链线
- 利用计算机数值模拟探究悬链线的形状
技巧才能解决的悬链线问题.在此过程中,我们还将介绍与悬链线问题相关的最小作用量原理和最小势能原理.这将有助于高中生开阔视野,理解书本上的物理知识背后的图像和原理,形成一种完整统一的物理观.1 最小作用量原理、最小势能原理物理学家们有一个信念:“大自然不会做徒劳无功的事情(Nature does nothing in vain).”即一切物理现象的发生一定是因为这样发生最为“省劲”,大自然倾向于以“作用量”最小的方式运行,这就是“最小作用量原理”.[2]物理
物理教师 2023年9期2023-10-20
- 悬链线理论在大弦倾角滑索设计计算中的应用
[6],宜采用悬链线理论计算滑索的参数。在小弦倾角滑索的设计中,可按抛物线理论分析计算,求解承载索的挠度、长度等参数,以解决滑索的安装问题。对于大弦倾角滑索的设计和安装,滑索的中央挠度、最低点的位置、索长等参数通常难以精确计算。为此,本文在滑索受力分析的基础上,根据力的平衡原理,将悬链线标准方程转化为滑索悬链线方程,并得出滑索安装参数的计算公式。结合实际,以跨度为315 m的滑索为例,在不同水平拉力下求解滑索安装参数并绘制线形图,结果表明,该计算方法可为大
西安航空学院学报 2023年1期2023-04-26
- 基于分段悬链线原理的桥梁挠度在线监测系统设备研发
]。而基于分段悬链线原理的桥梁挠度在线监测系统主要适用于箱梁桥或渡槽，该方法的研发旨在达到桥梁健康监测要求的前提下降低监测成本，为我国大跨度桥梁及渡槽的健康监测及安全评价提供新技术及设备支撑。1 系统介绍基于分段悬链线原理的桥梁挠度在线监测系统包括分段悬链线基准系统、挠度测量系统、数据采集与传输模块、供电系统几个部分。其原理见图1，将挠度测距仪安装在箱梁底板，测距仪上方悬挂一条线，线上悬挂测距反射装置，通过测距仪前后测量数据的变化值反算出桥梁挠度。图1 监
中国水运 2022年12期2023-01-07
- 基于悬链线纳米粒子超构表面的线偏振光SPPs 定向激发
以有大的突破。悬链线作为生活中常见的曲线形式之一，具有连续的线型，相较于离散的超构表面具有独特的光学特性，例如超宽的工作频带、连续且线性的相位变化和丰富的电磁模式等[21-22]。利用悬链线独特的光学性质，科研人员将悬链线与超构表面结合已经在偏振分束、自加速光束产生、波形转换、红外光子器件等领域取得研究成果[23-27]。近年来，悬链线结构也开始应用到SPPs 定向激发调控中并取得了很好的效果。例如，2018 年Guo 等人研究了硅波导上单个悬链线纳米粒子
光电工程 2022年10期2022-12-02
- 基于扭转悬链线结构的高效手性吸波器
原理。近年来，悬链线电磁学(catenary electromagnetics)的出现为解决上述问题提供了新的思路和方法[23]。事实上，悬链线最早的应用是在工程技术与建筑领域中，用于描绘悬在水平两点间均匀引力作用下软绳的形状。而利用悬链线方程解决电磁学领域的问题直到近年来才被研究人员发现。一方面，研究人员发现利用悬链线型单元结构能够设计出带宽与效率更高的超构表面器件。2015 年，Pu 等人在可见光波段利用悬链线型单元结构设计了一类轨道角动量光束产生器，
光电工程 2022年10期2022-12-02
- 基于相变与悬链线连续相位调控的超构光子开关
,本文拟将等宽悬链线超构单元与非易失性相变介质结合,探索研究一种高效连续相位调制的双稳态相变有源波前超构开关.首先在9—10 µm之间的宽带中红外波段实现了可动态切换的波前偏转开关;当相变层在非晶态和晶态之间切换时,入射光波前分别呈现异常反射和正常的镜面反射,即“开”或“关”两个偏转状态.其次展示了一种可动态切换的高阶贝塞尔光束开关:非晶态时,9.6 µm波长垂直入射下交叉极化转换效率接近100%,产生正常的几何相位调控与二阶贝塞尔聚焦,即“开”态;而相变
物理学报 2022年2期2022-02-17
- 钢悬链线立管舷侧安装过程动力学仿真及耦合分析
00461)钢悬链线立管是20世纪90年代初期提出的概念，随着世界第1条钢悬链线立管于1994年，由壳牌公司在墨西哥湾处的一座张力腿平台上安装完成[1]。钢悬链线立管引起了诸多学者的注意，为了增加钢悬链线立管使用的安全性，各国学者对钢悬链线立管展开了一系列研究降低钢悬链线立管使用风险。Mekha等[2]对PrinceTLP平台上钢悬链线立管设计过程中的设计和疲劳等难题进行分析，研究表明钢悬链线立管大偏离角有助于减轻钢悬链线立管在波浪中的疲劳损伤。Nakha
哈尔滨工程大学学报 2021年10期2021-11-05
- 内波流场中悬链线立管涡激振动数值研究❋
