基于ANSYS的复式膨胀节强度和轴向刚度有限元分析

通过ANSYS有限元分析,研究了复式膨胀节在同时受内压及轴向位移时的强度和轴向刚度.建立了复式膨胀节的二维轴对称模型,并考虑了非线性对复式膨胀节的影响,将分析结果与EJMA工程近似法计算结果进行对比,表明ANSYS有限元结果更接近实际情况,采用工程近似法分析复式膨胀节时存在一定误差.

空间结构用微振动控制阻尼器动态特性测试

空间桁架是有效载荷的常用支撑结构,由于有效载荷的振动敏感性,为保证有效载荷的在轨性能,保持桁架结构的稳定性,需要对桁架结构的低频振动进行抑制。液体阻尼器具有良好的阻尼性能,常用于卫星结构的振动抑制。对液体阻尼器的动态特性进行了理论分析和试验研究,使用激振器进行激励加载,获取了输入加速度和输出动态力的关系,求解了阻尼器的动刚度及阻尼系数。测试结果表明,该阻尼器可实现较大范围的阻尼系数,阻尼系数较未充液增加10倍以上,具有低频大阻尼、高频小阻尼的特性,可满足空间桁架结构减振需求,对空间结构的振动控制具有较强的工程意义。

三维一体化超微定位系统性能的研究

提出一种以双柔性平行４ 杆结构和柔性８ 杆对称联动结构为导向机构、压电陶瓷为驱动器的三维一体化超微定位机构。针对高精度定位的需要，设计了数字闭环控制系统，引入数字ＰＩＤ模糊控制器以提高系统的定位性能。

含滚珠丝杠副的电磁半主动悬架滑模控制

为了提高车辆悬架的减震性能及使用寿命,提出一种含滚珠丝杠副的电磁半主动悬架,使用磁滞制动器提供阻尼,使用改进滑模控制调节悬架系统参数。建立滚珠丝杠作动器数学模型,理论验证滚珠丝杠作动器提供悬架阻尼的有效性,建立二自由度半主动悬架动力学模型,以天棚阻尼控制系统作为参考模型,设计误差动力学方程,并确定滑模面。使用含有双曲正切函数的新型滑模趋近律取代传统指数趋近率,消减系统抖振,提高系统的快速响应能力,避免高频振动。建立Simulink仿真模型,并分析对比汽车以20 m/s速度行驶在B级路面情况下,不同控制方法的车身垂直加速度、悬架动挠度、车轮动位移的时域响应曲线,同时对比了汽车以20m/s速度行驶在A级、B级、C级不同路面情况下的悬架性能指标均方根。结果表明,采用新型趋近率的改进滑模控制的含滚珠丝杠副电磁半主动悬架与传统趋近率的半主动悬架相比,很好地改善了悬架减振性能,减小了系统抖振,具有良好的适应性和鲁棒性,尤其在B级路面,该半主动悬架的减振性能更为明显。

Impact response and energy absorption of metallic buffer with entangled wire mesh damper

An innovative metallic buffer consisting of series-connected hat-shaped entangled wire mesh damper(EWMD)and parallel springs are proposed in this work to enhance the reliability of engineering equipment.The impact response and the energy dissipation mechanism of hat-shaped EWMD under different quasi-static compression deformations(2-7 mm)and impact heights(100-200 mm)are investigated using experimental and numerical methods.The results demonstrate distinct stages in the quasi-static mechanical characteristics of hat-shaped EWMD,including stiffness softening,negative stiffness,and stiffness hardening.The loss factor gradually increases with increasing compression deformation before entering the stiffness hardening stage.Under impact loads,the hat-shaped EWMD exhibits optimal impact energy absorption when it enters the negative stiffness stage(150 mm),resulting in the best impact isolation effect of metallic buffer.However,the impact energy absorption significantly decreases when hat-shaped EWMD enters the stiffness hardening stage.Interestingly,quasi-static compression analysis after experiencing different impact loads reveals the disappearance of the negative stiffness phenomenon.Moreover,with increasing impact loads,the stiffness hardening point progressively shifts to an earlier stage.

