植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。

高铁车辆刚柔耦合仿真奇异性及其处理对策

根据ICE3转向架原型的技术创新特点及其局限性,目前高铁运用必须更强调高速列车集成系统的稳定鲁棒性能,特别需要防范侧风稳定性问题及其危害性影响。考虑到高阶模态截取及其残余力对高铁车辆刚柔耦合仿真的负面影响,提出了奇异系数新概念并论证了横向振动耦合机制及其判定力学条件。以小幅蛇行振荡作为独立激励,造成较大车下质量(如牵引变流器)产生横向耦合共振,其与线路跟踪测试结果十分吻合。以抗蛇行高频阻抗作用作为相关激励,车体摇头大阻尼特征更加突出,因而其对后位转向架接口的横向扰动也更加强烈,如多隧道通过,造成电机横摆出现瞬间颤振现象。研究表明,ICE3原型存在设计缺陷,即缺乏结构阻尼减振技术,进而突出了抗蛇行高频阻抗的负面影响。

共轭凸轮打纬机构的刚柔耦合动力学仿真研究

针对织机中的共轭凸轮打纬机构进行刚柔耦合动力学研究.利用ANSYS分析软件生成模态中性文件,利用ADAMS/Flex模块导入ADAMS中,从而完成数据的双向传输.分析了柔性打纬摇轴的模态、振型等振动特性,并进行打纬机构刚柔耦合分析,对柔性打纬摇轴的共轭凸轮打纬机构的动态特性进行了研究.仿真结果表明:考虑构件柔性的情况下,机构的运动性能与刚体构件差别微小,但动力学性能相差较大.本文成果可为后续进行机构的运动精度分析及可靠性设计提供数据支持,为高速织机的设计制造提供参考.

刚柔耦合配气机构动力学仿真研究

为研究船用柴油机配气机构运动过程中弹性变形对运动和受力的影响,以6L21/31柴油机的配气机构作为研究对象,应用Pro/E软件平台和ADAMS软件平台,建立其多刚体动力学模型。将气门杆和挺杆这两个弹性变形大的零件进行柔性化处理后,建立其刚柔耦合动力学模型。并将多刚体动力学模型和刚柔耦合动力学模型仿真的结果与经典动力学计算结果进行比较分析。结果表明考虑零部件的弹性变形,能够更准确的反应配气机构的运动情况,可以进一步为柴油机配气机构的优化设计和改进提供可靠依据。

真空断路器弹簧操动机构刚柔耦合动力学与仿真

分析了真空断路器弹簧操动机构运动特征,提出了对部分关键构件柔性化处理的方法,采用虚拟样机技术建立刚柔耦合虚拟样机模型,对其进行分/合闸过程仿真分析。由动态仿真得到绝缘拉杆和动触头的行程及速度特性曲线;对实物样机进行分/合闸操作实验,通过安装在绝缘拉杆上的位移传感器测得相应的机械特性,并将仿真结果与实验结果进行对比分析,相对于多刚体模型,刚柔耦合模型的输出特性与实验结果吻合更好;进一步分析刚柔耦合模型的速度和加速度,并与多刚体仿真结果对比分析,表明刚柔耦合虚拟样机模型仿真更准确,进而得出刚柔耦合虚拟样机模型的真实性和必要性。这也为以后优化设计、疲劳分析及可靠性提供更真实的依据和指导。

满载运煤敞车超常低周疲劳刚柔耦合评估新方法

备用传力路径变化不确定性使准静态应变能成为决定平面心盘旁承接口耦合程度的最重要影响因素之一,既有方法丧失了小位移线弹假设的应用前提。根据这一相关性发现,提出了刚柔耦合疲劳损伤评估新方法。为了攻克散料运输铁路货车刚柔耦合仿真难题,采用了实体单元及边界共节点处理技术。在正常AAR5级谱和局部扭曲叠加谱激励输入下满载运煤敞车刚柔耦合仿真分析表明:上旁承运行荷载增大迫使车体结构扭曲产生不高于2 Hz的低频敏感响应。钩缓冲击座附近焊缝疲劳损伤评估结果与现场塑性破坏完全吻合。由于局部刚度不足,短竖梁补强设计也很难奏效。借鉴通用敞车耳板铆接的设计经验,合理制定了具有针对性的结构补强方案,使满载运煤敞车不会再发生上述塑性破坏。

