新型承插式螺栓连接柱-柱节点抗拉性能研究

为实现模块化钢结构单元房间的上下连接,提出一种新型承插式螺栓连接柱-柱节点,以有无注浆、承插深度为参数设计并制作3个足尺节点试件,并对其进行抗拉试验,分析了各节点的破坏形态、应变分布以及承载能力等,探讨了该新型节点的抗拉性能.建立了数值分析模型,进行了轴拉荷载作用下的受力性能参数化分析,研究了承插深度、螺栓直径及内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响.基于高强螺栓的抗剪承载力,提出了适用于该新型节点的抗拉承载力计算公式.研究结果表明:该新型节点可将轴向拉力有效传递至高强螺栓,试件破坏时均出现高强螺栓群被剪断,灌浆节点试件发生破坏时,出现钢材与灌浆料界面的黏结破坏及螺栓周围局部灌浆料的压碎;高强螺栓群在拉力荷载作用下呈端部螺栓受剪较大、中心螺栓受剪较小的分布,试件破坏时,各螺栓承受的剪力趋于相等;灌浆节点与无浆节点相比,灌浆料与高强螺栓协同工作性能良好,弹性阶段最大摩擦力平均值提高64.4%,极限抗拉承载力提高14.1%;承插深度由300 mm增至500 mm,节点极限抗拉承载力提高80.9%;承插深度和螺栓直径对节点抗拉承载力影响较大,内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响较小;根据提出的节点抗拉承载力计算公式得到的计算值与有限元模拟值吻合良好.

大口径微波光学一体化空间成像技术

针对传统多载荷遥感卫星系统集成度低的问题,提出一种共结构大口径微波与光学一体化空间成像方法,即采用微波、光学成像系统共用卡塞格伦结构的一体化载荷设计,并通过波长分光镜对接收信号进行分光成像。载荷主反射面结构为微波天线和多光学反射镜组成的抛物面,其中光学主镜系统采用婓索干涉Golay6分布式结构组成非连续抛物面,并采用模块化设计将成像载荷进行拼接。模块化设计易于大口径微波与光学成像结构的加工、装配,相较传统多载荷卫星载荷集成度更高,系统更加简化。通过Matlab和Zemax软件对一体化空间载荷进行仿真分析,结果表明,所设计的大口径微波与光学一体化空间成像载荷,满足微波成像的最小有效面积要求和光学成像的调制传递函数(MTF)值要求。

模块化机器人结构设计及运动特性分析

针对传统机器人关节在运动过程中的偏转角度、俯仰承载能力受限问题,以提高机器人偏转、俯仰运动能力为目标,提出单电机驱动双轴式、具有大偏转角度特性的偏转关节模块,和基于平行四边形结构及弹簧部件、具有低功耗高承载能力特性的俯仰关节模块,进行了偏转模块、俯仰模块运动特性分析。建立基于新型模块的机器人运动学模型,对比分析相同尺寸及工作条件下新型机器人与基于传统关节机器人的工作空间,结果表明:同等条件下新型机器人工作空间明显大于传统机器人结构,所提出新型关节模块可有效提升机器人运动灵活性。

模块化钢框架模块间内套筒连接节点抗震性能试验研究

设计了3个足尺模块化钢框架模块间内套筒连接节点试件,针对节点试件的抗震性能开展了拟静力低周往复加载试验,研究了节点试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化、层间位移角和转动刚度等抗震性能指标,并对影响节点试件的抗震性能参数进行分析。研究结果表明:节点试件的滞回环呈梭形,且形状较为饱满,其具有较强的耗能能力;3个节点试件均出现明显的刚度退化现象且下降坡度平缓;3个节点试件的层间位移角分别为0.085 rad、0.082 rad和0.096 rad,节点试件均具有良好的转动能力和延性性能且满足节点抗震设计要求。试件破坏特征表明,在模块柱内梁的上、下翼缘对应位置设置内隔板对节点的抗震性能有显著改善作用。

