钢桥考点整理分析
第一章概论
1、钢桥的主要结构形式：梁式桥、拱桥、刚构桥、斜拉桥、悬索桥、混合体系桥梁
2、钢桥的主要优缺点
优点：钢材是一种高强匀质材料，可加工性能好，可用于复杂桥型和景观桥；钢桥自重小，跨越能力大；构件便于运输和无支架施工，工地安装速度快，故钢桥施工工期短；韧性、延性好，可提高抗震性能；钢桥破坏后，易于修复和更换；旧桥可回收，资源可再利用，有利于环保。
缺点：主要缺点——易于腐蚀，需要经常检查和按期油漆。铁路钢桥行车噪声与振动均比较大。
3、钢桥设计的一般要求和原则
必须有足够的整体刚度、具有必要的横向刚度、满足使用阶段的受力和工作性能要求，在施工过程中满足应力和变形的要求、防腐、疲劳设计、不应有未栓合或未焊合的接触部分、应尽可能减少构件和零件的种类，钢结构的构件计尽可能标准化，使同型构件能互换、钢桥在安装或检修支座时在结构上应预设可供顶起用的结构
4、钢桥的设计方法：容许应力设计法、半概率极限状态设计法
5、结构内力计算原则
结构构件的内力按弹性受力阶段确定。变形按构件毛截面计算，不考虑钉（栓）孔削弱的影响。为简化计算，可将桥跨结构划分为若干个平面系统计算，但应考虑各个平面系统的共同作用和相互影响。平面计算方法中，可以采用荷载横向分布系数考虑桥梁结构空间作用的影响。
第二章钢桥连接
1、钢桥中部件的连接方法主要有：铆钉连接、螺栓连接、焊接连接
2、焊接方法：手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、栓钉焊
3、焊缝连接形式分类：对接接头、搭接接头、T 形接头、角接接头
4、高强螺栓连接设计方法：全承载力设计法、最小承载力设计法和综合承载力设计法
第三章桥面连接
1、钢桥桥面结构组成：桥面梁格、桥面板、桥面铺装、排水防水系统、人行道或护轮带、栏杆、照明灯具和伸缩缝
2、公路钢桥桥面板的结构形式：钢筋混凝土桥面板（RC桥面板）、预应力混凝土桥面板（PC 桥面板）、钢桥面板
3、铁路桥桥面的形式：明桥面、道碴桥面
4、钢桥面板三个基本结构体系
结构系I：由顶板和纵肋组成的结构系看成是主梁（桥梁主要承载构件）的一个组成部分，参与主梁共同受力，称为主梁体系。
结构系Ⅱ：由纵肋、横肋和顶板组成的结构系，顶板被看成纵肋、横肋上翼缘的一部分。结构系H 起到了桥面系结构的作用，把桥面上的荷载传递到主梁和刚度较大的横梁，称为桥面体系
结构系Ⅲ：本结构系把设置在肋上的顶板看成是各向同性的连续板，这个板直接承受作用于肋间的轮荷载，同时把轮荷载传递到肋上，称为盖板体系。
第四章钢板梁桥
1、钢板梁桥结构形式有工字钢、H形钢、焊接工形梁，主梁与主梁之间采用横梁和纵梁相
连形成整体受力结构
2、铁路桥主梁梁高的决定条件
使用钢量最省、主梁的竖向刚度应满足《桥规》所提要求、在可能的条件下应使腹板宽度等于最长轧制的钢板宽度、应使桥跨的建筑高度尽可能减小、应使全梁的总尺寸在运输限界内
第五章钢箱梁桥
钢箱梁桥结构形式：单箱单室箱梁桥、双箱单室箱梁桥、倾斜腹板的倒梯形箱梁桥、多箱单室箱梁桥、钢箱梁
第六章组合梁桥
1、组合梁桥是指采用剪力连接件将钢板梁、钢箱梁、钢桁梁等结构构件和钢筋混凝土结合成组合截面共同工作的一种复合式结构
2、剪力连接件的结构形式：刚性、柔性、焊钉
第七章钢桁架梁桥
1、钢桁梁的组成及作用
主桁：承受竖向荷载，将荷载通过支座传递给墩台
联结系：使主桁架联结起来使桥跨结构成为稳定的空间结构，能承受各种横向荷载
桥面系：将桥面上的荷载传递至主桁架
桥面：供车辆和行人走行的部分
2、主桁架的几何特点
三角形桁架，适用于大、中、小各跨径，构造简单，施工方便、斜杆式形桁架杆件规格多，制造、施工不方便，现已不采、K形桁架杆件规格多连接多纵横梁多，杆件短小轻便、双重腹杆形桁架适用于大跨径桥梁
3、主桁架的主要尺寸：桁架高度、节间长度、斜杆倾角、主桁架中心距
4、主桁杆件截面形式及优缺点（双壁式截面）
H形截面：组装简单，采用全自动焊容易矫正焊接变形，螺栓安装方便；截面绕X轴刚度小，用作压杆不经济，平置时腹板必须开泄水孔
箱形截面截面对X、Y轴刚度大，板厚相对H形薄；组装、焊接、矫正焊接变形、安装螺栓比H形费工费事
5、拟定主桁杆件的外轮廓尺寸需考虑的因素
①各杆宽度b一致，便于节点板相联
②上下弦杆在各节间的高度应尽可能一致
③外轮廓尺寸应兼顾刚度和经济
④应考虑自动电焊小车在竖板的槽内行走
6、纵梁的断缝：为减少纵梁的轴力，降低横梁的水平弯矩，大跨钢桁梁宜将纵梁切断。两断缝的间距，不大于80m。
7、桁架节点构造形式：外贴式节点、内插式节点、全焊节点
8、节点受力方面的要求
①各杆件截面重心线应尽量在节点处交于一点，以免产生节点偏心的附加应力②主桁架杆件所需的连接螺栓个数应按杆件的承载力计算③有条件时杆件进入节点板的第一排螺栓数可适当少布置几个以减少杆件的截面削弱④弦杆在节点中心中断时，除用节点板连接弦杆，一般均需添设弦杆拼接板⑤所有杆件应向节点中心靠拢，螺栓应布置紧凑以减小节点板尺寸⑥必要时在节点板布置加劲角钢或隔板
9、节点设计步骤
①杆端连接螺栓数量计算 ②弦杆连接计算
③按一定标准布置螺栓位置，按最外排螺栓数量初步拟定节点板尺寸，周正节点板形状 ④检算节点板强度，若不满足返回第二步
10、节点强度检算：节点板撕破强度检算、节点板中心竖直截面的法向应力和剪应力验算、腹杆与弦杆之间节点板水平截面的法向应力和剪应力验算
11、预拱度的大小：上拱度曲线应于恒载体和一半静活载所产生的挠度曲线相同，即
0.5p k f f f =+
12、为什么设置预拱度：可使列车过桥时线路转折角
小，线路平顺，旅客舒适
13、如何设置预拱度：设计预拱度时下弦杆和腹杆的实际长度均保持不变，而上先杆的理论
长度每两个节长216d m =均伸长228mm ?=?，则由几何关系可求得预拱度2
8l f R
=
14、横向刚度 《铁路桥规》要求：下承式简支桁梁及连续桁梁的边跨，其宽度与跨度之比不宜小于1/20，连续梁中跨的宽跨比不宜小于1/15
、单选题（共7 道试题，共49 分。）1. 钢板梁桥的主梁腹板设置加劲肋的目的是为了保证( )。
A. 主梁的强度
B. 主梁的整体稳定
C. 腹板的局部稳定
D. 主梁的刚度
满分：7 分
2. 与混凝土桥相比,以下哪一项不是钢桥的优点?( )
A. 抗拉、抗压和抗剪强度均较高
B. 便于运输和拼装
C. 适于承受冲击和动力荷载
D. 更经济、造价低
满分：7 分
3. 明桥面适用于以下哪种情况?( )
A. 陡坡
B. 急弯
C. 跨线桥
D. 其它情况
满分：7 分
4. 斜拉桥采用漂浮体系是指( )
A. 塔墩固结、塔梁分离
B. 塔梁固结、梁墩分离
C. 塔、墩、梁固结
D. 其它
满分：7 分
5. 钢拱桥中使用较普遍的是( )。
A. 三铰拱
B. 两铰拱
C. 一铰拱
D. 无铰拱
满分：7 分
6. 大跨度悬索桥主缆两端的锚固方式通常为( )
A. 自锚
B. 地锚
C. 重力式锚固
D. 隧洞式锚固
满分：7 分
7. 现代斜拉桥的拉索材料一般采用( )
A. 钢筋和钢丝绳
B. 钢丝绳和高强度钢丝
C. 钢丝绳和钢绞线
D. 高强度钢丝和钢绞线
、判断题（共7 道试题，共49 分。）
1. 箱型截面主要由顶板、底板、腹板和加劲构件等组成。( )
A. 错误
B. 正确
2. 钢桥必须设置上拱度。( )
A. 错误
B. 正确
