竖向集中力作用下水平悬链线构形和张力的计算及试验验证

发布时间：2024-05-17 14:53

　　悬链线理论提出以来,广泛应用于电线架设、桥梁悬索和海洋拖曳等领域。目前,悬链线理论应用中主要是考虑竖向向下荷载及水平荷载作用下的工况,对于竖向向上荷载这一工况的研究却没有。本文基于补充几何假设,使悬链线问题求解更简单。从水平悬链线受均布及竖向向上荷载这一工况出发,建立了竖向集中力和均布荷载共同作用下悬链线所满足的非线性方程组。采用半显示解法对其求解,获得了悬链线构形及线内水平张力随悬链线水平距离、集中力大小和作用位置不同的变化规律;对非线性方程组求导,证明了水平张力取得极小值的条件,并给出悬链线构形对称性所需满足的条件。为了证明理论的正确性,采用不锈钢圆环链条材料进行静力构形及张力测试。结果表明,当竖向向上集中力作用在悬链线中点且大小为悬链线均布荷载的一半时,线内水平张力取得极小值,集中力作用点与悬链线两端点处于同一水平线上,此时悬链线两端水平约束力最小,受力状态最优。

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图１悬链线受力示意图Ｆｉｇ．１Ｆｏｒｃｅｄｉａｇｒａｍｏｆｃａｔｅｎａｒｙ

）／Ｄ２（９）左右悬链线竖向约束力分别用下标１和２表示，左右两端分别用ａ和ｂ表示，则左右悬链线两端的竖向约束力Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖａ２和Ｖｂ２分别为Ｖａ１＝ｑ／２（ｃ１ｐ１／ｄ１－ｓ１）Ｖｂ１＝ｑ／２（ｃ１ｐ１／ｄ１＋ｓ１）Ｖａ２＝ｑ／２（ｃ２ｐ２／ｄ２－ｓ２）Ｖｂ２＝ｑ／２（ｃ２....

图３理论构形与试验构形的比较Ｆｉｇ．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ

ＨＳ８５）、运动控制系统、向上施力装置、ｓ型拉压力传感器（ＣＤＫＨＦ－２）、双目摄影测量仪和计算机构成。其中，ｓ型拉压力传感器为张力测试设备，量程为±５Ｎ，精度为０．００１Ｎ。５．２试验方案本试验采用的材料为不锈钢圆环链条。质量ｍ＝０．０４１１４ｋｇ，具体方案列入表１。５．３悬链....

图４理论水平张力与试验水平张力的比较Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｅｎｓｉｏｎ

图４理论水平张力与试验水平张力的比较Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｔｅｎｓｉｏｎ６结论（１）均布荷载和集中荷载共同作用下，悬链线的解和约束反力以简洁的公式直接与几何参数和....

本文编号：3975751