模数式桥梁伸缩缝预制锚固区现场荷载试验与有限元力学分析

为了探究桥梁伸缩缝预制锚固区底板性能,建立了具有钢箱-混凝土结构的桥梁伸缩缝有限元模型,设计了现场车辆的静荷载试验,得出了不同荷载下同一测点处的有限元计算应力与现场试验应力。通过对比有限元计算与现场试验结果,得出桥梁伸缩缝钢箱底板的应力随着底板厚度增加而减小,验证了钢箱有限元模型的合理性;利用有限元模型进行结构优化,得出100 kN荷载下8~20 mm钢箱底板均符合设计规范。

番茄采摘机器人模块化设计与分析

针对蔬菜大棚中的番茄生长周期短、产量大,在成熟期需要大量人力来采摘的问题,设计了一款番茄采摘机器人系统,包括多自由度机器人、视觉识别系统、运动控制系统、柔性末端执行器等。机器人通过深度相机和识别算法完成番茄的识别定位,并实时反馈给控制模块,基于ROS实现机器人的运动规划,配合柔性末端执行器实现番茄的采摘。对机器人关键部件进行了有限元分析,获得了部件的应力分布,校验了其安全可靠性。建立了采摘机器人运动学方程,并利用MATLAB进行了仿真分析,求解出采摘机器人的工作空间。基于ADAMS建立了采摘机器人动力学仿真模型,通过仿真求解出各关节所需力矩。制作了番茄采摘机器人样机,在实验室环境下进行了采摘试验,验证了采摘机器人系统设计的有效性。

模块化钢结构体系建筑产业化技术与示范综述

通过对模块单元的分析和研究,提出了模块尺寸的选型建议,并通过不同功能模块的组合,形成典型的模块化宿舍、住宅、办公、学校等建筑方案。基于此构建了模块化钢结构技术体系,并进行理论分析、试验研究、数值模拟,研发适用于模块单元间的拼接连接节点,提出了模块化建筑结构体系的标准化设计方法,并探究各类模块建筑抗侧体系在不同抗震设防烈度下的适用高度。通过系统研究模块单元的设计、制造、运输、安装等全过程,形成了模块化钢结构建筑产业化的成套技术,并以示范性生产基地、示范工程及系列化产品,加快推动模块化钢结构建筑的市场规模化应用。

足尺柱承重模块化钢框架稳定承载力试验研究

为研究竖向荷载作用下柱承重模块化钢框架的受力性能、破坏机理及模块间节点对结构整体受力性能的影响,进行了模块间节点静力受弯试验与足尺2层单跨模块化钢框架竖向静力加载试验,分别得到模块间节点的刚度属性及模块化钢框架的整体稳定承载力与破坏模式。最后,考察了模块间节点对模块化钢框架结构整体性能的影响,并验证了结构稳定承载力理论计算模型与数值分析模型。结果表明:模块间节点的半刚性属性对模块化钢框架的稳定承载力影响较大,设计时应加以考虑;竖向荷载作用下模块化钢框架破坏模式为上下层模块角柱整体失稳;子结构模型能够较好地计算柱承重模块化钢框架的整体稳定承载力。

多自由度关节型机器人的结构设计

为了提高多自由度机器人设计的灵活性和制作的便利性,基于模块化设计方法设计了一款关节型机器人。机器人具有六个自由度,其关节采用了三通式结构设计,内部使用谐波减速器加直流电动机作为传动方式。机器人关节包括关节模块A、关节模块B、关节模块C三种类型,可实现三种不同的功率输出。大臂、小臂结构通过螺栓与相邻的关节相连接,机器人的伸展臂长可以通过使用不同长度的大臂与小臂连杆来调节。模块化的设计方式可以利于机器人自由度的扩展以及快速部署,同时简化了机器人的维护难度。