对于内波流场中悬链线立管的振动研究较少，而且均为顺流向。内孤立波的稳定传播是非线性效应和频散效应动力学平衡的结果，根据 MICHALLET H[13]和黄文昊等[14]的研究，本文内孤立波选用eKdv理论描述。本文基于内波流场的eKdv理论并结合尾流振子模型和挠性立管的非线性振动方程建立内波流场中悬链线立管的运动模型，分析了内波流场对悬链线立管升力方向涡激振动的影响，并分析了不同内波波高和不同密度跃层位置对悬链线立管涡激振动响应的影响。1 数值方法1.1
中国海洋大学学报（自然科学版） 2021年8期2021-07-07
- 钢筋混凝土框架抗倒塌性能影响因素分析
比，压拱机制和悬链线作用均可以显著提高结构的抗力。Dat等[5]通过梁板结构构件的连续倒塌试验，证明了悬链线作用的持续发展可以提升结构的整体承载能力，但会受到梁底钢筋断裂和梁柱节点受压破坏等部分失效的不利影响。随后，Dat等[6]又研究了钢筋混凝土构件在边柱失效时的抗连续倒塌能力，研究中考虑了冗余钢筋的数量、冗余的梁纵向钢筋和板的横纵比的影响。Kang等[7]研究得出：预制混凝土框架能够在初始加载阶段出现压拱作用，但是具有较小侧柱的框架在侧面接合处出现剪切
郑州大学学报（工学版） 2021年2期2021-06-01
- 浅析斜拉索无应力长度计算理论
两种：一种是以悬链线理论为基础，另一种则是基于抛物线理论。2 计算理论和方法2.1 基于悬链线理论的计算方法在拉力与自重荷载的共同作用下，斜拉索呈现出悬链线的几何特性，因此悬链线解析法在理论上是可以对拉索进行精确分析的。然而，由于悬链线几何线形的解析式无法显式得到（与拉索的拉力耦合），因此在实际求解过程中往往需要迭代的过程。近年来，很多国内外的学者都给出了基于悬链线理论的斜拉索无应力长度的实用计算方法，总结起来，他们的思路大致可以分为两类，即间接迭代法和直
科学技术创新 2021年10期2021-04-26
- 斜拉桥斜拉索有限元模拟方法的比较
，文献[3]用悬链线单元模拟斜拉索。斜拉桥的非线性主要包括斜拉索的非线性、梁-柱几何非线性和大位移几何非线性[4-5]。若同时考虑这些非线性，则计算时间长，效率低。因此，需要解决的问题是：①选择兼顾精度和效率的斜拉索模拟方式；②斜拉索的非线性效应在斜拉桥非线性效应中所占比例。模拟斜拉索的2种常用单元为：Ernst公式修正弹性模量的杆单元和悬链线单元。Ernst公式修正弹性模量的杆单元可以采用线性的切线模量法，也可以采用非线性的割线模量法，但后者计算精度和效
铁道建筑 2021年1期2021-02-25
- 悬链线 一条神奇的“微笑”曲线
它们的大名叫“悬链线”，是连达·芬奇都称“奇”的一条曲线，也是我们今天这篇文章要介绍的主角。 170年未解之谜什么是悬链线呢？悬链线指的是一种曲线，为两端固定的均匀、柔软的绳索、链条等在重力的作用下所具有的曲线形式，如悬索桥、电线等。对悬链线数学形式的探讨，最早可追溯至文艺复兴时期，和“文艺复兴三杰”之一的达·芬奇有着莫大的关系。达·芬奇不仅是意大利的著名画家，还是数学家、物理学家和机械工程师。他的经典作品之一—《蒙娜丽莎》给世界带来了永恒的微笑。在创作这
百科知识 2021年3期2021-02-24
- 考虑耐张串效应的特高压线路导线弧垂的理论解
文献[7]通过悬链线法计算架空线的导线弧垂，但是仅针对未联有耐张串的架空输电线。对于联有耐张绝缘子串的导线弧垂计算设计人员通常采用简支梁法，该方法存在假定，如将耐张绝缘子串假定为直棒形状，耐张串的长度近似为在两悬挂点连线(斜档距)上的投影长度，以及耐张串和导线单位长度自重沿导线两端连线均匀分布，在耐张绝缘子串串长和串重较大的特高压线路中，这对导线弧垂的计算势必会产生误差[8-9]。文献[10-11]采用有限单元方法对悬链线的线性及内力进行分析研究；文献[1
科学技术与工程 2020年30期2020-12-04
- 深海采矿系统悬链线立管动力响应分析1)
石的立管(包括悬链线立管、垂直硬管、浮力软管) 组成[1]，如图1(a) 所示，因长径比很大，立管在水动力作用下柔性效应显著。柔性立管在海洋中受到海流、波浪及水面船运动等的影响[2]，其动力响应影响着立管的安全稳定，是人们热切关注的重要问题之一。准确计算柔性立管的动力响应，分析不同因素的影响规律，对深海工程设计具有重要意义。深海采矿系统悬链线立管顶部与水面船相连，水面船在海洋环境下的运动对立管产生的影响是动力分析中需要考虑的关键因素。对此国内外学者进行了大
力学与实践 2020年5期2020-10-28
- 一种新型贝塞尔光束器件的设计方法
