不完全分布柔度的全柔性机构的研究

针对介于具有集中柔度和具有分布柔度之间的全柔性机构,提出了第三类具有不完全分布柔度的全柔性机构的概念,并定义了其特征尺寸比值,根据这类全柔性机构的特点,提出在用伪刚体模型分析具有集中柔度全柔性机构的基础上,考虑构件弹性变形的分析方法.实例计算结果表明了该方法的有效性.

不完全分布柔度全柔性机构拟柔性模型研究

不完全分布柔度全柔性机构是介于具有集中柔度和分布柔度之间的一类全柔性机构,根据这类机构的特点,在伪刚体模型的基础上,提出了拟柔性模型的分析方法,建立了直梁型柔性铰链与构件的拟柔性模型,同时定义了拟柔性模型的外载荷力比值系数μF和模型的修正系数μλ。给出了一组实例的拟柔性模型计算结果,通过该组实例的实验测试以及对测试结果和计算结果的分析比较,验证了该模型的有效性。

分布柔度桥式位移放大机构静动力学性能研究

该文对分布柔度桥式位移放大机构的放大比、刚度特性及固有频率等静动力学性能进行了研究。首先,根据柔性梁单元的刚度矩阵建立了该放大机构的位移放大比及其输入刚度解析模型。随后根据柔性梁的变形曲线方程,通过求解变形曲线对时间的导数,得到梁上任一点速度以获得柔性梁在机构振动过程中动能表达,在此基础上,利用拉格朗日法建立了具有3个广义坐标的桥式放大机构的振动方程,并得到其工作方向的固有频率。最后利用有限元与实验方法对其动力学性能进行了测试。实验结果表明,解析计算结果与有限元分析及实验结果较吻合,证明了所建立的解析模型的准确性。

3-RPC分布柔度式柔顺机构结构设计

针对传统柔性并联定位机构定位精度低,无法满足高精度定位要求的问题,提出分布柔度式柔顺机构。基于传统并联机构为设计原型,采用拓扑优化理论对空间定位机构进行拓扑优化设计,以得到空间分布柔度式柔顺机构,首先,以3-RPC传统并联机构为研究对象,建立微运动矢量映射关系。然后,建立3-RPC分布柔度式柔顺机构的材料插值模型,运用曲线拟合方法对拓扑后的构型轮廓进行拟合修正,并建立其拟合修正后的三维模型。最后,通过Hyper Works有限元软件对机构进行静力学分析,并对3-RPC分布柔度式柔顺机构实体模型进行试验研究。结果表明:与同构型的柔性并联机构相比,空间分布柔度式柔顺机构具有相同的微动特性,定位精度高,误差在允许范围内,进而验证了空间分布柔度式柔顺机构的拓扑优化设计方法的有效性,为空间分布柔度式柔顺机构优化设计提供了新思路。

微型双自由度全柔性五杆机构设计与分析

分别采用伪刚体模型和拟柔性模型对双自由度全柔性五杆机构进行了分析,建立了不完全分布柔度全柔性五杆机构的伪刚体模型和拟柔性模型,推导出外载荷与位移关系的一般公式。设计了一微型对称全柔性五杆机构,利用刚性五杆机构几何关系和迭代程序,给出了该机构拟柔性模型的理论计算结果,同时用ANSYS对该实例进行了分析。通过实例的理论计算和有限元分析结果的比较,验证了理论推导的正确性,同时也验证了拟柔性模型分析方法的有效性。

仿昆虫柔性翼的空间柔度及模态特征设计

仿生扑翼飞行机器人具有体积小、重量轻、飞行灵活等特点,目前微型飞行机器人研究的热点领域之一。在昆虫飞行仿生学原理研究的基础上,提取出昆虫翅翼的主要结构特征,分别建立了蝴蝶、黄蜂、家蝇翅翼结构的有限元模型。通过静力学分析,研究了昆虫翅翼的整体空间柔度分布规律及其与飞行中翅翼柔性变形之间的联系。通过模态分析研究了翅翼的固有频率及振型与扑翼运动规律之间的关系。在此基础上,提出一种综合考虑空间柔度分布及模态特性的仿生柔性翼优化设计方法,为仿生扑翼飞行机器人的翅翼研制提供了理论指导。

平衡矩阵理论的探讨及一索杆梁杂交空间结构的静力和稳定性分析

首先对索杆杂交结构采用平衡矩阵理论进行了探讨。对于索杆杂交结构而言,可以根据平衡矩阵确定体系在初状态几何下的整体预应力分布和大小,但是必须考虑变形相容条件和本构关系即各个单元的柔度分布。只有满足体系柔度分布的杆件截面尺寸的结构才能最终施工张成给定的预应力分布和设计几何。由相容方程和平衡方程提出了包含局部超静定结构的索杆杂交结构的柔度分布确定方法和独立柔度分布模态这一概念。算例分析结果验证了方法的正确性。其次,对一索杆梁杂交空间结构的计算分析方法及其初步的静力及其稳定性进行了研究。基于局部分析法对索杆梁体系的预应力分布和大小进行了优化分析。在优化目标下,最优的预应力分布是外环预应力较大,中环、内环预应力要小很多。并以预应力作为整体自平衡的初始内力情况下对其进行了初步静力和稳定性分析。结果表明柔性体系和刚性体系的杂交实际上只能为刚性体系提供大变形的安全储备,而并不能有效的降低体系的挠度,但是预应力的存在却可以有效的改变梁单元轴力的性质和水平。相比单层网壳,索杆梁体系的稳定性能有了较大提高。

Dynamic Characteristics of Transmission System for the Internal Grinder

The dynamics model of the transmission system of the internal grinder is established on the bases of Riccati transfer matrix. The dynamic characteristics of the internal grinder are obtained by analyzing the relationship between dynamic modal flexibility and modal flexibility, which is used to find out the dangerous model of the transmission system and its weak areas. Then design parameters of weak areas are modified, the new one from the old structure is put forward, and the dynamic characteristics of new ...

高耸烟囱结构在地震作用下的动力时程分析

通过Rayleigh法对高耸烟囱结构进行振动分析,采用ANSYS建立高耸烟囱有限元模型,分析混凝土烟囱在水平和竖向地震共同作用下的地震响应。研究表明:将烟囱等分布柔性参数体系的运动近似为单自由度建立运动方程,采用Rayleigh法并假设结构形状函数对分布柔度体系计算自振频率是合理的;不同的结构高度、筒径尺寸对结构水平和竖向振动动力特性影响显著,结构竖向振动周期短,接近高频振动,与结构的高度呈线性变化;随着结构高度的增加,结构顶点位移呈逐渐增加趋势,结构达到位移幅值时,烟囱根部等效应力随着结构高度的增加显著增大。

关于索杆杂交结构两个问题的探讨

对于索杆杂交结构,可以根据平衡矩阵理论确定体系在初状态几何下的整体预应力分布和大小,同时也需满足杆件的变形相容条件和本构关系。本文对索杆杂交结构采用平衡矩阵理论进行了探讨,指出索杆杂交结构不存在独立柔度分布模态。索杆杂交结构一般是杆件拓扑关系有规律的对称结构体系,位置对称的杆件其预应力相同,本文提出了一种新的索杆杂交结构整体可行预应力求解方法,即根据杆件的对称性,直接从体系的平衡方程求解整体可行预应力。