新型模块装配式灌浆钢梁柱节点滞回性能试验研究

提出一种新型模块装配式灌浆钢梁柱节点,其上、下模块的梁通过螺栓连接,而方钢管柱通过内套承插钢管连接,且钢管柱内壁与承插管外壁设置抗剪键并灌浆。为了研究所提出节点的滞回性能、破坏模式、节点承载力以及节点的转动能力,对2个节点试件进行了低周往复加载试验,结果表明:两试件均发生钢管柱局部屈曲,并最终在梁柱焊接处钢管柱发生开裂;该新型节点的承载力、延性以及耗能能力与比对组未灌浆承插节点基本相同,同时灌浆节点试件的塑性转角满足美国抗震规范的限值要求,表明灌浆节点具有良好的抗震性能。

地下结构侧墙-底板钢筋模块化节点试验研究

为解决地下结构侧墙-底板节点钢筋间距较小、混凝土浇筑不密实等问题,提出钢筋桁架形式的2种模块化节点优化方案。为研究钢筋模块化节点与钢筋绑扎节点的力学性能及裂缝开展情况的差异性,设计3个几何相似比为1∶3的缩尺构件来进行静力单向加载试验。试验结果表明:1)相同荷载作用下钢筋模块化节点与传统节点在变截面处受拉主筋应力基本一致,甚至更小,采用模块化钢筋节点配筋能达到与传统节点配筋一致的力学性能;2)随着外荷载的增加,模块化钢筋节点与钢筋绑扎节点初始裂缝位置与裂缝宽度大致相同,即侧墙外侧出现初始裂缝,位置均出现在侧墙变截面处外侧,宽度均在0.05 mm左右;3)节点最终裂缝扩展路径基本一致,侧墙、底板外侧最大裂缝宽度均在0.25 mm左右。

轻型机械臂模块化关节伺服性能优化分析

模块化关节是一个高度集成的机电一体化伺服装置,不仅能够实现对位置的伺服控制,而且能进行力矩控制,还具有大负载重量比等一系列优点,被广泛应用于生产制造,医疗卫生等多个领域。但由于模块化关节结构动态特性造成机械臂伺服性能不佳,限制了模块化关节的应用,新设计模块化关节且建立了数学模型,通过Simulink仿真分析得出提升优化模块化关节的伺服性能的方式。

地下侧墙-底板钢筋模块化节点有限元分析

本文提出了一种新型钢筋模块化节点,应用于地下结构的侧墙-底板结构中,其节点钢筋采用钢筋桁架交替排列的形式。对该钢筋模块化节点进行了有限元分析,结果表明:钢筋模块化节点具有与传统钢筋混凝土节点构造一致的节点力学性能及裂缝开展规律,可满足结构受力需求;随着纵向受拉钢筋截面积的增大,节点纵筋应力减小、裂缝扩展减缓;混凝土强度增加会抑制节点裂缝的扩展,也会略减小纵筋应力。此模块化钢筋节点构造简单,模块化钢筋桁架可工厂预制、现场安装,节点整体性高,可达到快速建造的目的,具有较好的推广及应用前景。

机器人一体化关节模组驱控系统设计

机器人关节模组作为机器人的核心零/部件,需要满足高精度、高可靠性的要求,但由于体积、成本的制约,加大了其设计难度。设计了一种高度集成的一体化关节模组及其驱控系统,在满足“轻、薄”的机械结构设计要求基础上,重点进行了驱控系统软硬件设计开发。采用TMS320F28379D芯片为主控芯片,设计了驱控系统硬件电路,在此基础上完成了软件算法的设计。实验结果表明,所设计的一体化关节模组结构紧凑、集成化程度高且运转平稳,可以快速应用于机器人设计开发。