振动能量采集型磁流变阻尼器发电性能研究

为了解决磁流变阻尼器对外部电源的过度依赖以及避免其断电失效的风险,设计了一种结构简单、可实现振动能量采集的磁流变阻尼器。该阻尼器由基于磁流变效应的减振装置和基于电磁感应原理的发电装置组成。首先,基于磁路欧姆定理建立了电磁感应发电装置的振动能量采集数学模型;其次,应用MATLAB软件进行发电装置发电性能分析,研究了装置发电性能与结构设计变量之间的关系;接着,采用COMSOl软件对2种不同永磁体组结构的发电装置进行了电磁仿真分析与对比,重点分析了发电装置永磁体组高度对发电性能的影响;最后,仿真分析了不同振动频率和幅值对装置发电性能的影响。结果表明:在一定范围内,感应线圈绕线槽高度值与发电性能指标值基本呈线性关系,永磁体组高度、导磁垫片高度与绕线筒径向厚度均存在最优值。无论在何种频率或幅值振动激励下,永磁体组高度为30 mm的发电装置单线圈感应电压的峰值比永磁体组高度为20 mm的大42.5%左右,输出功率峰值大22.3%左右。研究结果可为提高振动能量采集型磁流变阻尼器发电性能提供参考。

基于PZT的微驱动定位系统及控制方法的研究

介绍了基于PZT驱动的一维微动工作台。该微动台采用柔性平行板铰链机构,对其进行了出力和位移关系的分析,并且进行了ANSYS的有限元分析设计,求得了系统的固有频率和最大位移。其理论分析、有限元计算和试验测试结果的对比分析的一致性说明了理论分析的正确性和数值分析的可靠性。使用精密光栅进行微位移闭环检测,使用哈工大博实精密测控公司研制的压电陶瓷驱动电源。采用单神经元自适应PID控制算法对系统进行控制,单神经元具有自学习和自适应能力,而且结构简单易于计算;而传统的PID调节器也具有结构简单、调整方便和参数整定与工程指标联系密切等特点。推导了单神经元自适应PID控制器,并进行了实验,微位移为20μm时的响应时间为12ms,实验证明了该方法的有效性。

超磁致伸缩材料微位移执行器的设计理论及方法

超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料，其微位移执行器的设计理论和方法具有特殊性。分析了超磁致伸缩材料的工作特性，给出了超磁致伸缩微位移执行器的原型。在此基础上，建立了执行器的微位移传递机构、磁路、驱动线圈及其冷却等几个关键部分的数学模型，并提出其设计理论和方法。同时，采用上述理论和方法研制了超磁致伸缩微位移执行器样机，通过试验验证了其正确性和实用性。

压电直线精密驱动器研究

提出一种新型的压电直线精密步进驱动器。该驱动器采用仿生运动的原理,以定子主动箝位的方式和双侧薄壁铰链微变形结构,解决了以往压电精密驱动器箝位不牢固、步进频率较低、行程小、分辨率低、速度低、驱动力不稳定等问题。研制的精密直线驱动器能够实现高频率 100 Hz,高速度30 mm/min,大行程>10 mm,高分辨率0.05μm,大驱动力100 N等特点,大幅度提高了压电型步进驱动器的驱动性能。

新型惯性式压电驱动机构的研究

基于控制移动机构和支撑面之间摩擦力的方法,提出了新型惯性冲击式压电陶瓷驱动机构的研究方案。分析了驱动机构的工作原理,驱动电压与驱动力、位移之间的关系,设计、制做了可实现直线往复运动的压电微型驱动器结构,并作了相关的性能测试。实验结果表明,采用简单的对称信号波形能驱动机构运动。直线驱动器最高速度可达1 mm/s,最大步长分辨率为20 nm,最大承载能力为1 000 g。

基于灵敏度分析的曲轴扭振减振器优化设计

为提高扭振减振器设计的速度和精度,建立了一种基于灵敏度分析的减振器结构参数优化设计模型。通过考察减振器结构参数对振动性能影响的关系,探讨了减振器各个参数的优化设计方法,然后通过扭振模型灵敏度分析以及设计导数的选择,对实际减振器进行了优化设计。将优化结果所得的扭振与经验设计结果进行对比,优化计算结果的共振峰向高频方向移动,共振的振幅大小比经验设计方法的结果更小,说明了上述优化设计方法的快捷和精确。

大口径主镜轴向支撑点位置优化分析

光电系统中,主镜轴向支撑点位置对面形精度起着非常重要的作用,主镜支撑点位置合理与否,在一定程度上影响着光学系统的成像质量。研究了镜面变形与径厚比的关系以及如何确定不同口径主镜的支撑点的数目,利用有限元法对不同口径主镜的支撑位置进行优化设计,给出了最佳支撑点的位置。

工程结构粘滞流体阻尼器减振新技术及其应用

介绍了结构控制和消能减振技术的减振机理和减振设计方法 ,对不同结构构造的粘滞流体阻尼器的耗能原理进行了研究 ,研制出了一种性能稳定的双出杆型工程结构减振粘滞流体阻尼器 .研究表明 ,研制的粘滞流体阻尼器是一种无刚度的速度相关型阻尼器 ,阻尼器的阻尼力与活塞的运动速度近似呈线性关系 .对一栋顶部设置有钢塔的高层建筑实施了减振控制 ,计算结果表明 ,流体阻尼器可有效地降低结构在强震和大风下的振动反应 。

