基于刚度指标和频率的结构损伤定性定量识别

为解决结构多损伤位置识别和损伤程度判定问题,提出了一种基于刚度指标和频率数据的定性和定量识别方法,并分析了测量误差的影响.借鉴柔度损伤指标的方法,用刚度指标对损伤位置进行初步判定,并采用统计理论分析其测量误差的影响;然后利用频率测量精度较高的优势,采用频变法对结构损伤进行定量识别.为进一步提高识别的精度,提出了频变法的迭代改进策略.仿真结果表明,采用刚度指标可以有效地识别出可能的损伤单元,该指标明显优于柔度指标,且受测量误差的影响较小,而利用频变法的迭代改进策略可以得到更精确的损伤程度的量化值.

RCC坝料改进刚度指标及压实质量综合评估研究

有效控制碾压混凝土压实质量是确保大坝安全稳定运行的前提。本文提出了考虑滞后相位角的碾压混凝土坝料改进刚度指标,并给出了滞后相位角的测定方法;结合耦合滞后相位角改进刚度指标、坝料特性参数、碾压参数和频域压实指标,提出了基于XGBoost算法的碾压混凝土压实质量综合评估方法。实例分析表明,改进刚度指标能够更好表征坝料压实质量,综合评估模型的决定系数约为0.86,表明模型精度较高,计算压实度与实测压实度的相对误差平均值为0.47%。本文方法为碾压混凝土坝施工压实质量控制提供了新的有效途径。

结构刚度指标统计确定

提供两种方法，确定结构刚度指标。第一种方法是已知刚度变差系数Ｃｆ，确定结构刚度指标。第二种方法是借助卡埃分布表，确定结构刚度指标。这两种方法都能得到满意的结果。文中还列举了许多实例，并指出了需要注意的问题。

千米级大跨公铁两用悬索桥结构特性及刚度指标研究

由于铁路列车活载大、运行速度高及列车运行稳定性和旅客舒适性要求高等特点,高速重载铁路悬索桥技术标准亟待深入研究。对世界各国规范中常用的几种铁路悬索桥刚度评价指标进行分析,并与我国一般桥梁规范中的规定进行对比。对千米级公铁两用悬索桥高速(客车速度200~250 km/h,货车速度120 km/h)、重载(ZH活载,牵引质量5 000,10 000 t)关键技术进行研究。选定主跨为1 196 m的公铁两用悬索桥,通过研究悬索桥不同的支承体系、辅助墩布置方式、高跨比、宽跨比、垂跨比等参数对桥梁竖向刚度、横向刚度的影响,提出适用于千米级公铁两用悬索桥的刚度评价指标及其建议值。提出技术可行,经济合理的大跨度悬索桥方案,并具有良好的横竖向刚度、平顺性和行车舒适度。

新型机器人6维力/力矩传感器结构的刚度性能指标分析

提出一种新颖的 6维力 /力矩传感器并联结构 ,应用并联机器人机构学理论求出其刚度矩阵 ,定义其刚度性能指标 ,并对其刚度性能指标进行分析计算 ,为该传感器的设计与应用提供理论依据。分析计算结果表明 ,该并联结构的 6维力 /力矩传感器是位移刚度和扭转刚度各项同性的 ,可应用到机器人手腕、手指和其它使用多维力 /力矩传感器的场合。

半对称三平移Delta-CU并联机构的刚度建模与分析

研究了Delta-CU机构的刚度及其特性,运用虚拟弹簧法建立了支链的柔性模型,并给出了支链的静力学方程。利用旋量方法得到了支链中的运动微分映射,根据静力学方程得出机构的笛卡儿空间刚度矩阵,并通过有限元分析验证了矩阵的正确性。最后,利用虚功刚度指标对给定参数下的Delta-CU机构进行算例分析,并将其与Delta机构进行了比较,结果表明Delta-CU机构与Delta机构具有基本相同的刚度特性。

大型飞机结构刚度问题分析研究

大型飞机由于结构尺寸大,连接复杂,使得在相同工况下结构变形相对小型飞机更大,因而操纵系统变形、气动外形改变、载荷重新分配等问题也更加突出。因此,如果能够在制定结构顶层设计要求时,将结构变形问题纳入到设计考虑范围内,制定顶层结构刚度要求,势必能够提高结构的研发效率。本文根据机体结构的一些常见问题,总结了几种制定刚度要求的方法,对于刚度设计要求在工程实际中的使用具有一定的参考价值。