100049悬链线型亚波长结构可以实现连续的相位调控。但是，普通悬链线孔径两端较窄，不易于加工。另外，以往直接在仿真软件CST中建立复杂模型较为困难，仿真过程较为繁琐。本文提出了用等宽悬链线狭缝替代普通悬链线狭缝，并设计了用于产生贝塞尔光束的等宽悬链线超表面，为二维光电器件的设计提供了新思路。在建模仿真过程中使用Matlab调用CST进行联合仿真，直接在Matlab中完成所有建模、仿真、修改参数等操作。该方法可以用于设计复杂结构，同时结合Matlab数值
光电工程 2020年6期2020-07-05
- 海床不平整度对SCR立管动态强度的影响
不断深入，钢制悬链线立管（SCR）由于具有成本低、对浮体运动有较大的适应性、适用于高温高压工作环境，工程技术相对成熟等特点正逐渐成为我国南海深水开发的首选立管形式[1]。海南陵水项目为国内首个采用钢质悬链线立管的深水工程项目。深水钢质悬链线立管与海床的相互作用是该型立管工程设计和研究的重要方向。由于SCR触地区域管土作用的复杂性，因此目前针对SCR与海床的研究主要集中在建立触底区管土作用模型，其分析方法主要为数值模拟和模型试验两种[2]。此外SCR与海床作
石油和化工设备 2020年6期2020-06-30
- 悬索桥成桥线形求解方法比较
。本文采用分段悬链线理论[4]结合Excel软件二次开发[5]编制计算小程序，采用Excel内置计算公式快速计算出悬索桥成桥线形，同时对比采用有限元方法计算悬索桥成桥线形。分析结果证明了本文方法的可靠性和高效性，本计算方法对悬索桥成桥线形的计算以及悬索桥的设计具有一定参考和借鉴价值。1 悬链线线形理论分析1.1 悬索桥主缆悬链线受力分析从受力的单索结构中取出一段微元进行受力分析[7]，通过静力平衡条件推导可得：式中：X代表主缆节点到索起始端的水平距离；z为
广东交通职业技术学院学报 2020年1期2020-05-18
- 悬链线
这种曲线被称为悬链线，在数学上有着优雅的描述方式：y=cosh（x）=（ex+e（-x））/2。图中的蛛丝就是自然界中的悬链线。与悬链线相对的就是建筑中的拱形结构。完美的拱和悬链线有着同样的力学约束条件，因此其形状也正好是个倒置的悬链线。虽然人们早就对悬链线和拱都有所认识，但是直到微积分被发明之后人们才精确计算出它的方程。简单而言，构成悬链线的力学平衡条件是：每个点两端的张力之和与其所受的重力相加正好为0。由此得到的常微分方程解出来就自然得到了上面所說的方
科学Fans 2019年2期2019-04-11
- 经典悬链线理论精确解与近似解的非线性数值计算
小垂度的问题。悬链线问题的初步数学解答已有300多年的历史，关于采用悬链线解答求解工程问题的文献层出不穷［1，12－24］。 沈 世 钊 等［1］介 绍 了 单 索 均 布 力 作用下的悬链线理论以及悬链线解的抛物线近似，但留下水平张力和左边界端点斜率两个未知数悬而未决。郑丽凤等［13］选取水平张力和左端边界垂直力这两个参数作为独立未知量，建立了二元非线性牛顿迭代法方程组来求解悬链线的解，但左端边界垂直力未必适宜作为独立的参数。杨孟刚等［14］采用UL列式
计算力学学报 2018年5期2018-11-05
- 钢悬链线立管初始位形及内力分析❋
66100)钢悬链线立管(SCR)出现于1990年代中期，由于成本相对较低以及对浮体升沉和漂移运动较好的顺应能力等特点而成为深水油气开发的首选立管形式[1]。随着油气资源勘测开发逐渐步入深海，钢悬链线立管的设计、施工和安装方法已经成为油气勘探开发行业重要的技术问题。钢悬链线立管(SCR)初始位形和初始内力分析是对其进行动力响应分析的基础，当前国内外学者对SCR的静力位形的建模和求解等已进行了大量研究。Ghadimi[2]采用集中质量法建立立管模型，对立管进
中国海洋大学学报（自然科学版） 2018年10期2018-10-12
- 水平悬链线中点集中力作用下的非线性分析及计算
2)1 引 言悬链线数学解在工程领域应用广泛，魏建东等[1]采用两节点悬链线单元，以确定连续滑移索的平衡位置。杜敬利等[2]采用基于悬链线的柔索静力学模型定位机械人的静态平衡位置，但对于初始平衡态增量过渡到最终平衡态的路径依赖未予详细说明。文献[3-5]分别从不同的角度探讨了悬链线理论在相关工程领域的应用。杨孟刚等[6]采用两节点悬链线索元对集中力作用下的柔索结构进行了非线性有限元分析计算。秦剑等[7]基于悬链线理论对分段悬索结构进行找形计算，但找形计算中
计算力学学报 2018年4期2018-09-06
- 跳起的悬链线：现象、理论和实验
(下面称之为“掉链线”)的形状、下落高度、跳起高度、跳远距离之间的关系等。在理论分析之后，我们将做实验来验证理论。图1 跳起的链子现象示意图2 现象及理论分析2.1 实验现象首先我们说明一下实验的发生过程。如图1所示把链子一层层盘绕放入杯子中，链子之间不互相缠绕(实际过程中很难做到这一点，而这也是影响实验的关键因素之一)。然后将杯子放置一定高度，从杯中取出一小段链子让其自由下落，很快链子就与杯口分开，从杯中跳起。在实际的操作过程中我们也尝试了用一根柔软几乎