450t钳夹车研制及刚柔耦合动态仿真技术支持

对于450t钳夹车研制来讲,大型刚柔耦合动态仿真提供了多方面的技术支持,如压柱油缸的最大压力、小半径曲线通过限界分析和钳夹梁高应力区确定等.刚柔耦合仿真分析具有以下3个特点:即利用模板建模技术,实现了整车模型仿真分析;应用柔性体接口处理技术对策,建立了诸如钳夹梁等大型柔性体模型;刚柔耦合仿真,其约束力更加接近实际情况,并为静强设计与试验提供了科学数据.大型刚柔耦合动态仿真分析促进了长大货车新产品研制能力迅速提升,同时刚柔耦合动态仿真技术日趋完善.

南京四桥索鞍吊装系统刚柔耦合动力学仿真

以南京长江第四大桥的散索鞍(北锚)吊装系统为原型,综合应用UG、Ansys和ADAMS对索鞍吊装过程进行刚柔耦合动力学仿真分析,并将分析的数据成功地应用到索鞍吊装系统的设计优化中,为随后索鞍顺利吊装就位打下了坚实的理论基础。

高铁车辆横向振动耦合机制及其减振技术对策

结合欧系车辆转向架技术创新特点,提出一种基于刚柔耦合仿真技术的车下质量橡胶吊挂优化设计方法。横向振动耦合机制是指以二系横向悬挂构成车体对走行部接口传递媒介的横向高频振动耦合机制,且具有抗蛇行高频阻抗、车体摇头大阻尼和"无纵梁无骨架"铝合金车体3大特殊性。因而整装车体下部1阶横向弯曲模态振动将对车体技术服役寿命30年造成十分严重的负面影响。对于车下质量橡胶吊挂来讲,比例阻尼是抑制车下质量横向振动的积极因素之一,而对中部地板横向加速度则具有极值特征,即比例阻尼取0.5%,其全频域(RMS)3σ最小。也应当注意到上述减振技术的局限性,即在走行部非常工况下,较大的车下质量存在横向耦合振动的可能性,进而造成自重楔紧失效。

基于ADAMS的压力机主传动系统的动态仿真分析

研究了基于SolidWorks、ANSYS和ADAMS联合仿真的关键技术;建立了压力机主传动系统的多刚体及刚柔耦合的虚拟样机模型,对其进行运动学仿真,比较了两者的差别,得出刚柔耦合模型更能反映机构的真实运动;最后对柔性体进行应力分析,为传动系统结构的优化设计提供依据。

基于启发式模型仿真的货车转向架悬挂非线性研究

为了合理挖掘技术潜能,货车转向架设计及运用需要依靠基础试验手段,通过启发式模型仿真,逐步形成对其悬挂非线性的正确认知,在轻量化车体与走行部之间尽可能避免产生相关激励。利用刚柔耦合仿真技术,典型工程案例分析表明:在轻量化车体与走行部之间,重载卡滞是相关激励形成的1项主要成因。在重载卡滞的影响下,如中部横向支架斜撑杆局部结构失稳和中部侧墙横向结构不稳定,两者均会转变为振动开裂或振动疲劳问题。等效斜楔摩擦模型具有对干摩擦强非线性影响的启示意义,且形成了如下2点正确认知:相对摩擦因子并非恒定不变,在重载工况下,一般不得大于0.10;加载卡滞单边力学特性迫使心盘垂向动荷趋于脉冲载荷类型,其对轻量化车体结构疲劳损伤的负面影响不容忽视。结合快捷铁路货运需求,合理制订了解决重载卡滞问题的技术方案,利用复合斜楔新技术,参考典型配置形式,适当增大斜楔尖角,消除或减轻干摩擦强非线性影响。