3. 钢桥所用的钢种主要是低碳钢和低合金钢两类。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
4. 制动力传递到活动支座处时,会产生一
偏心弯矩值。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
5. 对坡道上的桥梁,固定支座应设在较低
一端。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
6. 南京大胜关长江大桥是国内第一座高速、重载、大跨度的连续钢桁拱桥。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
7. 在竖向荷载作用下,拱桥拱脚处的支承
反力不仅有竖向反力,还有较大的水平推力。( )
A. 错误
B. 正确
、判断题（共1 道试题，共2 分。）1. 用得最多的一种钢板梁桥是上承式钢板梁桥。( )
A. 错误
B. 正确
满分：2 分
、单选题（共7 道试题，共49 分。）
1. 钢拱桥中使用较普遍的是( )。
A. 三铰拱
B. 两铰拱
C. 一铰拱
D. 无铰拱
满分：7 分
2. 现代斜拉桥的拉索材料一般采用( )
A. 钢筋和钢丝绳
B. 钢丝绳和高强度钢丝
C. 钢丝绳和钢绞线
D. 高强度钢丝和钢绞线
满分：7 分
3. 我国历史上由自己工程师设计和监造的第一座双层公铁两用大桥是( )
A. 乐口黄河大桥
B. 杭州钱塘江大桥
C. 武汉长江大桥
D. 南京长江大桥
满分：7 分
4. 悬索桥的主要承重构件是( )
A. 主缆、锚碇和塔
B. 主缆、加劲梁和塔
C. 主缆、加劲梁和吊索
D. 加劲梁、吊索和塔
满分：7 分
5. 平纵联的作用有( )①承受水平荷载;②
横向支撑弦杆;③减小弦杆在主桁平面外的自由长度;④增加结构的横向抗扭刚度
A. ①②③
B. ①③④
C. ②③④
D. ①②③④
满分：7 分
6. 挠度是衡量钢梁( )的指标。
A. 强度
B. 稳定
C. 竖向刚度
D. 横向刚度
满分：7 分
7. 同上承式钢板梁桥相比,下承式钢板梁
桥的优点是( )
A. 节省钢材
B. 制造方便
C. 建筑高度小
D. 便于运输
、判断题（共7 道试题，共49 分。）1. 结合梁桥是指采用剪力传递器将钢筋混凝土主梁与其上的钢桥面板结合起来共同工作的一种复合梁式结构。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
2. 对下承式连续桁架桥,不必在中间支点处设置中间桥门架。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
3. 钢桥采用悬臂法施工时,应采取适当的措施来减小伸臂端的挠度。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
4. 对单线铁路桁架桥的制动力的取值,《铁路桥规》规定:按列车竖向静活载的10%计算。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
5. 盆式橡胶支座依靠聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的低摩擦系数来实现水平位移。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
6. 斜拉桥的斜拉索只能采用单索面或双索面的形式。( )
A. 错误
B. 正确
满分：7 分
7. 钢桥所用的钢种主要是低碳钢和低合金钢两类。( )
A. 错误
B. 正确
、判断题（共1 道试题，共2 分。）1. 对坡道上的桥梁,固定支座应设在较低一端。( )
A. 错误
B. 正确
现代钢桥考试-长安大学
1简述国内外钢桥发展的现状及特点? 答：现在钢桥采用的主要技术有:（１)高强度低合金钢、预应力钢筋、高标号混凝土、 聚合物等新材料的应用; (2)桥梁上部结构采用正交异性刚桥面板和钢与混凝土的组合结构，箱型梁、高次超静定结构（多为连续梁、斜腿钢架、斜拉桥、各种组合体系等)； (３)结构设计方面可以针对不同情况，按需要进行非线性（材料非线性、集合非线性）分析、空间 分析、动力分析、可靠性分析; （４)施工工艺方面用钻孔桩机械（土层及岩层）、大直径桩、双臂钢围堰、自升式平台等修建深水基础，用焊接、高强度螺栓、预应力等方式进行连;用悬臂施工(混凝土灌注及各种预制件的拼装）及整体架设等方法减低造价并压缩工期.2?、简述钢桥设计计算的基本方法和主要计算内容??答：国内外钢桥设计主要采用 容许应力法和半概率极限状态设计法。（1)容许应力法,以弹性设计理论为基础，但该方法不能充分反映不同荷载的统计特性，较大程度的依赖经验,它将逐步被一概率统计和可靠度理论为基础的概率极限设计法所取代。(２)办概率极限设计法，根据不同荷载和材料与构 件的统计特性采用分项安全系数表示。 3、简述钢桥的主要材料的种类、表示方法和主要特点？ 答:钢桥的主要材料有结构钢、高强钢丝、高强螺栓、优质钢、锻钢、铸钢、焊条和焊丝等材料;表示方法是：(１)钢板,表示方法为”PL-宽*厚*长”，(2）型钢:（ａ)角钢，表示方法为L肢宽*肢厚*长度和L长肢宽*短肢宽*肢厚*长度，(b)工字钢，普通工字钢为Ｉ号数(界面高度ｃm和腹板厚度ａ、ｂ、c），轻型工字钢OI号数(界面高度cｍ和腹板厚度a、b、c），（c)普通槽钢,[号数(界面高度cm和腹板厚度ａ、ｂ、c),轻型槽钢，Q[号数(界面高 度cｍ和腹板厚度a、b、c） ４、简述焊接残余应力与残余变形的主要特点和对钢桥的影响? 答：钢材焊接时，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，使得钢材内部产生焊接应力，焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存与焊 件内的应力，为焊接残余应力。在焊接和冷却过程中由于焊件受热和冷却都不均匀除产 生内应力外，还产生变形，这种变形成为焊接残余变形。焊接残余变形影响结构的尺寸精 度和外观,导致构件的初弯曲、初扭曲、初偏心等,。使受力时产生附加的弯矩、扭矩和变形,从而减低其强度和稳定的承载力。5?、简述减少焊接残余应力和残余变形的方法? 答：(1)、设计措施（a)尽量减少焊缝的数量和尺寸（ｂ）避免焊缝过分集中或多方向焊缝相交与一点（c)焊缝尽可能堆成布置，连接过渡尽量平滑，避免应力突变和应力集中(d)搭接长度不小于最小值(e)合理选择施焊位置,(2）焊接工艺措施（a)采用适当的焊接顺序和方向(ｂ）先焊收缩量较大的焊缝,后焊收缩量小的焊缝，先焊错开的短焊缝，后焊直通的 长焊缝(ｃ)先焊使用时受力较大的焊缝，后焊受力较次要的焊缝（d）预变形（ｅ)预热、 后热(f)高温回火(g)用头部带小圆弧的小锤轻击焊缝，是焊缝得到延展,减低焊机残余应力。 6、简述钢桥桥面的结构形式和特点？ 答:结构形式为公路钢桥桥面和铁路钢桥桥面；按照承重结构的主要材料可分为钢桥面、混凝土桥面和木桥面－-－－该答案不甚准确，自己斟酌7?、简述桥面系梁格的组成和连 接形式？?答：组成由横梁和纵梁,形式(１）横梁直接支承于主梁上-上承式（2)横梁位于主梁中间（3)横梁设置于主梁下端-下承式（4）横梁有吊杆直接悬吊与主梁之下-下承式