物理与工程 2018年3期2018-07-11
- 三维激光扫描技术在装配式架线施工中的应用
施方案2.1 悬链线扫描在施工区域建立独立施工控制网，控制点布设在线路两侧、相邻两塔中间，距离相邻两塔距离大致相等，以便于观测。输电导线从张力场牵引出来到达63号塔时，快速将天宝SX10分别架设在张力场—62之间和62—63之间，分别扫描两段悬链线，采用选择区域精确扫描可以在5 min之内完成扫描测量，效率提高。扫描设站扫描方式如图2所示。图2 外业扫描示意图2.2 挂点测量虽然扫描测量可以重建出悬链线模型，但是62、63号塔的挂点无法从点云中精准识别，需
测绘通报 2018年6期2018-07-03
- 考虑内流作用的钢悬链线立管动力特性分析❋
66071)钢悬链线立管成本低、对浮体运动及高温高压环境的适应性强，被认为是最适合应用于深水油气开发的海洋立管；但其在顶部浮体和海洋环境的作用下会产生大幅度和大角度的运动，具有较强的几何非线性[1]。传统的求解方法如线性弹簧法、悬链线方程法、准静力法等不能较好处理立管在大变形情况下的非线性动力学问题。细长柔性杆模型用弹性杆的轴线位置来描述杆的位置,可以较好地解决立管的大变形问题[2]。Nordgren[3]用有限差分近似和半显式积分给出了有限振幅运动问题的
中国海洋大学学报（自然科学版） 2018年7期2018-05-10
- 建筑结构抗地震倒塌能力的设计方法及改善措施
大，还会产生“悬链线”，其抗力 （表示为Rc） 一般用以下公式计算：式（4） 中，Ti——拉结力。在梁端还没有和刚出现塑性铰时，变形往往很小，而且由于梁端转角几乎保持不变，所以“悬链线”带来的影响可以忽略不计，借助梁机制就能提高抗倒塌能力[3]。而梁端开始有塑性铰之后，θi变化，产生“悬链线”的同时造成影响，但这一影响并不是不利于抗倒塌，反而对抗倒塌有一定积极作用，这是因为：式（5） 中，Rbc为同时存在梁机制与“悬链线”时的抗倒塌力。其中，由梁机制赋予的
智能城市 2018年4期2018-03-27
- 钢悬链线立管初始位形及内力分析❋
66100)钢悬链线立管(SCR)出现于1990年代中期，由于成本相对较低以及对浮体升沉和漂移运动较好的顺应能力等特点而成为深水油气开发的首选立管形式[1]。随着油气资源勘测开发逐渐步入深海，钢悬链线立管的设计、施工和安装方法已经成为油气勘探开发行业重要的技术问题。钢悬链线立管(SCR)初始位形和初始内力分析是对其进行动力响应分析的基础，当前国内外学者对SCR的静力位形的建模和求解等已进行了大量研究。Ghadimi[2]采用集中质量法建立立管模型，对立管进
中国海洋大学学报（自然科学版） 2018年10期2018-01-14
- 二分搜索法求解悬链线问题
二分搜索法求解悬链线问题马 旭 易 俗(辽宁大学创新创业学院 辽宁 沈阳 110036)悬链线问题是现代工程实践中经常遇到的问题之一。分析悬点等高及不等高两种情况下悬链系数、弛垂度、悬点水平坐标的常规数学求解方式，基于其运算量大，误差难以把握的不足，提出应用二份搜索程序设计思想辅助求解的具体思路。分别给出3种不同应用的完整程序及数据，比较分析数学方式与程序设计求解方法。以吊杆架设工程应用为实例，结合完整C语言程序及其主函数流程图 ，较详细地描述了相关各参数
计算机应用与软件 2017年9期2017-09-23
- 自动控制无人驾驶飞艇保持安全作业距离的数学模型研究
安全距离的扩展悬链线数学模型,从而指导线控机对飞艇的实时控制。无人飞艇；自动控制；悬链线电力设施分布范围广,架空线路长,又处于露天运行,易受到周围环境与自然条件变化的影响，特别是在气候剧烈变化(如大风、大雪、大雾、导线结冰、暴雨等)、自然灾害(如地震、河水泛滥、山洪暴发、森林起火等)、线路过负荷和其他特殊情况时,容易发生故障,影响正常供电,给国民经济与人民生活带来很大的影响[1]。因此,通过电力应急快速到达、迅速定位并排除故障或隐患就显得尤为重要。当有重大
合肥工业大学学报（自然科学版） 2017年7期2017-08-12
- SHL大位移井井眼轨迹设计
恒曲率剖面和准悬链线剖面、侧位悬链线剖面、抛物线剖面、摆线剖面等，各种剖面都有自身的特点，最终的目的是减小井眼的摩阻和扭矩，增加水平井段的延伸能力，光滑的井眼轨迹是钻大位移井成功的关键，下面主要从三个方面对SHL大位移井井眼轨迹进行分析及优选。1 造斜点的选择造斜点的正确选择是对水平井能否顺利达到钻井目标的至关重要的一步，根据造斜点选择的深度相对于目的层的深度可以把造斜点大致分为较浅、中等和较深几类。1.1 不同造斜深度的优缺点造斜点较浅，其优点是可供选择