基于DEM-MFBD双向耦合技术的采煤机摇臂壳体疲劳寿命预测

采煤机摇臂壳体是采煤机的重要部件及薄弱环节,其寿命直接影响采煤机的工作性能。为研究采煤机截割复杂煤层时滚筒所受载荷对其摇臂壳体寿命的影响,以MG325型采煤机截割兖州矿区杨村煤矿17层含夹矸煤壁为工程背景,通过虚拟样机技术和离散单元法-多柔体动力学(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics,DEM-MFBD)双向耦合技术,利用离散元仿真软件EDEM和多体系统动力学仿真软件RecurDyn,基于实际工况获得采煤机螺旋滚筒的外负载。在RecurDyn仿真平台中,建立采煤机摇臂三维实体模型并进行边界条件的设置及摇臂壳体的柔性化,通过软件本身的Durability疲劳耐久分析模块,计算摇臂壳体的疲劳寿命。利用专业绘图软件Origin绘制2个软件后处理的载荷曲线图,发现其走势较为一致,其后处理数据均值,标准差等相接近,证明两者耦合效果较好。结果表明:MG325型采煤机以滚筒转速83.5 r/min,截深600 mm,牵引速度5 m/min截割复杂煤层时,滚筒所受载荷具有较为强烈的载荷波动现象,由等效应力云图可得摇臂壳体的最大等效应力为230.51 MPa,且应力较大处集中位于壳体的各个齿轮轴孔处、凹槽处以及上下耳过渡处,经应力疲劳分析后得其最小寿命位于壳体的齿轮轴孔处,循环次数为8.3215×10~6次。本研究方法可为复杂条件下工矿装备大型结构件的优化设计提供参考。

基于ADAMS的凸轮连杆系统中凸轮的CAD系统开发及机构仿真分析

目的基于ADAMS二次开发,为包装机械中一类常用凸轮连杆系统开发专用的凸轮轮廓CAD系统,使用ADAMS为凸轮外形轮廓对系统动态稳定性的影响提供一种直观的评估方法。方法依据凸轮连杆系统的结构特点,使用ADAMS命令语言完成CAD系统的开发。将凸轮连杆长摆臂系统作为研究对象,通过ADAMS刚柔耦合仿真分析,对比正弦和改进正弦2种不同加速度运动规律设计的凸轮在高速运行时执行构件的动态稳定性相关指标,从而验证刚柔耦合仿真分析应用于凸轮连杆系统的正确性。结果使用改进正弦加速度运动规律设计的凸轮,系统执行末端的实际最大速度、最大加速度、实际位移曲线最大波动量等动态稳定性评价指标更优异,符合理论分析。结论 ADAMS刚柔耦合仿真结果能正确反映凸轮轮廓对系统动态稳定性的影响,该分析方法有助于设计出更合理的凸轮轮廓。

基于轮轨弓网双耦合的高速受电弓横向减振技术对策

鉴于轮轨磨耗与碳滑板磨损双因素影响,构建了轮轨弓网双耦合仿真技术平台,深入研究了高铁车辆的刚柔耦合振动及其对高速受电弓局部高应力的影响。通过典型案例研究表明,高速受电弓存在高周疲劳问题,且有轮轨接触动力作用、碳滑板横向摩擦扰动和流固耦合效应3大影响因素。因此高速转向架的研制应该在统一规范的轮轨匹配条件下科学提升极限速度以降低轮轨接触动力作用。由于商业速度400km/h已接近极限速度,研制高速受电弓必须明确其轻量化设计基本原则,低阶横向弹性模态频率应大于等于12Hz。最后,以复杂约束和内力精准分析为研判高周疲劳的主要依据,提出新一代高速受电弓轻量化结构设计,利用“鸭蛋圆”联接结构形式合理分散上下臂铰接动荷,将高周疲劳转变为静强问题。

单偏心式油橄榄振动采收机仿真优化与试验

为提高油橄榄的振动收获效率,针对油橄榄密植果园的种植环境,设计一种单偏心块悬挂式油橄榄采收机。通过对果实进行受力分析得到果实脱落加速度可简化为果实果柄结合力与果实质量的比值,测量得到脱落加速度的90%分位数为1113.35 m/s2。通过正交试验仿真研究果树树形参数(主干直径、主干高度、主枝夹角)和激振参数(激振频率、激振力)之间关系,并对仿真与试验相关性进行分析,表明仿真与试验的平均相关系数为0.73,平均相对误差为26.5%,主干直径和主干高度对激振参数有显著影响。使用采收样机对油橄榄(莱星)进行了试验,结果表明:夹持点振幅与激振频率呈正相关关系;果树侧枝3个监测点的共振频率为22.5 Hz,与响应面试验结果的21.8 Hz相近;油橄榄树的平均采净率约为91.22%,且无果实损伤。