基于刚度性能的机器人臂长优化

基于机器人静刚度模型,分析如何通过机器人臂长及位形优化提高机器人刚度。首先,在机器人典型传动部件刚度计算的基础上,分析刚度矩阵的最小奇异值,将之作为评价机器人静刚度性能的指标。然后,为了衡量机器人在整个工作空间中刚度性能的平均水平,提出采用刚度全域性能指标,并以之作为目标函数对机器人臂杆长度进行优化。最后,以本实验室开发的SCARA机器人为例,展示了优化方法的应用及其效果。

基于模态叠加法对加工中心动刚度曲线分析

为获取准确评价加工中心系统动刚度性能的重要参数,结合某加工中心采用ANSYS软件建模并进行仿真分析研究。加工中心模型建立后,采用弹簧刚度法处理机床结合面,并求解其3阶模态,模态仿真结果与锤击法获取的试验结果相对误差低于10%,验证了模型正确性。基于所建模型运用模态叠加法进行谐响应分析,以获取各方向动刚度曲线。通过动刚度曲线分析得到固有频率、过柔度等参数可较准确表征系统的动态特性,为数控机床动刚度预测提供有效参考。

1422产线刚度偏差分析与对策

牌坊刚度是轧机受力后所有受力部件产生弹性变形的总和,因此刚度指标的评价涉及到轧机的方方面面。轧机的绝对刚度随着产线的设计、建设已相对固定,由于设备的使用和老化,刚度的绝对值会出现潜移默化的变化,但这种变化不易被发现,通常在生产过程中更加关心轧机两侧刚度的差值。

悬挂式单轨大跨连续梁关键构造研究

悬挂式单轨作为一种新型轨道交通制式,具有建设周期短、适应性强、造价低、占地少、美观舒适度高等特点。本文针对悬挂式单轨大跨连续梁的轨道梁截面形式及线间横向连接等关键构造展开研究,分析不同轨道梁截面形式对车桥耦合动力特性的影响及对结构刚度、应力状态的影响,研究线间横梁截面形式及横梁分布数目对整体刚度和应力水平的影响。结果表明,轨道梁采用顶箱+侧箱组合截面时,结构能体现出更好的抗弯、抗扭性能;横梁采用闭口箱型截面时,结构的横向整体刚度更优;跨中横梁数目以及空间分布方案应综合考虑经济性与安全性。研究成果可为相关设计提供借鉴。

基于梁结构等效模型的机器人铣削有限元仿真

机器人的弱刚度特性导致铣削加工过程中的末端变形是影响零件表面质量的重要因素。在刀具-工件有限元模型基础上,添加梁结构等效机器人末端,建立适用于机器人铣削加工的有限元模型,并通过对实际机器人进行力锤实验获取梁结构的等效力学参数。利用球头立铣刀进行6061铝合金铣削实验,对所提出的有限元模型进行验证,通过仿真对两种不同的机器人刚度性能指标进行对比分析。结果表明:所建立的模型能够正确模拟机器人的铣削加工过程,并可用于机器人铣削加工姿态的优化;考虑加工效率和需求,基于工件几何形状的曲面法向柔度系数指标更适用于优化机器人铣削加工曲面的姿态。

平面2自由度驱动冗余并联机器人的性能分析

以一种平面2自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,对该机器人机构尺寸进行量纲一化,给出反映机构几何参数变化范围的空间模型,建立机构的运动学方程,得到位置反解和速度雅可比矩阵。定义并计算机器人的全域性能指标,探讨机器人的雅可比矩阵条件数、承载能力及刚度等全域性能指标与机构杆件尺寸之间的关系,并在空间模型内绘制相应的性能图谱;根据性能图谱,总结三种性能指标在空间模型内的分布规律,分别给出每种性能指标值较好的机构尺寸范围;最后对三种性能指标较好的尺寸范围进行了综合,得到同时考虑三种性能指标优化的最佳尺寸范围。这些图谱使机器人依据运动学性能指标进行优化设计成为可能,图谱分析为实现并联机器人机构设计的计算机辅助设计提供了一种简单、有效途径。