海洋石油 2017年1期2017-03-29
- 基于悬链线理论的跨接软管安装计算
斌，郑炳祥基于悬链线理论的跨接软管安装计算边大勇，闫斌，郑炳祥考虑到海洋石油平台之间和浮式生产储油装置(FPSO)与单点系泊系统之间的跨接软管成本昂贵，并且在安装过程中极易受损，为保证软管在安装过程中的完整性，提升安装作业效率，降低安装成本，采用悬链线理论对跨接软管安装过程进行分析，建立求解跨接软管长度、连接点角度、受力、高差以及弯曲半径、重心位置等关键控制参数的悬链线方程。在LF13-2油田开发项目跨接软管的安装过程中的应用表明，该方法快捷有效，可作为跨
船海工程 2017年1期2017-03-04
- 悬索桥主缆线形计算和绘图实用方法
主缆中跨与边跨悬链线的理论公式，并阐述了悬索桥主缆线形的计算及绘图方法，指出实际工程中，在吊索集中荷载作用下，主缆线形会发生变化，为防止变形过大，设计应考虑主缆的重力刚度要求。悬索桥，悬链线，主缆线形，绘图方法悬索桥设计首先要画出主缆线形才能进行建模试算，而根据悬链线理论公式直接画出主缆线形并不容易，尤其是三跨悬索桥边跨主缆受边界条件影响，线形计算更加复杂，悬链线理论公式需要重新推导，以下从易到难逐步介绍主缆线形计算和绘图实用方法。1 悬链线方程一质量均匀
山西建筑 2017年1期2017-02-23
- 上承式异型拱桥拱轴线的选型
的拱轴线采用“悬链线(大拱侧)+抛物线(小拱侧)”组合时拱内弯矩最小。拱桥； 异型拱； 拱轴线； 非对称拱； 不规则拱； 上承式拱0 引言异型拱由于其独特的美学造型，常见于城市景观桥。目前国内已建成多座异型拱桥，如安阳市东风桥、哈尔滨宽城桥等，这些异型拱桥均为下承式系杆拱，但对于上承式异型拱，其应用几乎为空白。在一些对景观要求较高的区域，上承式异型拱也常作为桥梁方案比选的对象之一，图1为三跨上承式异型拱和对称拱的外观比较，异型拱的组合使画面富有动态变化，改
湖南交通科技 2016年4期2017-01-10
- 力学问题和光学问题的关联：由悬链线和海市蜃楼说起
问题的关联：由悬链线和海市蜃楼说起赵虎，王棋(北京师范大学 物理学系，北京100875)首先简要介绍了悬链线和海市蜃楼问题的数学模型和传统解法，随后讨论了如何利用折射定律求解悬链线方程和利用拉氏量来描述海市蜃楼的形成.在分析二者之间的数学模型相关联的基础上，重新强调了在大学物理教学中重视哈密顿原理与费马原理之间密切联系的必要性.悬链线；哈密顿原理；海市蜃楼；费马原理悬链线问题曾经是经典力学中著名的难题，因伽利略、伯努利等人的推崇而闻名于世；海市蜃楼则是几何
大学物理 2016年8期2016-10-15
- 管土作用下的钢悬链线立管动力响应及其疲劳分析
管土作用下的钢悬链线立管动力响应及其疲劳分析李敢1，陈谦1，黄小平2 （ 1.中国舰船研究院，北京 100192；2.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240）钢悬链线立管的疲劳分析得到越来越多的重视，尤其是其与海床土体相互作用引起的疲劳。本文根据 Aubeny 提出的管土作用模型以及 Bridge 提出的土体吸力模型，采用有限元方法，在考虑其与海床土体相互作用的基础上，分析了钢悬链线立管在不同载况作用下的动力响应及疲劳损伤。分析发现，钢悬
舰船科学技术 2016年7期2016-10-09
- 输电导线间距计算与三维可视化
距离是三维空间悬链线间距离，计算量很大，容易出现如果用人工验算将浪费大量的时间和人力，严重影响设计周期。目前常采用的解决方法是将各相导线简化为直线，通过近似计算或采用复杂的启发式算法来求解［1-3］，这样计算结果往往会产生较大的误差。本文给出一种利用计算机实现空间悬链线间距离验算的方案，采用BBD-Tree数据结构，并用近似最近点搜索算法计算导线之间的最小间距以及所对应的悬链线上的点。最后运用三维可视化技术将计算结果直观地进行三维显示，从视觉上辅助验证计算
电气自动化 2015年2期2015-12-15
- 数学界又一里程碑
数学论文《关于悬链线计算公式的讨论》中求悬索水平力和下垂度的两个计算公式。这篇论述悬链线的数学论文极不好懂，这两个计算公式，即使是著名的专家教授，对不专门从事这一分支研究的，也不一定能看懂。但是，这篇论文已经得到了我国数学界的公认，风靡学术界。难能可贵的是，这篇数学论文还给我们排出了悬链线函数表，为以后的工程应用提供了便捷易用的途径。石家庄铁道大学主要从事悬索、桥梁及结构工程方面研究的张志国教授看到这篇数学论文时，大加赞赏，对其给出精辟论断：“在深入阐述悬