模态试验及分析的基本步骤
模态试验及分析的基本步骤 1.动态数据的采集及响应函数分析 首先应选取适当的激励方式。激励方式可以是正弦、随机或瞬态中的任何一种。激励方式不同，相应的模态参数识别方法也不同。目前主要有单输入单输出、单输入多输出和多输入多输出三种方法。然后进行数据采集。对于单输入单输出方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据;单输入多输出及多输入多输出的方法要求大量通道数据的高速采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本极高。在采集信号数据以后，还要在时域或频域对信号进行处理，例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。 2.建立结构数学模型 根据己知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及参数识别的依据，目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同，数学建模可分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率藕合程度又可分为实模态和复模态等。 3.参数识别 按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法。激励方式不同，相应的识别参数方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，用简单的识别方法也可能获得良好的模态参数;反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，识别的结果也不会理想。 4.振型动画 参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振型。但是由于结构复杂，由许多自由度组成的振型的数组难以引起对振动直观的想象，所以必须采用振型动画的办法，将放大的振型叠加到原始的几何形状上。
模态分析实验报告
篇一：模态分析实验报告 模态分析实验报告 姓名：学号：任课教师：实验时间：指导老师：实验地点： 实验1传递函数的测量 一、实验内容 用锤击激振法测量传递函数。 二、实验目的 1) 掌握锤击激振法测量传递函数的方法； 2) 测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数； 3) 分析传递函数的各种显示形式（实部、虚部、幅值、对数、相位）及相干函 数； 4) 比较原点传递函数和跨点传递函数的特征； 5) 考察激励点和响应点互换对传递函数的影响； 6) 比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响； 三、实验仪器和测试系统 1、实验仪器 主要用到的实验仪器有：冲击力锤、加速度传感器，lms lms-scadas ⅲ测试系统，具体型号和参数见表1-1。 仪器名称 型号 序列号 3164 灵敏度 2.25 mv/n 100 mv/g 备注比利时 丹麦 b&k 数据采集和分析系统 lms-scadas ⅲ 2302-10 力锤 加速度传感器 表1-1 实验仪器 2 、测试系统 利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号，运用数字 信号处理技术获得频率响应函数(frequency response function, frf)，得到系统的非参数模型。然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集，完成数字信号的处理和参数的识别。 测量分析系统的框图如图1-1所示。测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时lms公司scadas采集前端及modal impact测量分析软件组成。力锤及加速度传感器通过信号线与scadas采集前端相连，振动传感器及力锤为icp型传感器，需要scadas采集前端对其供电。scadas采集相应的信号和进行信号处理(如抗混滤波，a/d转换等)，所测信号通过电缆与电脑完成数据通讯。图1-1 测试分析系统框图 四、实验数据采集 1、振动测试实验台架 实验测量的是一段轴，在轴上安装了3个加速度传感器，如图1-2所示，轴由四根弹簧悬挂起来，使得整个测试统的频率很低，基本上不会影响到最终的测试结果。整个测试系统如下图所示：a1 a 测点2测点3测点4 图1-2 测试系统图
midas fea_钢桥疲劳分析
midas FEA Training Series 钢桥的疲劳分析 一. 概要 1. 分析概要 钢桥的疲劳裂纹一般是由焊接缺陷、结构的几何形状引起的应力集中、结构的应力变动幅度以及重复加载等原因引起的。重复加载会引起疲劳裂纹发展，严重时会引起结构破坏，因此对抗疲劳较弱的部位应进行分析确定其抗疲劳能力。 本例题中钢桥采用焊接和螺栓连接，分析采用S-N 曲线方法即应力－寿命方法确定结构的疲劳寿命和损伤度。 2. 分析步骤 疲劳分析的步骤如下： 1) 首先做结构静力分析确定最大和最小应力的绝对值或者计算von Mises 应力，从而获得应力幅。 2) 当作用应力为变幅时，使用可将各应力幅组成起来的雨流计数法(Rain flow counting)和S-N 曲线计算。 3) 考虑平均应力的影响确定疲劳寿命和损伤度。 ? 建模 → 线性静力分析 → 应力疲劳分析 → 确认分析结果 3. 疲劳分析的注意事项 分析类型应为线性分析，且只对使用各向同性弹性材料模型的结构做疲劳分析。线性分析后，使用得到的应力再做疲劳分析。 二. 疲劳分析的理论背景 1. 疲劳分析 疲劳是指在小于构件的屈服强度的荷载反复作用下构件发生破坏的现象。疲劳分析的方法有应力-寿命法、应变-寿命法。应力寿命法具有计算简单和 分析速度快的特点。midas FEA 中利用S-N 曲线使用应力寿命法进行疲劳分析。 2. S-N 曲线 S-N 曲线是等幅反复荷载作用下的应力幅(stress amplitude, S)与构件到达破坏时的循环次数(cycle to failure, N)的关系曲线。 在静力分析结果中取最大绝对应力(maximum absolute stress)和最小绝对应力(minimum absolute stress)或范梅塞斯应力(von Mises stress)计算应力幅(stress amplitude)，然后使用S-N 曲线就可以知道发生疲劳破坏时的疲劳寿命和循环次数。 当没有输入材料的S-N 曲线时，一般使用如上图所示的S-N 曲线。上面的S-N 曲线是连接90%最大应力幅(S u )重复1000次的点与疲劳极限应力幅 (S e =0.5S u )重复1,000,000次的点的曲线。 midas FEA 中使用Miner 准则的S-N 曲线，即认为小于疲劳极限应力幅的反复应力对疲劳寿命没有影响。 3. 考虑平均应力的影响 即便作用在结构上的应力幅(σa )相同，但是平均应力(σm )不相同时，结构的疲劳寿命也会不一样。平均应力越大，最大应力和疲劳极限应力就越小。为了考虑平均应力的这种影响，Goodman 和Gerber 分别建议采用下面公式。 4. 雨流计数法(Rain flow Counting) S-N 曲线是等幅(constant amplitude)应力作用下发生疲劳破坏时的反复作用次数的曲线。实际发生的应力一般具有变幅(variable amplitude)特性。 为了计算变幅应力作用下的疲劳损伤，需要将变幅应力转换为多个等幅应力的组合。midas FEA 为了统计循环次数使用了雨流计数法。 建 模 线性静力分析 疲劳分析 确认分析结果 2 1a m e u S S σσ??+= ??? 1 a m e u S S σσ+ =Goodman (England, 1899) Gerber (Germany, 1874) u S e S Compressive mean stress σm σa Goodman Gerber
