预应力箱型梁的静力特性与动力特性研究
大庆石油学院
硕士学位论文
预应力箱型梁的静力特性与动力特性研究
姓名：高锐
申请学位级别：硕士
专业：结构工程
指导教师：张文福
20070515
大庆石油学院硕士研究生学位论文
２、模型构件的加工
此模型主要是组拼构件，所有的构件都是根据事先设计好的尺寸在数控机床加工，为了保证模型构件尺寸的准确，在设计尺寸外略加大０．１￣ｏ．３毫米的富裕量，以便精加工。
３、模型的制作
组装模型的基本要求是尺寸准确、粘结牢固。所以在组装前预先加工一些小型夹具或模具，并尽量避免人手直接进行夹固、定位。有机玻璃粘结剂通常采用化学纯的三氯甲烷（ＣＨＣｌ３），俗称氯仿，易挥发，怕光照，且渗透性强。在粘结前先将构件按设计要求定位后，用医用注射器在接缝处进行灌注。同时对连接构件适当加压，３＾４分钟后，待氯仿挥发完即可停止加压（但构件不能受力），再继续进行下一个构件的粘结，直至模型完成。
４、模型的外表处理
在加工过程中，有机玻璃表面常常因磨擦而产生条纹，或因灌注氯仿时不慎，使模型表面腐蚀成白色斑状痕迹，影响模型美观。对此，可在模型加工完成后用棉花球蘸上牙膏，在条纹、斑痕处反复擦抹，基本上可以去掉痕迹，而且使模型外表光洁、美观。模型如图１．１所示。模型几何数据如表１．１所示。
图１．１模型照片
表！－１模型尺寸
模型尺寸ｍｍ）平均板厚３，８４３．８０４．００４．０８３．７４３．９６３．９０高跨比
粱高５７，９０５８．５４５８．５２５８．７０５７．７４５７．６０５８．１７ｌ：２０
粱宽８０．５６８０．５２８０．５８８０．５０８０．５２８０．５４８０．５４
板厚３．９６４．００３．６８３．７２４，１２３．９６３．９０高跨比
粱高５８．００５８，１４５７，５０５７．４４５８．１６５８．２６５７睨Ｉ：３０
粱宽８０．１０８０．１０８０．１２ｇｏ．∞８０．舵８０．０４８０．０６
９
：堡璧窒塑型耋戛塞垫鍪塑堡型耋兰
１．１．２模型的试验与测试
有机玻璃模型与其他材料模型的试验和测试方法及要求基本上是相同的，其中值得一提的有以下几点：
ｌ、加载方式
有机玻璃模型可采用直接加载（悬挂式）或者专门加工制作的扛杆加载方式。由于有机玻璃的徐变较大，试验时为了避免明显的徐变，应使材料中的应力不超过７ＭＰａ（这样的应力已能产生２０００微应变以上的变形），因此，要求注意控制加载量，以防止模型变形无穷大或使量测仪表破坏。
２、量测仪器及贴片工艺‘
目前，有机玻璃模型试验的主要量测仪器是：
用千分表、百分表测量变形（包括挠度、位移和用位移换算的转角），用电阻应变片测量应变（由应变推求截面内力），用拉压式电子传感器测量支点反力或精确控制加载量。其他还可以采用一般模型试验常用的量测仪表。
关于电阻应变片的粘贴方式，可采用环氧树脂胶或直接采用氯仿一有机玻璃溶液。用环氧树脂胶的粘片方法与一般要求相同，由于工序较麻烦，帮宜采用后者，其主要步骤是：
（１）将模型贴片处用酒精（无腐蚀性）或丙酮（有腐蚀性，少用或不用）清洗、晾干。
（２）用少量有机玻璃碎屑溶于氯仿中制成氯仿．有机玻璃溶液，将此溶液涂抹在模型贴片处。
（３）紧接前步工作，及时将己焊接好导线的应变片放置和轻压在已涂溶液处，并保证贴片平整、底层溶液而饱满。
（４）几分钟后，在已贴好的应变片上和导线接头处再均匀地涂抹一层氯仿．有机玻璃溶液作防潮层和保护层（也可采用石腊、松香等配制的防潮油）。
（５）３￣４小时后，即可通电测试，检查该应变片的粘贴质量，如达到要求则认为合格，可供试验使用，否则应重新贴片。
上述贴片步骤曾在多个有机玻璃模型中采用，试验表明，贴片质量良好，操作简便，防潮效果也较好。如图１．２所示。
１０
图１．２应变片布置
１预应力箱型梁有有机玻璃模型实验
图１．３实验仪器
运动学、静力学、动力学概念
运动学、静力学、动力学概念 运动学运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。 用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质（如质量等）和加在物体上的力。 运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体（弹性体、流体等）的运动。 在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。 运动学为动力学、机械原理（机械学）提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。 运动学的发展历史 运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。 伽利略发现了等加速直线运动中，距离与时间二次方成正比的规律，建立了加速度的概念。在对弹射体运动的研究中，他得出抛物线轨迹，并建立了运动（或速度）合成的平行四边形法则，伽利略为点的运动学奠定了基础。在此基础上，惠更斯在对摆的运动和牛顿在对天体运动的研究中，各自独立地提出了离心力的概念，从而发现了向心加速度与速度的二次方成正比、同半径成反比的规律。
运动学、静力学、动力学概念