预连接工艺对壁板动态特性的影响分析

针对预连接对壁板动态性能影响的问题,提出描述壁板预装配后动态性能的刚度评价指标.为了确定预连接分布,将预连接结构等效为多自由度的弹簧-质量系统,建立壁板预连接分布优化模型并提取相应刚度信息,以刚度指标最大为优化目标,应用遗传算法进行求解计算.构建蒙皮-长桁的壁板仿真模型,将不同预连接分布映射至壁板仿真模型上,利用低阶固有频率的变化验证以刚度为指标的优化方法的正确性.设计壁板动态特性测试实验,与不同预连接分布下提取的仿真频率进行比较,证明了壁板仿真模型的有效性.通过仿真与实验,表明刚度指标的有效性,为进一步研究预连接分布对壁板加工性能影响研究奠定基础.

汽车悬架能馈装置运动学仿真分析

为提高传统能馈装置的能量转换效率,简化结构,增加支撑刚度,提出一种采用并联机构的新型能馈装置,汽车悬架的随机振动可以通过馈能装置将车身的垂直运动转化为电机的旋转运动。首先,根据汽车动力学建立馈能悬架振动模型,并利用旋量理论分析能馈装置的运动学特性。然后,然后利用位姿坐标变换建立雅克比矩阵,根据正逆位置和速度分析结果得到其刚度矩阵的数学模型,并定义刚度评价指标的拉格朗日函数。最后,仿真结果表明,新型能馈装置可以实现运动的转化,且结构简单,灵敏度高,也为馈能悬架的研究提供给了参考。

OpenSees系统识别工具箱开发及应用

OpenSees系统识别工具箱允许用户利用OpenSeesNavigator(Version 2.5)对桥梁或框架等结构建立弹性单元模型,然后导入该结构经历地震等激励信号后的某一阶或某几阶频率及其相应模态(这些模态可以从非线性模拟、试验或现场测试获取)后能够获取结构的弯曲刚度,并在此基础上,通过与无损下的截面弯曲刚度对比,计算相应的刚度动力变化指标,以便用来对结构进行健康状态的评估。本文以OpenSees标准算例为例,分析说明所开发的OpenSees系统识别工具箱如何用于弯曲型结构在经历地震和其他载荷以后的损伤评估。

改进粒子群优化的LSSVM结构损伤评定

为改善结构动力损伤的识别效果,提出了刚度变化指标构架下改进粒子群算法优化的最小二乘支持向量机的结构损伤评估方法。首先,通过由试验技术修正的有限元模型来计算刚度变化指标(stiffness variation index,简称SVI),并进行损伤定位;然后,在SVI基础上,利用改进粒子群算法优化最小二乘支持向量机的超参数,建立结构损伤评估优化模型,计算损伤大小。将该方法用于起重机主梁的损伤评定,研究结果表明,该方法具有较高的精度和效率,能准确地判断结构的实际性态,是一种有效的评估手段。

2300m级超大跨公路悬索桥多维度多指标刚度体系研究

我国在建悬索桥跨度已突破2 300 m,而现行规范尚未给出评定超大跨悬索桥设计刚度的计算方法,致使其刚度选取无据可依。为研究2 300 m级超大跨悬索桥合理刚度表征指标体系,从行车安全性、舒适性的需求分析出发,提出了涵盖竖向、横向、扭转的多维度刚度体系。基于境内外刚度设计指标现状和既有桥梁刚度指标调研,提出了适用于多维度、多参数的刚度设计指标及其限值计算思路。本研究的思路可为同类超大跨度公路悬索桥刚度取值提供参考。

碎石土路基压实质量检测方法的探讨

针对施工现场碎石土路基压实检测存在的问题,结合多年的教学经验和科研调查所了解的情况,对存在的问题进行了分析并提出了一些看法,同时介绍了一些解决办法。

桥梁损伤理论及加固改造方法研究

由于我国很多桥梁建于上个世纪六、七十年代,基于当时的车流量和各方面的发展规划,桥梁设计等级普遍偏低。我国公路和铁路交通量近年来流不断的增加、车速不断提高、车辆轮载增大,于是对沿线的桥梁在强度、刚度、耐久性等诸多方面提出了更高的要求。随着交通荷载量的加大以及桥梁结构自身材料的自然损伤累积的加剧,现有桥梁很多己经不能满足交通发展的要求,导致耐久性及承载力达不到设计要求,因而有必要进行加固维修。