时代报告·中国报告文学 2015年2期2015-08-01
- 悬链线的几何特征
绳子位形，就是悬链线[1，2].文献[2]讨论了悬链线几何形状与外力作用形式的联系.本文的悬链线模型，绳子两端在同一水平线上，外力只有重力和绳子最底端悬挂重物施加的拉力，这相当于文献[2]中外力分布函数为连续分布叠加一个单点的离散分布.悬链线两端的水平距离定义为宽度2D，两端连线到绳子最低点的垂直距离定义为高度H，如图2所示.半宽度D和高度H就是悬链线的几何特征.实验中发现，半宽度D变大，高度H则变小，反之亦然.物理现象研究的问题之一就是找出两个变化物理（
物理与工程 2015年4期2015-07-02
- 悬链线和大变形梁理论的J型铺设研究
150001)悬链线和大变形梁理论的J型铺设研究康庄，张立，张翔(哈尔滨工程大学 船舶工程学院 深海工程技术研究中心，黑龙江 哈尔滨150001)为获得J型铺设解析方法，研究了深水钢悬链立管的J型铺设作业过程中的静力分析，引入一种称为分段力学模型的优化模型。首先基于悬链线理论建立悬链线模型进行求解，然后在悬链线模型的基础上对立管进行分段计算，变形大的区域使用大变形梁理论，依据奇异摄动法渐近展开二阶非线性微分控制方程，其余区域使用悬链线理论重新求解，最后合成
哈尔滨工程大学学报 2015年9期2015-04-18
- 悬链线构件的有限元方法
海200240悬链线构件的有限元方法王瀚1，解德1，2，31华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉4300742船舶与海洋水动力湖北省重点实验室，湖北武汉4300743高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240悬链线构件在船舶与海洋工程中是广泛存在的一种结构，无论是船舶码头旁靠、锚泊定位中的系泊线，还是各种系泊结构物中各种深海悬链线结构（如深海柔性立管、深海锚泊系统、复合材料悬链线立管等）的系泊力响应，对整个结构物都显得非常重要。其中，由于悬链
中国舰船研究 2015年6期2015-02-21
- 钢悬链线立管与海底相互作用和疲劳分析
8)近几年，钢悬链线立管(steel catenary risers，SCR)在深海油气输送领域中被广泛使用。它和海底相互作用的区域对系统的性能起控制作用，所以在设计过程中必须保证在这个区域内弯曲具有连续性。相比有限元法，解析方法不仅能对SCR的力学特性有更深刻的理解，而且能提供更快速而有效的结果。在过去几十年时间里，分析预测边界区域的应力分布，特别是弯矩和剪力的分布是一个很有挑战的研究领域。很多研究者尝试考虑边界层的影响来分析SCR的非线性特性，但大多数
哈尔滨工程大学学报 2014年2期2014-10-25
- 深海脐带缆总体响应特性比较研究
曲载荷的大小。悬链线布局(Free Hanging Catenary)与缓波形布局(Lazy-wave)是深海脐带缆常用的两种布局形式。悬链线布局是最简单，同时也是最经济的一种布局形式。悬链线布局具有结构简单、施工方便、成本较低、无需张力补偿以及对浮体运动有较大适应性等优点。但是当水深过大时，管线长度的增长、重量的增加会增大顶部悬挂点处的张力，从而对张紧器的要求提高；当水深浅、工作环境恶劣或者顶部平台运动剧烈时，管线长度的变小会减小顶部浮体和波浪运动的动态
振动与冲击 2014年1期2014-09-05
- 基于FANUC系统数控车加工悬链曲线的研究
NUC数控车床悬链线宏程序的编制，探索了规律类曲线宏程序的编制方法，利用简单实例说明了宏程序编制程序的方法，工件坐标原点不在Z零点的程序编制方法，为连续加工相同形状图形宏程序编制方法和其他特殊规律类曲线的编制提供了参考和借鉴。FANUC数控车床；宏程序；悬链线；加工0 引言为了编制各种复杂规律曲线形状零件加工程序，减少手工编程时进行的繁琐数值计算，以及精简程序量，采用宏程序编程，使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算，进行循环语句、分支语句和子程序
机械工程师 2014年5期2014-07-01
- 匀强磁场中的通电悬链线＊
00 ）经典的悬链线是指质量均匀分布的绳子，在重力场中两端固定时候的位形［1，2］．除重力之外，如果给予绳子某种外力，那么，绳子就会呈现类似悬链线形状．垂直匀强磁场的通电导线所受的安培力就是一个很好的例子．在重力和安培力共同作用下，通电导线（悬链线）的形状，相比通常的悬链线，有什么变化？1 通电悬链线的形状方程首先，我们利用微元分析法推导通电悬链线的形状方程，为简单起见，通电悬链线是对称放置的．设磁感应强度为B，方向垂直于通电悬链线所在平面，电流为I．悬链