运动学、静力学、动力学概念 运动学 运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。 用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质(如质量等)和加在物体上的力。 运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。 在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。 运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。 运动学的发展历史 运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。
ADAMS软件在汽车前悬架-转向系统运动学及动力学分析中的应用上课讲义
ADAMS软件在汽车前悬架－转向系统 运动学及动力学分析中的应用 尤瑞金 北京吉普汽车有限公司 摘要:本文介绍利用国际上著名的ADAMS软件对工程上多刚体系统进行运动学和动力学分析的 方法,并用这一方法模拟了某货车悬架-转向系统的运动学及动力学特性,研究开发了前、后处理专 用程序，使该软件适用于车辆系 统，并得出了许多具有工程意义的结果。 主题词：汽车总布置－计算机辅助设计县架转向系 一、前言 汽车悬架和转向的动学及动力学分析是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一， 也是研究平顺性、操纵稳定性等汽车性能的基础。由于汽车前悬架一转向系统是比较复杂的空间机构，特别是前独立悬架，一般多设计成主销内倾和后倾，并且控制臂轴也大多倾斜布置。这些就给运动学、动力学分析带来较大困难。过去多用简化条件下的图解法一般的分析计算法进行分析计算。所得的结果误差较大，并且费时费力。近年来，随着计算机技术和计算方法的不断提高，国外研制了IMP、ADAMS及DAMN等很多专用程序，用于车辆运动学及 动力学分析。 本文是在消化吸收引进的ADAMS软件过程中，结合汽车设计，解决运动学及动力学问题，从而提高设计质量。 二、ADAMS软件概述 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，即机械系统动力学自动化分析软件包）是由美国机械动力公司开发的。由于该软件采用的比较先进的计算方法，大大地缩短了计算时间，其精确度也相当高，因上，被广泛应用于机械设计的各个领域。 1.ADAMS软件功能如下： 一般ADAMS分析功能如下: （1）可有效地分析三维机构的运动与力。例如可以利用ADAMS来模拟作用在轮胎上的垂直、转向、陀螺效应、牵引与制动、力与力矩；还可应用ADAMS进行整个车辆或悬架系统道路操纵性的研究。 （2）利用ADAMS可模拟大位移的系统。ADAMS很容易处理这种模型的非线性方程， 而且可进行线性近似。 （3）可分析运动学静定（对于非完整的束或速度约束一般情况的零自由度）系统。 （4）对于一个或多外自由度机构，ADAMS可完成某一时间上的静力学分析或某一时 间间隔内的静力学分析。
车辆动力学相关的软件及特点
SIMPACK车辆动力学习仿真系统 SIMPACK软件是德国INTEC Gmbh公司(于2009年正式更名为SIMPACK AG)开发的针对机械/机电系统运动学/动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。它以多体系统计算动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件。SIMPACK软件的主要应用领域包括：汽车工业、铁路、航空/航天、国防工业、船舶、通用机械、发动机、生物运动与仿生等。 SIMPACK是机械系统运动学/动力学仿真分析软件。SIMPACK软件可以分析如：系统振动特性、受力、加速度，描述并预测复杂多体系统的运动学/动力学性能等。 SIMPACK的基本原理就是通过搭建CAD风格的模型（包括铰、力元素等）来建立机械系统的动力学方程，并通过先进的解算器来获取系统的动力学响应。 SIMPACK软件可以用来仿真任何虚拟的机械/机电系统，从仅仅只有几个自由度的简单系统到诸如一个庞大的火车。SIMPACK软件可以应用在我们产品设计、研发或优化的任何阶段。 SIMPACK软件独具有的全代码输出功能可以将我们的模型输出成Fortran或C代码，从而可以实现与任意仿真软件的联合。 车辆动力学仿真carsim CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。 CarSim软件的主要功能如下: 适用于以下车型的建模仿真:轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV; 可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性; 可以通过软件如MATLAB，Excel等进行绘图和分析; 可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果;包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率谱分析模块;程序稳定可靠;