新型钢结构模块单元柱节点抗震性能分析

为了使钢结构模块化建筑能够适用于中高层建筑,需要对模块单元柱节点构造进行改进。根据钢结构模块单元柱的连接特点,提出了一种适用于中高层模块化建筑的新型钢结构模块单元柱节点构造方法,并采用有限元模拟方法,以腋角、地板梁与顶板梁刚度比、梁柱强度比等为设计参数,对新型钢结构模块单元柱节点的抗震性能进行模拟分析。分析结果表明,新型钢结构模块单元柱节点的初始刚度及延性系数随着梁柱强度比的降低而增大,地板梁与顶板梁刚度比等于1,或设置腋角的钢结构模块单元节点具有较好的抗震性能。新型钢结构模块单元柱节点在循环荷载作用下均是模块梁上、下翼缘发生破坏,符合“强柱弱梁”的设计要求。

模块化可重构机器人动力学研究进展

模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点.模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表包括仿生多足模块化机器人、模块化可重构机械臂、晶格式模块化机器人等.模块化可重构机器人丰富的构型设计、多样的连接特征、不断拓展的应用范围,给动力学建模与控制带来了很多挑战和机遇.本文首先阐述了模块化可重构机器人的研究背景和意义,并概述了其构型分类与设计、构型描述与运动学建模方法.随后,本文系统回顾了模块化可重构机器人动力学研究中相关问题的最新进展,包括:(1)系统整体动力学建模;(2)结合面以及对接机构动力学建模;(3)基于动力学模型的控制方法.本文最后提出了模块化可重构机器人动力学研究中若干值得关注的问题.

深圳某多层箱式钢模块酒店结构设计

某7层箱式钢模块酒店宿舍楼位于深圳市宝安区,采用双排叠箱全模块结构布置,模块内部带有交叉钢板支撑。以7层钢模块楼为例,介绍了该箱式钢模块建筑的结构布置与节点构造形式等,并进行结构分析与节点性能化设计计算。根据计算分析结果,本工程的多层箱式钢模块建筑结构设计满足规范要求,钢模块连接节点满足抗震性能化设计要求,结构安全,可为其它类似工程提供参考。

海洋模块钻机用自动水平猫道的研制及应用

为改善海洋模块钻机钻修井作业管具移运工作条件,降低劳动强度,提高工作效率,研制了自动水平猫道。该猫道采用固定式大容量排管架、水平移动式大车和小车、单臂式扶持机械手等结构,以及电控液和负载敏感系统,实现了钻井管具的自动移运;采用PLC控制、工业环网和集成控制技术,对设备进行远程控制,同时设置安全逻辑互锁控制和应急操作功能,提高了系统的安全性和可靠性;采用有限元分析软件,对设备进行校核计算和优化分析,以确保其满足强度和刚度要求。现场调试结果表明,该设备各项动作功能正常,能够顺利完成管具的水平移运,并与井口提升设备配合,实现了管具的水平垂直转换。该设备技术先进,自动化程度及效率较高,能够显著减轻工人的劳动强度,实现了钻台工作的少人化和无人化。

一种模块化机械臂的设计与运动学分析

研制一种新型机械臂模块化旋转关节.为使模块化关节结构更紧凑,采用电机、编码器和制动器轴线平行的布置方式,具有标准的机械、电气接口,可以根据需求组装成不同构型的机械臂;针对模块化机械臂运动学不具有通用性的问题,基于构型平面匹配的方法,将空间构形转换为平面几何关系,实现对机械臂的模块化运动学求解;设计了机械臂运动学仿真平台,能够快速获得不同构型机械臂的运动学;结合该模块化旋转关节的特点,构建分布式控制系统,实现了对各种构型机械臂的控制.

机器人模块化关节模糊自适应伺服控制系统

针对常规的比例积分微分(PID)控制算法在机器人模块化关节轨迹跟踪控制系统中易于受到各种强干扰因素影响,提出了模糊自适应的方法,并且基于数字信号处理器(DSP)实现了PID参数的在线自整定.试验结果表明,模糊自适应的伺服控制方法同常规的增量式PID控制方法相比,可提高系统的动、静态特性和抗干扰能力.