高压电缆剥离机器人的结构设计与特性研究

针对高压配电网电缆剥线过程中人工操作效率低和不安全性,提出一种用于10 kV电网的自动剥线机器人。根据剥离机器人的工作环境,对安装在绝缘棒上剥线机器人的关键部位进行了结构设计。对剥离机器人的固定齿轮控制箱结构模态和刚柔耦合特性进行了仿真分析,为剥线机器人结构设计的合理性提供理论依据。最后搭建机器人样机,对不同横截面积的电缆进行剥离试验。结果表明:电缆的损伤情况良好,验证了剥离机器人的结构设计具有良好的可靠性,有助于提高电网带电检修工作效率。

同步带带齿啮合应力仿真与分析

同步带材料复杂、形状复杂等因素,造成其在正常运行时有复杂的力学行为。这些因素导致对带齿切向负载进行理论计算困难,为解决这一问题,提出一个用于计算带齿与带轮啮合部分受切向压力的矩阵模型。矩阵模型中采用弹簧替代同步带与带轮之间接触,对同步带进行离散化处理,分离为独立带元。采用多体动力学软件RecurDyn对同步带传动系统进行仿真,验证模型的正确性。结果表明,计算结果与仿真结果在啮合部分带齿受切向压力较大的首尾处结果相近,啮合中间部分受切向压力较小处存在一定误差。该矩阵模型相对于其他方法计算量较小,解决了带齿切向压力计算困难的问题,为同步带选型和设计优化提供了理论基础。

Delta机器人弹性位置误差仿真分析与验证

为准确分析弹性形变对Delta机器人末端位置误差的影响,从弹性动力学理论出发,根据Delta机器人运动原理及机构参数,对其动态特性进行研究。首先基于Ansys Workbench对Delta机器人进行模态分析;其次根据模态分析及实验结果,基于Adams对Delta机器人进行刚体动力学仿真和刚柔耦合多体动力学仿真;最后对末端执行器位置误差结果进行分析验证。结果表明Delta机器人主动臂和从动臂的弹性形变对末端执行器的位置误差影响不可忽略,且主动臂影响更大;考虑部件弹性形变的位置仿真结果准确度更高,在x、y、z三个方向上的平均误差与刚体动力学仿真结果相比分别减小了0.132mm、0.128mm、0.188mm,更能真实反映Delta机器人动态特性,为结构优化,减小位置误差研究提供依据。

多轴轮式车辆车体结构应力分析

建立了包含柔性车体结构的多轴轮式车辆刚柔耦合动力学模型。通过对该模型进行仿真求解了车辆在两种典型道路上,动态载荷作用下车体结构的应力。仿真得到的应力集中区域与实车断裂部位很好地吻合,表明所建模型的可靠性。

驮背运输2车组系统内力复杂性及其处理技术对策

为了准确分析驮背运输2车组系统内力,提出并验证了复杂曲面接触摩擦简化处理技术对策。多体系统动态仿真分析表明:空载/重载单车可以实现车耳锁定、滚道支承以及地面支承3个平衡态及其传力路径转变,充分保障了货运汽车或集装箱半拖挂车公铁转运的100%滚装作业。利用复杂约束的拓扑关系图,提升了系统建模的模块化或模板建模程度。在全面考核仿真模型正确性的基础上,利用刚柔耦合仿真技术,深入研究了变形协调性和结构稳定性以及相关因素的影响规律,为轻量化车体优化设计提供了必要的技术支撑。局部高应力及其交替变化是判定结构损伤的主要依据之一,因而相关约束的内力性质需要通过刚柔耦合仿真加以具体分析,并非仅局限于几何空间研究域。