基于MATLAB GUI的悬索可视化系统设计研究

发布时间：2021-09-23 01:36

　　日常生活中雨后挂满水珠的蜘蛛网、吊桥上的绳索以及两根电线杆之间的电线,其呈现的形状都是悬链线,这也说明大自然事物的空间结构分布遵循最小势能的原理。本论文是在校企合作的大背景下,课题组与汉中大秦机械有限公司开展产学研合作项目的基础上确立的,主要针对悬链线理论在旅游索道中悬索的设计计算问题展开研究,旨在运用现代计算机进行辅助设计得到精确数值解,避免繁琐、复杂的人工计算,从而提高悬索工程的安全性。本文中研究内容主要基于悬链线理论,以架空索道中的滑索为对象,针对郑丽凤提出的无荷拉力系数迭代计算公式提出改进算法,运用MATLAB软件中的GUIDE建立悬索设计计算的界面,编写具体的计算代码。通过工程实例验证其程序的可行性,实现悬索的可视化系统设计。具体研究工作如下:首先,研究分析悬链线的基本理论,并对悬链线理论、抛物线理论、悬索曲线理论以及摄动法理论等四种经典的悬索理论进行阐述,对比分析各种理论的中挠系数范围。以滑索为对象,运用悬链线理论建立其悬索在无荷状态下的数学模型。在不同已知条件下,运用不动点迭代法理论和牛顿迭代法理论推导得出拉力系数的迭代公式,通过算例验证迭代公式的可行性。其次,运用悬链线... 

【文章来源】：陕西理工大学陕西省

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

自然状态下的悬链线模型

陕西理工大学硕士学位论文-14-人员在进行力学分析时将支点之间钢丝绳索做出如下基本假设[44]：1、首先将钢丝绳索看做一种理想的柔性材料，在使用过程中不能受到压力也不能受到弯曲作用。由于钢丝绳索的截面尺寸同比与其索长是微不足道的，这就导致了钢丝绳索截面的抗弯刚度在计算中可以忽略不计。同样钢丝绳索在使用中发生弯曲转折的部分，若是其曲率半径不是很小，同样可以忽略不计；2、钢丝绳索其材料特性满足虎克基本定律，在使用过程中其受到的应力与应变之间符合一定的线形关系；3、在外部载荷作用下，钢丝绳索的横截面面积和绳索的重量会发生微乎其微的变化，因而在具体的研究分析中不考虑这种因素的影响。2.2四种经典悬索理论的比较分析将一根钢丝绳索悬挂在两个固定支点，此时悬索只承受自身重力自然下垂，处于平衡状态时呈现曲线方程就是悬链线方程。建立如图2-2所示[24]坐标系，OA之间的距离为定长，取弧段AB为研究对象，弧长为S，q为绳索的单位长度重力，则弧段AB所受的重力为qS；绳索具有柔性，点A处受切线水平方向的张力0H，点B处的张力T同样沿着其切线方向（切角为θ），由平衡条件知，图2-2悬索的无荷线形Fig.2-2Unloadingsketchofsuspension0Tcos,sinHTqS联立两式，得HtanqS0(2.1)

第2章无荷滑索悬索理论的研究-19-从上述的表中不难发现，悬链线理论和抛物线理论（加氏、堀氏）主要是以无荷中挠系数作为基础，从而进一步完成对悬索的设计计算工作。其余理论则都是以有荷状态下的中挠系数进行设计计算的相关工作的，这些理论当中悬链线理论的设计应用范围相对而言较大，同样也是大多数学者公认的最接近真实情况的设计理论。2.3基于悬链线理论的无荷悬索数学模型2.3.1无荷悬索的线形以悬链线的标准曲线为平移对象，将y轴平移穿过下支点，建立如图2-3所示[24]的坐标系，则曲线方程[4]：CxxCyccosh（2.13）式中C—补助函数（也叫悬链系数），qHC0；0H—无荷悬索水平张力(N)，000qlH；q—悬索单位长度重力(N/m)；0l—无荷悬索水平跨距(m)；cx—最低点的横坐标。图2-3悬索的无荷线形Fig.2-3Unloadingsketchofsuspension


本文编号：3404766