物理通报 2014年6期2014-06-29
- 基于弹性悬链线理论的辊间输送带垂度特性的研究
24)基于弹性悬链线理论的辊间输送带垂度特性的研究庞晓旭1,2,寇子明1,2,李军霞1,2(1.太原理工大学机械工程学院,山西太原 030024;2.山西省矿山流体控制工程(实验室)技术研究中心,山西太原 030024)针对输送机两托辊间垂度采用悬链线理论存在的不足,在分析现有辊间输送带垂度平衡方程的基础上,引入输送带弹性模量,建立了变形相容条件的辊间输送带弹性悬链线参数方程,导出了辊间最大垂度的解析解,并通过实例分析和仿真研究,验证了该参数方程及解析解的
煤炭学报 2014年7期2014-06-07
- 长江航道整治工程恶劣工况深水铺排悬链线理论研究及应用
劣工况深水铺排悬链线理论研究及应用冯海暴1，2，3（1.中国海洋大学工程学院，山东 青岛 266100；2.中交一航局第二工程有限公司，山东 青岛 266071；3.山东大学，山东 济南 250101）结合长江南京以下 12.5m 深水航道一期工程，应用悬链线理论详细分析计算了作业水深 35m、流向角 20°、流速 2m/s工况下的铺排排体受力情况，并对异步放排移船工艺进行了优化，提出了铺排初次下排排头控制方法，给出了铺排作业中的一次最佳移船长度。将计算理
中国港湾建设 2014年1期2014-03-15
- 一种新型拱坝型式
——悬链线拱坝设计方法研究
拱坝型式 ——悬链线拱坝设计方法研究朱峰（中国葛洲坝集团国际工程有限公司，北京，100025）悬链线作为一种应用非常广泛的自然曲线，在所应用的各个领域均表现出良好的效果，但迄今为止尚未拱坝；拱轴线；悬链线；设计方法0 引言拱坝是一种应用广泛的坝型，有着非常成熟的设计系统理论。体型设计和基础处理是拱坝设计的两个关键问题，其中体型设计对拱坝安全度和经济性有着重要影响。为便于施工放样，拱坝体型用铅直拱冠梁剖面和各层水平拱圈加以描述。水平拱圈的形式对拱坝体型意义重
大坝与安全 2014年5期2014-02-28
- 悬链线几何性质的研究
谢 菲，孙明珠悬链线问题的提法：设A和B是铅垂面上两个等高点，一条柔软的绳索挂在 A、B上（图1），在所有连接A、B的平面曲线中，求出一条曲线，使得其重力势能最小.悬链线的方程：本文将研究悬链线的一些几何性质，诸如面积、旋转体体积、曲率中心、渐屈线等.图1 悬链线一、面积与面积形心图2 悬链线和直线围成的面积单单由悬链线构不成面积，还需要和其他直线或曲线结合才能围成面积.比如，图2所示，求悬链线和x轴、y轴以及x=x1所围成的图形之面积S1，或求悬链线和y
长春教育学院学报 2014年4期2014-01-18
- 大射电望远镜巨型柔性并联机构悬索分析及简化*
化为直线，而呈悬链线状[3]。图1 FAST示意图Fig.1 Illustration of the FAST近代以来，随着悬索结构在桥梁、建筑等方面的应用，许多学者都在悬链线的解析法、有限元法分析中做过大量有益的尝试。由于悬链线的解析解为超越函数，在分析和计算时给人们带来不便，人们进而提出许多简化方法，其中尤以抛物线理论最为著名。抛物线是简单的二次函数，这大大简化了对悬索的分析和计算，在FAST模型实验中获得较好的应用[4]。在FAST馈源支撑系统中，铰
天文研究与技术 2013年1期2013-12-16
- 基于悬链线理论的雷达高架索梁系统结构分析
0039)基于悬链线理论的雷达高架索梁系统结构分析杜春江，瞿亦峰(南京电子技术研究所， 江苏 南京 210039)针对目前雷达高架结构采用ANSYS软件计算中对拉索模型简化不合理造成的计算精度低的问题，提出了基于悬链线理论的高架拉索结构分析解决方案，并编制了拉索结构分析程序，采用典型算例证明了该程序的有效性。对不同拉索垂度情况下典型的两拉索高架结构的静态变形进行了分析，并对计算结果进行了校核。结果表明，该方法可以实现考虑拉索垂度效应的索梁系统的精确分析。高
电子机械工程 2013年6期2013-09-16
- 三维悬链线井眼轨迹模型的数值计算
4010）三维悬链线井眼轨迹模型的数值计算王作启（中国石油辽河油田公司兴隆台采油厂，辽宁盘锦 124010）在三维悬链线轨道设计问题的非线性方程组的数值求解算法中，悬链线井段的坐标增量是使用数值积分法来计算的，由于数值积分嵌套在迭代算法中，数值积分的计算成为影响设计方程组求解效率的主要因素。通过一些数学技巧推导出了垂深增量和水平投影长度增量的解析计算公式，从而在设计方程组的迭代算法中不必再使用数值积分法来计算垂深和水平投影长度增量。使用积分变量替换将北、东
石油地质与工程 2012年3期2012-11-09
