试验件及转轴夹具盖三者可拆卸固定连接，三点弯曲压头或弹簧弯曲压头由多轴疲劳试验机的侧向作动筒夹持，两个转轴夹具上下对应设置，两个耳环夹头由多轴疲劳试验机的上下作动筒夹持。本发明具有安装方便、试验效率高、可完成拉伸‑弯曲‑扭转耦合载荷环境下的疲劳试验和静态试验的特点，易于实现板条状试验件的批量拉伸‑弯曲‑扭转耦合试验。

摘要： 本发明公开了一种用于转子‑轴承弯扭耦合系统的参数优化方法，包括：通过引入转子‑轴承弯扭耦合系统的横向振动、垂直振动和绕主轴的旋转运动建立转子‑轴承弯扭耦合动力学模型；采用正交试验设计法进行灵敏度分析，综合分析多个系统参数对转子‑轴承弯扭耦合系统振动载荷和振动能量的影响规律，并归纳出灵敏度显著的系统参数；分析灵敏度显著的系统参数对转子‑轴承弯扭耦合系统在不同工况下的影响规律，对灵敏度显著的系统参数进行参数优化，得到使转子‑轴承弯扭耦合系统在相应工况下性能最优的系统参数。本发明克服了转子‑轴承系统参数优化考虑因素不全面的技术问题，利用参数优化可以得到使系统在相应工况下性能最优的设计参数。

摘要： 一种姿态可控的弯扭耦合柔性夹爪，属于机械夹具技术领域。它包括转接座，其特征在于所述转接座的下部对称设置有两组柔性夹爪组件，所述柔性夹爪组件包括柔性手指组件和调姿组件,所述柔性手指组件包括弯扭耦合柔性手指及与弯扭耦合柔性手指匹配固定连接的第一刚性座和第二刚性座。本发明通过左右对称倾斜设置的迷宫型气室，通过进气量的不同而使得夹爪内侧的平面形成弯曲变化的V型夹角，有利于物体的稳定抓持，特别是复杂曲面物体的抓取，该弯扭耦合的柔性夹爪也可以有效防止目标物体被破坏；通过设置的竖直方向的角度调姿机构和水平方向的位置调控机构，可以更好的匹配抓取不同大小、不同曲面形状的目标物体。

摘要： 一种新型弯扭耦合的柔性夹爪，属于机械夹具技术领域。它包括转接座、固定在转接座两侧的第一刚性座和匹配固定在第一刚性座下部的弯扭耦合柔性手指；所述弯扭耦合柔性手指左右两侧对称设置有若干个第一气室、气室通道及连通左右两侧气室的第二气室，单侧若干个第一气室之间通过气室通道相连通，左右两侧的气室通道通过第二气室相连通，所述第一气室与第二气室之间、每两个第一气室之间均设有气室间距。本发明通过左右对称倾斜设置的第一气室，通过进气量的不同而实现弯扭耦合柔性手指内侧的平面在工作状态下自动形成弯曲变化的V型夹角，有利于物体的稳定抓持，特别是复杂曲面物体的抓取，可以有效防止目标物体被破坏；且结构紧凑。

摘要： 一种姿态可控的弯扭耦合柔性夹爪，属于机械夹具技术领域。它包括转接座，其特征在于所述转接座的下部对称设置有两组柔性夹爪组件，所述柔性夹爪组件包括柔性手指组件和调姿组件,所述柔性手指组件包括弯扭耦合柔性手指及与弯扭耦合柔性手指匹配固定连接的第一刚性座和第二刚性座。本实用新型通过左右对称倾斜设置的迷宫型气室，通过进气量的不同而使得夹爪内侧的平面形成弯曲变化的V型夹角，有利于物体的稳定抓持，特别是复杂曲面物体的抓取，该弯扭耦合的柔性夹爪也可以有效防止目标物体被破坏；通过设置的竖直方向的角度调姿机构和水平方向的位置调控机构，可以更好的匹配抓取不同大小、不同曲面形状的目标物体。