非线性分析作业讲义
学院：材料科学与工程学院专业：材料工程 姓名：飞学号：1125 作业： 找出几个所在专业研究领域的重要而且有研究价值的非线性问题及其模型，要求写出相应的模型方程及其所涉及的变量参数涵义，并列举出研究该模型的主要研究现状。（不少于3种） 举例1：材料力学领域的非线性问题 非线性本构和非线性本构复合材料 1.1 研究非线性本构模型的意义 从力学的角度来看，C/SiC复合材料属于准脆性的各向异性材料。以碳纤维、热解碳界面和SiC基体三种典型组分构成的C/SiC复合材料为例，相对于脆性的单质陶瓷，该材料具有较好的韧性。主要原因是在机械载荷作用下，材料内部存在如前所述的基体开裂、界面脱粘和滑移、纤维断裂和拔出等多种能量耗散机制。虽然这些细观损伤模式有别于金属的屈服机理，但是材料表现出类似的弹塑性-损伤力学行为。图1-1为C/SiC复合材料在沿轴向拉伸加卸载条件下的典型应力-应变曲线，从图中可看出：材料的线弹性极限较低，通常为20MPa左右；当应力水平超过弹性极限之后，材料的弹性模量（E0）开始减小，同时产生类似于不可回复的残余应变，卸载-重加载过程中应力-应变曲线形成迟滞环，且迟滞环的宽度随卸载点应力的增大而不断增大。该材料的剪切应力-应变关系也有类似的特征。由此易知，在对C/SiC复合材料的应力-应变关系进行分析描述时，传统的线弹性本构模型已经不再胜任；而如果仅在线弹性范围内使用该材料，则不能充分发挥出材料的力学性能，安全裕度过大，与航空航天器追求减重的目标不符。因此需要充分了解该材料的非线性力学行为，特别是其内部的损伤机理与特性，并为其建立合适的非线性本构模型。
图1-1 C/SiC复合材料的典型拉伸加/卸载应力-应变曲线 建立非线性本构模型的一个重要作用是辅助C/SiC复合材料的结构优化设计。如前所述，目前C/SiC复合材料已经开始逐步在航空航天器结构上使用，轻质、可重复使用等特性有助于提高飞行器的性能，并降低寿命周期内的使用和维护成本，但是这类材料仍然存在造价高的缺点。例如，德国DLR为X-38 V201飞行器提供的全C/SiC复合材料襟翼的尺寸约为1.4m×1.6m，重68公斤，造价高达2千万美元。这是由材料制备工艺的特点决定的。以较为成熟的等温CVI 工艺为例，该工艺具有能够制备出高纯度的基体、可用于一定厚度构件的近尺寸成型等诸多优点，但是为防止沉积的基体太快地封堵预制体孔隙通道，需要在相对缓慢的沉积速率下进行，因此材料的制备周期长，通常需要几周或数百小时的时间，而且化学反应过程中生成的HCl等副产物对设备有腐蚀作用，导致制备成本偏高，限制了材料的推广应用。因此，为C/SiC复合材料建立合适的本构模型，在结构设计阶段将本构模型与商业有限元软件结合，准确计算和结构在不同受载条件下的应力状态并预测其承载能力，有助于结构的优化设计，同时省去或减少大量的试件制备和测试过程，从而降低热结构的研发成本。国内已经对C/SiC 的损伤机理和本构模型开展了一些研究工作。潘文革等人对二维和三维编织C/SiC复合材料在单轴拉伸载荷下的损伤演化进行了试验研究，通过分析声发射事件数和相对能量等参数，发现两种材料的拉伸损伤过程大致分为初始损伤阶段、过渡阶段、损伤加速和快速断裂阶段；杨成鹏等人对二维编织C/SiC复合材料单轴拉伸非线性力学行为进行了试验研究，通过循环加卸载试验方法，获得了材料的残余应变和卸载模量随拉伸应力的变化关系，并建立了基于剪滞理论的细观损伤力学模型；陶永强等人将二维编织结构简化成正交铺层和纤维束波动部分的组合，采用了Curtin和Ahn提出的基体随机开裂、纤维随机断裂的统计分布理论以及体积平均方法，预测了二维编织C/SiC复合材料的应力-应变关系。此
机械结构实验模态分析实验报告书
《机械结构实验模态分析》实验报告 开课实验室：汽车结构实验室 2019年月日 学院 姓名 成绩 课程 名称 机械结构实验模态分析 实验项目 名 称 机械结构实验模态分析 指导教师 教师评语 教师签名： 年 月 日 机械结构实验模态分析实验报告 一、实验目的和意义 模态分析技术是近年来在国内外得到迅速发展的一门新兴科学技术，广泛应用于航空、航天、机械制造、建筑、汽车等许多领域，在识别系统的动力学参数、动态优化设计、设备故障诊断等许多方面发挥了日益重要的作用。 本实验采用CCDS-1模态分析微机系统，对图1所示的框架结构进行分析。通过该实验达到如下目的： 212019 1817 16 1514 13121110 987 6 5 4 3 222120 20 202090 9090 90 90909090113 113 113 113 113 113 115 115 115 115 图1 框架结构图 详细了解CCDAS-1模态分析微机系统，并熟练掌握使用本系统的全过程，包括 了解测量点和激振点的选择。 了解模态分析实验采用的仪器，实验的连接、安装和调整。 1、 激励振时各测点力信号和响应信号的测量及利用这些测量信号求取传递函数，并分析影响传递 函数精度的因素。 2、 SSDAS-1系统由各测点识别出系统的模态参数的步骤。 3、 动画显示。 4、 灵敏度分析及含义。 通过CCDAS-1模态分析的全部过程及有关学习，能祥述实验模态的一般步骤。 通过实验和分析，大大提高综合分析能力和动手能力。
CCDAS-1系统模态分析的优缺点讨论并提出改进实验的意见。 二、测试及数据处理框图 加速度传感器 力传感器 脉冲锤 四个点由橡胶绳悬挂 1724 打印机 IBM PC 微型计算机 含AD板 CCMAS-1模态分析软件 双通道低 通滤波器 电荷放大器 电荷放大器 图2 测量及数据处理系统框图 三、实验模态分析的基本原理 对于一个机构系统，其动态特性可用系统的固有频率、阻尼和振型来描述，与模态质量和模态刚度一起通称为机械系统的模态参数。模态参数既可以用有限元的方法对结构进行简化得到，也可以通过激振实验对采集的振动数据进行处理识别得到。通过实验数据求取模态参数的方法就是实验模态分析。只要保证测试仪器的精度、实验条件和数据分析处理的精度就能获得高质量的模态参数。 一个线性系统，若在某一点j 施加激振力j F ，系统各点的振动响应为i X 1,2,...,i n =，系统任意两点的传递函数ij h 之间的关系可用矩阵表示如下： 11112122122212()... 0()...()...()...0n n j n n n nn x h h h x h h h F x h h h ωωωω?????? ???????????? =??? ??????????????? ??????M M M O M (1-1) 可记为：{}{}[]X H F = []H 称为传递函数矩阵。其中的任意元素ij h 可以通过激振实验得到 () () i ij j X h F ωω= ()i X ω，()j F ω分别表示响应i X 与激振力j F 的傅立叶变换。 测量方法是给系统施加一有限带宽频率的激振力(冲击也是一有限带宽激振力)，同时测量系统的响应，将力和响应信号进行滤波，A/D 转换并离散采样，进行双通道FFT 变换，计算出激振力j F 与响应i X 之间的传递函数ij h 。 对测量的传递函数进行曲线拟和得到模态参数，一个多自由度系统曲线拟和传递函数的解析式为：* * 1 ()[]n ijk ijk ij k k k r r h S S P S P == - --∑ (1-3)
