论文题目: 开启式屋盖结构可动部件研究及风振相应分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 黄江
导师: 关富玲
关键词: 可动部件,空间太阳望远镜,调焦机构,耦合点,间隙元,空间动力环境,可开启屋盖,行走机构,轮轨接触,理论,风压分布,风振响应,风振系数
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 可动部件包含的范围很广,本文主要针对两种类型的可动部件进行研究:(1)空间太阳望远镜成像镜调焦机构;(2)开启式屋盖结构及其可动部件。 本文研究内容所覆盖的学科领域相当多,它包含机构设计、结构设计、力学分析,包括接触分析、带间隙的振动分析等,本文将这些研究内容有机结合在一起,形成了一套有自身特点、比较实用的可动机构设计和研究体系,具有独特创新性。 空间太阳望远镜成像镜调焦机构的设计是在国家“863”高科技课题中展开的,本文的工作是根据改进型设计模型,利用ANSYS软件进行了空间动力环境校验,并以带有间隙的非线性振动系统为研究背景,提出了间隙元法在可动部件中的应用,对于其基本理论只给出推导过程,具有一定的理论意义和实用价值。 空间可动机构一个显著的特点就是构件可动,这表明构件之间必然存在着间隙,在某些情况下,间隙对可动结构的影响非常大。文中给出了间隙元法在空间可动机构接触问题中的应用,推导了其几何边界条件和力学边界条件,利用虚功原理推导了含间隙元弹性接触问题的有限元方程式,给出了其数值解法的迭代步骤,并指出了利用间隙单元进行分析的特点。 开合屋盖结构可以使建筑物同时具有室内和室外两个使用功能,已经成为现代体育建筑的宠儿。目前国际上已成功建成数十座各类型的开合屋面建筑,为当地带来了很好的经济和社会效益,也为开合屋面结构的研究和发展提供了很好的工程实践经验。而我国对开合结构的研究还处于起步阶段,相应的有参考价值的工程资料也很有限。随着经济和技术的发展,我国对于开合屋盖结构尤其是大型开合结构的需求将不断增大。因此对这种结构进行深入的研究刻不容缓,而研究的关键即在于其可动部件。 本文将主要利用Kalker三维弹性体非赫兹理论,分析研究可开启屋盖中行走机构台车轮轨滚动接触的几个影响因素,对滚动接触横向影响系数进行修正,并计算结果进行比较分析。表明蠕滑力受结构变形(主要是轨道翻转变形)的影响很大。往往土木结构变形在量级上大大超过机械结构变形,想要建立精确的行
论文目录:
第1章 绪论
§1．1 国内外关于可动机构的研究现状
§1．1．1 空间望远镜调焦机构
§1．1．2 可开启屋盖结构
§1．2 研究分析的特殊性
§1．3 本文主要研究工作
第2章 空间太阳望远镜可动结构分析
§2．1 引言
§2．2 间隙元法在可动机构弹性接触问题中的应用
§2．2．1 接触分析概述
§2．2．2 弹性接触问题的间隙元法
§2．2．3 弹性接触问题的间隙元法的特点
§2．3 空间望远镜动力分析
§2．3．1 空间动力学环境模拟的目的
§2．3．2 空间动力学环境模拟的内容
§2．3．3 空间动力学环境模拟
§2．3．4 空间部件动态响应分析
§2．4 本章小结
第3章 可开启屋盖行走机构研究
§3．1 引言
§3．2 可开启屋盖设计原则
§3．2．1 结构设计
§3．2．2 行走机构
§3．3 轮轨滚动接触分析
§3．3．1 分析背景
§3．3．2 轮轨接触副结构变形分析
§3．3．3 轮轨接触几何分析和蠕滑率分析
§3．3．4 轮轨接触力学模型和蠕滑力分析
§3．4 本章小结
第4章 可开启屋盖重载轮轨接触应力分析
§4．1 引言
§4．2 接触区宽度和接触应力分析
§4．2．1 理论分析模型
§4．2．2 接触区宽度和接触应力分析
§4．2．3 算例分析和结果比较
§4．3 设计建议
§4．4 本章小结
第5章 可开启屋盖结构风压研究及试验
§5．1 引言
§5．2 可开启屋盖风载特点和抗风设计
§5．3 黄龙体育中心网球馆风洞试验
§5．3．1 模型制作和风场模拟
§5．3．2 测点布置和试验工况
§5．3．3 试验参数和数据采集
§5．3．4 局部体型系数与风压系数转换
§5．3．5 屋盖测点风压
§5．3．6 屋盖区域风压
§5．3．7 移动屋盖整体升力
§5．4 本章小结
第6章 可开启屋盖结构风振分析与应用
§6．1 引言
§6．2 结构自振特性
§6．2．1 摩擦间隙单元模型
§6．2．2 结构自振特性
§6．2．3 两种模型自振特性比较
§6．3 风振响应时程分析法
§6．4 风振系数计算
§6．5 计算结果分析
§6．5．1 加速度均方根值的比较
§6．5．2 风振系数比较
§6．6 本章小结
第7章 结论与展望
§7．1 本文主要工作及结论
§7．2 进一步的工作
致谢
发布时间: 2005-07-15
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