- 悬链线的AH Bézier样条表示
18)0 引言悬链线是在一条直线上滚动的抛物线的焦点的运动轨迹，发现于300多年前;是微积分、微分方程、微分几何、变分计算及数值分析中的一个重要课题［1－3］，被公认为是真实反映实际悬挂钢索的线形，为滑索工程设计提供了科学理论依据［4，5］。由于缺乏必要的精确表达工具，实际中关于悬链线的几何参数与力学参数的相关计算，一般都是通过数值逼近得到的。若能用控制多边形的方法来精确表示悬链线，则能在CAD中发挥其更强大的作用。鉴于悬链线的表达式中既包含一次多项式，又
杭州电子科技大学学报(自然科学版) 2012年2期2012-10-08
- 钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌承载能力研究
行分析，总结了悬链线破坏模式。通过对子结构抗倒塌承载能力的研究，提出了以钢筋达到极限强度为子结构倒塌极限状态，进而提出了基于悬链线抗拉承载能力的子结构抗倒塌设计方法，并对钢筋的抗倒塌设计强度进行了初步的讨论。钢筋混凝土框架；抗连续倒塌；悬链线机制；承载能力1 引言梁柱结构是框架结构的一个子结构，从抗连续倒塌设计的角度看来，如果子结构能够保证在柱失效后不发生倒塌破坏，将能减少整体结构发生连续倒塌的风险。框架结构在倒塌过程中，悬索作用对结构的连续倒塌起着重要的
皖西学院学报 2012年2期2012-09-15
- 基于OpenGL的架空输电线路电气距离三维校验系统的实现
与技术1.1 悬链线状态方程架空输电线路中的导、地线是以杆塔为支撑物而悬挂起来的，其悬挂线可认为是“悬链线”。在输电线路三维电气校验程序设计过程中，按照悬链线的计算公式［1］来计算导、地线。本计算选用坐标点O点位于电线悬挂点A的悬链线方程式［1］来计算导线，如图1所示。图1 悬链线示意图Fig.1 Schematic diagram of catenary按照文献［1］中的风偏公式计算风偏角。按照文献［6］中的风偏平面内的参数计算公式得出风偏参数与垂直平面
电力建设 2012年2期2012-08-09
- 海洋平台钢悬链线立管安装监测技术研究
①海洋平台钢悬链线立管安装监测技术研究李丽玮1，何 宁2，王 辉2（1.中国石油大学机械与储运工程学院，北京102249；2.海洋石油工程股份有限公司工程技术中心，天津300452）①为在深海复杂工况下把平台立管安装到位，需对安装过程进行监测。综合考虑船舶位移、升沉补偿、立管吊装变形，以声纳和远程操作潜水器（ROV）监测系统为技术支撑，监测管线着陆区位置、悬链线形态、以及海底地形等参数，指导立管的安装过程。形成一套完善的钢悬链线立管安装监测技术，促进我国
石油矿场机械 2011年8期2011-12-11
- 链-索-链型悬链锚泊线静力问题的若干算式
程的形式给出了悬链线形状及张力的解析解,所有结果均为无因次表达式。悬链线;锚泊;静力特性;解析解Abstract:A theoretical study on the static performance of catenary chain-wire-chain mooring line is carried out in this paper based on the assumption condition that there is no curre
中国海洋平台 2010年2期2010-09-09
- 深水钢悬链线立管三维动力分析
工大学)深水钢悬链线立管三维动力分析何 宁1王 波1王 辉1梁 辉1张 昭2(1.海洋石油工程股份有限公司; 2.大连理工大学)基于钢悬链线立管系统动力学方程,建立了深水钢悬链线立管三维有限元分析模型,对深水钢悬链线立管系统在波浪、海流和浮体运动等载荷单独作用和共同作用下的响应特征进行了分析。在多项载荷作用下,钢悬链线立管表现出明显的平面外响应,并且响应具有非线性特征,立管上部悬挂点和底部着地点附近Mises应力较高,是立管的危险段。深水 钢悬链线立管 三
中国海上油气 2010年2期2010-09-08
- 一般状态下悬链线方程的应用
起锚角情况下的悬链线方程作为研究对象，有锚链卧底是其特例。1.1 建立平面直角坐标系如图1所示，设水底是水平的，水深为h，锚链固定于o点。设锚链位于一垂直平面内，不考虑锚链的三维变形；水流没有垂直分量，水平流速也位于锚链所在平面内，且流速大小恒定，不随水深变化。设o点处锚链的张力为T0，力的作用线与x轴成α角，其水平分力记为R；系船处张力为T1,其力的作用线与水平方向的夹角记为β，T1在水平方向上的分力即为船舶的锚泊力。锚链单位长度在水中的重量为q，水面上
船海工程 2007年3期2007-01-28