现代钢桥考试-长安大学学习资料
1简述国内外钢桥发展的现状及特点？ 答：现在钢桥采用的主要技术有：（1）高强度低合金钢、预应力钢筋、高标号混凝土、聚合物等新材料的应用; (2)桥梁上部结构采用正交异性刚桥面板和钢与混凝土的组合结构，箱型梁、高次超静定结构（多为连续梁、斜腿钢架、斜拉桥、各种组合体系等）；（3） 结构设计方面可以针对不同情况，按需要进行非线性（材料非线性、集合非线性）分析、 空间分析、动力分析、可靠性分析；（4）施工工艺方面用钻孔桩机械（土层及岩层）、 大直径桩、双臂钢围堰、自升式平台等修建深水基础，用焊接、高强度螺栓、预应力等方 式进行连；用悬臂施工（混凝土灌注及各种预制件的拼装）及整体架设等方法减低造价并 压缩工期. 2、简述钢桥设计计算的基本方法和主要计算内容？ 答：国内外钢桥设计主要采用容许应力法和半概率极限状态设计法。（1）容许应力法，以弹性设计理论为基础，但该方法不能充分反映不同荷载的统计特性，较大程度的依赖经验，它将逐步被一概率统计和可靠度理论为基础的概率极限设计法所取代。（2）办概率极限设计法，根据不同荷载和材料与构件的统计特性采用分项安全系数表示。 3、简述钢桥的主要材料的种类、表示方法和主要特点？ 答：钢桥的主要材料有结构钢、高强钢丝、高强螺栓、优质钢、锻钢、铸钢、焊条和焊 丝等材料；表示方法是：（1）钢板，表示方法为”PL-宽*厚*长”，（2）型钢:(a)角钢，表 示方法为L肢宽*肢厚*长度和L长肢宽*短肢宽*肢厚*长度，（b)工字钢，普通工字钢为I 号数（界面高度cm和腹板厚度a、b、c），轻型工字钢OI号数（界面高度cm和腹板厚 度a、b、c），（c)普通槽钢,[号数（界面高度cm和腹板厚度a、b、c），轻型槽钢,Q[号数（界面高度cm和腹板厚度a、b、c） 4、简述焊接残余应力与残余变形的主要特点和对钢桥的影响？ 答：钢材焊接时，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，使得钢材内部产生焊接应力，焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存与焊 件内的应力，为焊接残余应力。在焊接和冷却过程中由于焊件受热和冷却都不均匀除产 生内应力外，还产生变形，这种变形成为焊接残余变形。焊接残余变形影响结构的尺寸精 度和外观，导致构件的初弯曲、初扭曲、初偏心等，。使受力时产生附加的弯矩、扭矩和 变形，从而减低其强度和稳定的承载力。 5、简述减少焊接残余应力和残余变形的方法？ 答：（1）、设计措施（a)尽量减少焊缝的数量和尺寸（b）避免焊缝过分集中或多方向 焊缝相交与一点（c）焊缝尽可能堆成布置，连接过渡尽量平滑，避免应力突变和应力集中（d）搭接长度不小于最小值（e）合理选择施焊位置，（2）焊接工艺措施（a)采用适当的焊接顺序和方向（b）先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝，先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝（c)先焊使用时受力较大的焊缝，后焊受力较次要的焊缝（d)预变形（e)预热、后热（f)高温回火（g)用头部带小圆弧的小锤轻击焊缝，是焊缝得到延展，减低焊 机残余应力。 6、简述钢桥桥面的结构形式和特点？ 答：结构形式为公路钢桥桥面和铁路钢桥桥面；按照承重结构的主要材料可分为钢桥面、
试验模态分析的两种方法
试验模态分析的两种方法 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。模态分析最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 试验模态分析主要有以下两种方法,OROS模态分析软件MODEL 2 完全具备了这两种常用的模态方 法。 锤击法模态测试 用于满足锤击法结构模态试验，以简明、直观的方法测量和处理输入力和响应数据，并显示结果。提供两种锤击方法：固定敲击点移动响应点和固定响应点移动敲击点。用力锤来激励结构，同时进行加速度和力信号的采集和处理，实时得到结构的传递函数矩阵。能够方便地设置测量参数，如触发量级、测量带宽和加窗类型，同时对最优的设置提供建议指导。 激振器法模态测试 主要是通过分析仪输出信号源来控制激振器，激励被测试件，输出信号有先进扫频正弦，随机噪声，正弦，调频脉冲等信号。支持单点激励（SIMO）与多点同时激励法(MIMO)。 1）几何建模 结构线架模型生成，节点数和部件数没有限制，测量点DOF自动加到通道标示；建立几何模型，以3维方式显示测量和分析结果。结构模型可以作为单个部件的装配，及采用不同的坐标系（直角、圆柱、球体坐标系），要求除点的定义外，还可定义线和面，真实的显示试验结构。结构线架模型生成，节点数和部件数没有限制，测量点自由度自动加到通道标示。
悬臂梁地振动模态实验报告材料
实验 等截面悬臂梁模态测试实验 一、 实验目的 1. 熟悉模态分析原理； 2. 掌握悬臂梁的测试过程。 二、 实验原理 1. 模态分析基本原理 理论上，连续弹性体梁有无限多个自由度，因此需要无限多个连续模型才能描述，但是在实际操作中可以将连续弹性体梁分为n 个集中质量来研究。简化之后的模型中有n 个集中质量，一般就有n 个自由度，系统的运动方程是n 个二阶互相耦合（联立）的常微分方程。这就是说梁可以用一种“模态模型”来描述其动态响应。 模态分析的实质，是一种坐标转换。其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量，放到所谓“模态坐标系统”中来描述。这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向量。也就是说在这个坐标下，振动方程是一组互无耦合的方程，分别描述振动系统的各阶振动形式，每个坐标均可单独求解，得到系统的某阶结构参数。 多次锤击各点，通过仪器记录传感器与力锤的信号，计算得到第ｉ个激励点与定响应点（例如点2）之间的传递函数 ω ，从而得到频率响应函数矩阵中的一行 频响函数的任一行包含所有模态参数，而该行的r 阶模态的频响函数 的比值，即为r 阶模态的振型。 2. 激励方法 为进行模态分析，首先要测得激振力及相应的响应信号，进行传递函数分析。传递函数分析实质上就是机械导纳，i 和j 两点之间的传递函数表示 [] ∑==N r iN r i r i r H H H 1 21 ... [] Nr r r N r r r r ir k c j m ???ωω? (2112) ∑ =++-=[]{}[] T r ir N r r iN i i Y H H H ??∑==1 21 ...