新型二维纳米级微动工作台的动力学分析

提出一种新型、集成式压电驱动两自由度nm级微定位工作台系统 ,工作台采用直角柔性平行板铰链 ,实现X ,Y方向的运动 ,采用杠杆放大柔性铰链机构实现对压电陶瓷位移的放大。并对这种新型结构形式理论分析与实验测试。根据拉格郎日方程建立微动工作台的运动微分方程 ,推导出系统前两阶固有频率的解析式。采用有限元分析方法对微动工作台进行模态分析 ,得到微定位工作台有效工作的谐振频率和振型 ,并对微动工作台的模态频率进行了实验测试。经理论分析、有限元计算和实验测试结果进行对比与分析的一致性说明理论分析的正确性和数值分析的可靠性。

两级阻尼可调式液压减振器的性能仿真与试验

可调阻尼减振器是汽车半主动悬架的关键部件。根据某大客车电控半主动悬架的阻尼控制要求,以该车原被动式液压减振器为基础,设计出一种具有两级阻尼特性的可调减振器。采用共轭梁法计算节流阀片的挠曲变形,建立该减振器阻尼特性的数学模型,仿真分析活塞杆直径,阻尼阀孔径以及调节孔孔径等主要结构参数对减振器阻尼性能的影响,在此基础上确定可调减振器的主要设计参数。对研制的可调减振器样件进行阻尼性能测试,结果表明:减振器的两级阻尼状态变化明显,阻尼切换控制准确,阻尼力试验值与仿真值的偏差小于8%,说明所建的减振器数学模型具有较高的精度,采用共轭粱法计算节流阀片挠曲变形是可行有效的,为设计开发可调阻尼液压减振器和研究汽车半主动悬架提供了重要依据。

粘弹性阻尼器的计算模型

本文介绍了粘弹性阻尼器的构造与性能,以及目前普遍用于分析粘弹性阻尼器的五种计算模型,提出了一种能够体现温度和频率影响的新计算模型—等效标准固体模型,然后通过实例分析,得出有关结论。

微胶囊制作技术及其在电子纸中的应用

电泳显示、LCD等信息显示技术,应用于电子纸产品,存在性能不稳、产品寿命短等问题。本文综述了复凝聚、原位聚合等微胶囊合成方法及其改进技术,包括使用阻聚剂提高胶囊平滑度、加入抗冲击剂改善胶囊分散状态以及无机颜料、有机颜料和纳米SiO2等电泳颗粒的微胶囊改性技术,展示了电泳墨水微胶囊技术的新进展。微胶囊技术应用于电泳显示、LCD以及双色球和磁性电子纸等,改善了电子纸显示器性能,促进了电子纸及其应用技术产业化发展。

膨胀节波纹管优化设计

在对膨胀节波纹管结构分析的基础上,以单波补偿量最大、质量最小为优化目标,建立了膨胀节波纹管优化设计数学模型,采用以离散复合形法为基础的混合离散变量组合型优化方法求解数学模型,并运用二次曲线加速、贴边搜索、最终反射技术等辅助功能,提高系统的优化效能,获得了较好的优化效果。

磁流变阻尼器带质量元素的温度唯象模型

磁流变阻尼器是应用于建筑结构中的新型减震控制装置,其性能受外加磁场和温度等因素的影响。目前国内外关于磁流变阻尼器的性能试验和计算模型方面的研究已有不少,但现有的计算模型却不能同时体现磁流变阻尼器的静摩擦现象、惯性效应和振动过程中温升效应。基于流体能量守恒原理推导并提出磁流变阻尼器带质量元素的温度唯象模型,通过实例分析可以得出:该模型不仅可以体现温度对磁流变阻尼器力学性能的影响,而且可以体现磁流变阻尼器的力—位移和力—速度非线性关系,能很好地模拟磁流变阻尼器的静摩擦现象、惯性效应和低速区时的力衰减性能。

压电旋转驱动器制作及性能测试

提出了通过控制正压力来改变摩擦力的方案,进而研制了一种以压电叠堆为动力转换元件的新型压电旋转驱动器。采用两个驱动用压电叠堆对称布置的方式设计了该旋转驱动器结构,探讨了旋转驱动器运动机理,制作了压电旋转驱动器试验样机并对其进行了试验测试。试验结果表明,该驱动器输出步长线性度较好,当驱动电压为10V、频率为2Hz时,驱动器旋转步长为20μrad。分析了驱动器输出稳定性,针对存在的问题提出通过施加控制系统来有效提高不同起始位置驱动器的运动稳定性。对试验结果进行误差分析,找出了产生误差的原因,为驱动器的进一步优化设计提供了参考。研究证明了该压电旋转驱动器设计方法的可行性,利用该方法可以制作出结构简单,体积小,适合在微驱动领域中应用的驱动器。