结构非线性分析汇总
结构非线性分析理论 1.结构设计方法 结构设计方法从传统的容许应力设计法发展到了基于概率统计的极限状态 设计法。传统的容许应力设计法是基于线弹性理论，依照经验选取一定的安全系 数，以构件危险截面某一点的计算应力不超过材料的容许应力为准则，目前在某 些领域仍在使用。安全系数，是一个单一的根据经验确定的数值，没有考虑不同 结构之间的差异，不能保证不同结构具有同等的安全水平。此外，容许应力设计 法以弹性理论计算内力，对那些发展塑性变形能提高承载力的构件或结构(如受 弯构件)，比那些发展塑性变形不能提高承载力的构件或结构(如轴心受力构件) 具有较大的安全储备。 概率极限状态设计法是采用数理统计方法按照一定概率确定荷载或材料的 代表值，并给出结构的功能函数，用结构失效概率或可靠指标度量结构的可靠性。 《建筑结构可靠度设计统一标准》将极限状态分为两类：(1)承载能力极限状态， 是指结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形；(2)正常使用 极限状态，是指结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。结构 按极限状态设计应符合下列要求： ()0,21≥n X X X g （1.1） 式((1.1)中g(X i )为结构功能函数，X i (i =1， 2……n)为基本变量，是指影响该 结构功能的各种作用、材料性能、几何参数等。 目前我国结构设计规范基本都是采用以概率理论为基础的极限状态设计方 法，用分项系数设计表达式进行计算。美国的钢结构设计采用了两种设计方法： ASD(Allowable Stress Design)和LRFD(Load and Resistance Factor Design)，即容许 应力设计法和分项系数设计法，McCormac 指出LRFD 相比ASD ，并不一定节省材 料，虽然在很多情况下可以取得这样的效果，而在不同荷载作用下能给结构提供 等同的可靠性，对于活载和恒载，ASD 采用的安全系数是一样的，而LRFD 对恒 载则采用了一个较小的荷载系数(恒载比活载能更准确的确定)，也就是说如果恒 载大于活载，LRFD 比ASD 节省材料。
模态分析实验报告
模态分析实验报告 姓名： 学号： 任课教师： 实验时间： 指导老师： 实验地点：
实验1 传递函数的测量 一、实验内容 用锤击激振法测量传递函数。 二、实验目的 1)掌握锤击激振法测量传递函数的方法； 2)测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数； 3)分析传递函数的各种显示形式（实部、虚部、幅值、对数、相位）及相干函 数； 4)比较原点传递函数和跨点传递函数的特征； 5)考察激励点和响应点互换对传递函数的影响； 6)比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响； 三、实验仪器和测试系统 1、实验仪器 主要用到的实验仪器有：冲击力锤、加速度传感器，LMS LMS-SCADAS Ⅲ测试系统，具体型号和参数见表1-1。 仪器名称型号序列号灵敏度备注 数据采集和分析系统LMS-SCADAS Ⅲ比利时力锤2302-10 3164 2.25 mV/N 加速度传感器100 mV/g 丹麦B&K 表1-1 实验仪器 2 、测试系统 利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号，运用数字信号处理技术获得频率响应函数(Frequency Response Function, FRF)，得到系统的非参数模型。然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集，完成数字信号的处理和参数的识别。 测量分析系统的框图如图1-1所示。测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时LMS公司SCADAS采集前端及Modal Impact测量分析软件组成。力锤及加速度传感器通过信号线与SCADAS采集前端相连，振动传感器及力锤为ICP
模态分析实验报告
研究生学院 机械工程专业硕士结课作业 课程题目：机械结构模态分析实验 指导老师： 姓名： 学号： 2015年08月23日
一、概述 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。 振动模态是弹性结构固有的、整体的特性。通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性，就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。 机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动模态各不相同。模态分析提供了研究各类振动特性的一条有效途径。首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。 模态分析的经典定义：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 模态分析技术的应用可归结为以下几个方面： 1) 评价现有结构系统的动态特性； 2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计； 3) 诊断及预报结构系统的故障； 4) 控制结构的辐射噪声； 5) 识别结构系统的载荷 二、实验的基本过程 1、动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析 （1）激励方法。试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激振力信号，根据力及响应信号，用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同，相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出（SISO）、单输入多输出（SIMO）多输入多输出（MIMO）三种方法。以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机（包括白噪声、宽带噪声或伪随机）、瞬态激励（包括随机脉冲激励）等。 （2）数据采集。SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振形数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本较高。 （3）时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。
最新模态试验及分析的基本步骤
模态试验及分析的基本步骤 1 1.动态数据的采集及响应函数分析 2 首先应选取适当的激励方式。激励方式可以是正弦、随机或瞬态中的任何一种。激3 励方式不同，相应的模态参数识别方法也不同。目前主要有单输入单输出、单输入多4 输出和多输入多输出三种方法。然后进行数据采集。对于单输入单输出方法要求同时5 高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得6 振型数据;单输入多输出及多输入多输出的方法要求大量通道数据的高速采集，因此要7 求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本极高。在采集信号数据以后，还要在时8 域或频域对信号进行处理，例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相9 关分析等。 10 2.建立结构数学模型 11 根据己知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及参数识别的依 12 据，目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同，数学建模可分为频域建13 模和时域建模。根据阻尼特性及频率藕合程度又可分为实模态和复模态等。 14 3.参数识别 15 按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法。激励方式不同，相应的识别参16 数方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。对于目前能够进行的大多17 数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，用简单的识别方法也可能获得18 良好的模态参数;反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量19 数据不可靠，识别的结果也不会理想。 20 4.振型动画 21 参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应22 各阶模态的振型。但是由于结构复杂，由许多自由度组成的振型的数组难以引起对振23
公路钢桥抗疲劳设计概述
公路钢桥抗疲劳设计概述 摘要：基于疲劳与断裂是钢构件失效的最可能原因，应对疲劳设计给于相当的重视。本文对我国公路桥梁疲劳设计问题进行了简述，并对国外规范进行了总结。提出了我国疲劳验算的缺陷和制定与完善公路钢桥疲劳规范的迫切性。 关键词：公路钢桥；疲劳设计；荷载模型 abstractbased on fatigue and fracture is the most likely reason in failure of steel members. this paper, resumed the design of highway bridge fatigue problems in our country, and summarized foreign standard. puts forward the defects of fatigue calculation in our country and the urgency to formulate and perfect highway steel bridge fatigue specification. key words: highway steel bridge; fatigue design; load model 中图分类号：u448.14文献标识码： a 文章编号： 1疲劳研究的必要性 公路钢桥的疲劳是指在车辆荷载的反复作用下构件在低于钢材 屈服强度的情况下发生的脆性破坏。[1]钢结构构件最常遇到三种破坏形式：拉构件强度破坏、压构件失稳破坏、反复拉压构件疲劳断裂。其中疲劳与断裂是钢构件失效的最可能原因。据美国1982 统计结果，80%-90%钢桥的破坏与疲劳断裂有关，1967年美国西弗吉利亚州的point pleasant大桥在没有任何征兆的情况下突然倒
钢桥结构的断裂与疲劳综述
清华大学土木系 钢桥结构的疲劳 破坏分析 XXX 201XXXXXX 2014-9 《钢结构断裂与疲劳》课程论文
钢桥结构的疲劳破坏分析 （XXXX，土硕X，学号：201XXXXXX） 摘要：随着钢桥设计理论和制造技术的快速发展，国内外钢桥迎来了蓬勃发展的时代。但同时，钢桥的疲劳问题也越来越引起人们的注意。本文从国内外研究现状、现存技术问题及研究方法等方面对钢桥疲劳问题进行综合阐述。 关键词：钢桥疲劳寿命焊接节点 1前言 在20 世纪三十年代以后，随着钢桥设计理论和制造技术的快速发展，国外公路钢桥迎来了蓬勃发展的时代。虽然我国的公路钢桥发展起步较晚，但是从20 世纪八十年代中期以后，随着国内经济与技术水平的迅速提高，我国大跨度公路钢桥进入了建设的高峰期。尤其进入21 世纪后，我国快速建成了一批规模进入世界前列的钢桥。随着钢桥的建设规模记录不断被刷新，钢桥已成为大跨度桥梁的主要形式[1]。 近年来，虽然人们对疲劳断裂问题的研究已有一定的进展，工程师也采取了不少预防措施，但是陆续还是有一些钢桥发生疲劳破坏事故，这说明进行钢桥疲劳破坏分析、预测是十分必要的。但是这项工作同时也是十分困难的。本文就目前国内外的钢桥疲劳破坏的相关情况予以综述，让读者更加了解钢桥的疲劳破坏。2国内外研究现状 2.1国外钢桥疲劳问题研究历程及现状 人们对疲劳问题的研究历史最早可以追溯到19世纪初[2]。当时金属材料在交通工具和机械设备中逐渐得到广泛的应用，但其中的一些运动部件时常发生破坏。这些破坏多发生在部件截面尺寸突变处，而且破坏时的应力远低于材料的屈服强度，这些问题引起了工程师们的关注。 1829年，德国矿业工程师W.A.J.Albert对矿山传送带链条进行了反复加载试验，这被公认为是人类最早的疲劳研究工作[3]。1837年，他发表了第一篇关于疲劳试验结果的论文[4]。 1843年，苏格兰土木工程师W.J.M.Rankine最早研究发现了铁路机车车轴的疲劳破坏是由裂纹出现和发展造成的。 1847年，德国工程师W?hler开始对疲劳问题进行深入系统的研究。1850~1869年间，W?hler利用自行设计的疲劳试验机，对机车车轴进行疲劳试验。
机床实验模态分析综述
机床的模态分析方法综述 甄真 (北京信息科技大学机电工程学院，北京100192) 摘要：模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法，是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。机床在工作时,由于要承受各种变载荷而产生振动,其精度和寿命会受到影响。因此有必要对机床进行模态分析,了解其动态特性,以便进一步分析和改进。本文概述了模态分析的概念、研究意义及发展历史，介绍了机床模态分析的研究现状, 从理论方法与试验方法两方面指出了其关键技术以及研究发展方向。 关键词：模态分析；动态特性；机床；理论方法；实验方法 Summary of the model analysis method of machine tool ZHEN Zhen (Beijing Information Science & Technology University, Mechanical and Electrical Engineering College, Beijing, 100192) Abstract：Modal analysis is a modern method to study the dynamic characteristics of mechanical structure. It’s an important method in structure dynamic design and fault diagnosis of equipment.Its accuracy and lifetime will be affected due to withstand all kinds of variable load and vibration when the machine tool works.So it is necessary to make modal analysis and to understand the dynamic characteristics for machine tool in order to further analyze and improve. This paper summarizes the concept, significance and history of modal analysis and introduces the research status of model analysis of machine tool. It also points out the key technology and research direction in this field from two aspects of theoretical method and experimental method. Key words:model analysis; dynamic characteristics; machine tool; theoretical method; experimental method 0 引言 模态是指机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。模态分析是一种研究机械结构动力的方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析法搞清楚了结构物在某一个易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法[1]。 模态分析将构件的复杂振动分解为许多简单而独立的振动，并用一系列模态参数来表征的过程。根据线性叠加原理，一个构件的复杂振动是由无数阶模态叠加的结果。在这些模态中。模态分析最终目标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。模态分析主要分为3类方法：一是，基于计算机仿真的有限元分析法；二是，基于输入(激励)输出(响应)模态试验的试验模态分析法；三是，基于仅有输出(响应)模态试验的运行模态分析法。有限元分析属结构动力学正问题，但受无法准确描述复杂边界条件、结构物理参数和部件连接状态等不确定性因素的限制难以达到很高的精度。第二、三类方法属结构动力学反问题，基于真实结构的模态试验。因而能得到更准确
钢桥
1、简述国内外钢桥发展的现状及特点？ 答：现在钢桥采用的主要技术有：（1）高强度低合金钢、预应力钢筋、高标号混凝土、聚合物等新材料的应用; (2)桥梁上部结构采用正交异性刚桥面板和钢与混凝土的组合结构，箱型梁、高次超静定结构（多为连续梁、斜腿钢架、斜拉桥、各种组合体系等）；（3）结构设计方面可以针对不同情况，按需要进行非线性（材料非线性、集合非线性）分析、空间分析、动力分析、可靠性分析；（4）施工工艺方面用钻孔桩机械（土层及岩层）、大直径桩、双臂钢围堰、自升式平台等修建深水基础，用焊接、高强度螺栓、预应力等方式进行连；用悬臂施工（混凝土灌注及各种预制件的拼装）及整体架设等方法减低造价并压缩工期. 2、简述钢桥设计计算的基本方法和主要计算内容？ 答：国内外钢桥设计主要采用容许应力法和半概率极限状态设计法。（1）容许应力法，以弹性设计理论为基础，但该方法不能充分反映不同荷载的统计特性，较大程度的依赖经验，它将逐步被一概率统计和可靠度理论为基础的概率极限设计法所取代。（2）办概率极限设计法，根据不同荷载和材料与构件的统计特性采用分项安全系数表示。 3、简述钢桥的主要材料的种类、表示方法和主要特点？ 答：钢桥的主要材料有结构钢、高强钢丝、高强螺栓、优质钢、锻钢、铸钢、焊条和焊丝等材料；表示方法是：（1）钢板，表示方法为”PL-宽*厚*长”，（2）型钢:(a)角钢，表示方法为L肢宽*肢厚*长度和L长肢宽*短肢宽*肢厚*长度，（b)工字钢，普通工字钢为I号数（界面高度cm和腹板厚度a、b、c），轻型工字钢OI号数（界面高度cm和腹板厚度a、b、c），（c)普通槽钢,[号数（界面高度cm和腹板厚度a、b、c），轻型槽钢,Q[号数（界面高度cm 和腹板厚度a、b、c） 4、简述焊接残余应力与残余变形的主要特点和对钢桥的影响？ 答：钢材焊接时，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，使得钢材内部产生焊接应力，焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存与焊件内的应力，为焊接残余应力。在焊接和冷却过程中由于焊件受热和冷却都不均匀除产生内应力外，还产生变形，这种变形成为焊接残余变形。焊接残余变形影响结构的尺寸精度和外观，导致构件的初弯曲、初扭曲、初偏心等，。使受力时产生附加的弯矩、扭矩和变形，从而减低其强度和稳定的承载力。 5、简述减少焊接残余应力和残余变形的方法？ 答：（1）、设计措施（a)尽量减少焊缝的数量和尺寸（b）避免焊缝过分集中或多方向焊缝相交与一点（c）焊缝尽可能堆成布置，连接过渡尽量平滑，避免应力突变和应力集中（d）搭接长度不小于最小值（e）合理选择施焊位置，（2）焊接工艺措施（a)采用适当的焊接顺序和方向（b）先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝，先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝（c)先焊使用时受力较大的焊缝，后焊受力较次要的焊缝（d)预变形（e)预热、后热（f)高温回火（g)用头部带小圆弧的小锤轻击焊缝，是焊缝得到延展，减低焊机残余应力。 6、简述钢桥桥面的结构形式和特点？ 答：结构形式为公路钢桥桥面和铁路钢桥桥面；按照承重结构的主要材料可分为钢桥面、混凝土桥面和木桥面----该答案不甚准确，自己斟酌 7、简述桥面系梁格的组成和连接形式？ 答：组成由横梁和纵梁，形式（1）横梁直接支承于主梁上-上承式（2）横梁位于主梁中间（3）横梁设置于主梁下端-下承式（4）横梁有吊杆直接悬吊与主梁之下-下承式拱桥（5）由立柱吧横梁支承于主梁之上。 8、钢桥面板设计计算和构造细节处理中应该特别注意哪些问题？ 答：（1）冲击荷载的影响（2）桥面板温差的影响（3）钢桥面板的疲劳（4）钢桥面板的刚