矩形高层建筑横风向动力风荷载解析模型

通过研究不同长宽比、高宽比的矩形棱柱体在边界层风洞中典型迎角下的横风力 ,提出了矩形高层建筑横风力功率谱密度、均方根升力系数和Strouhal数的经验公式 ,并对相干函数作了一定的探讨 ,建立了完整的横风向动力风荷载解析模型。该模型和试验结果吻合较好 ,证明它是合理有效的 ,可在此基础上建立高层建筑横风向动力响应的频域计算方法。

基于并行计算的杆长和惯性参数可变的平面闭链机构动力学解析模型

基于凯恩动力学方程和数字-符号方法,提出基于构件子模型和并行计算建立杆长和惯性参数可变的平面闭链机构动力学解析模型的方法,并对驱动构件杆长和质量变化对驱动力/力矩的影响进行研究。采用封闭矢量法对平面闭链机构进行运动分析,得到各构件的速度和加速度表达式;将独立广义坐标以及杆长和惯性参数作为符号量,其余参数处理为数字量,离线生成各动力学子模型矩阵元素的实时代码,然后由叠加得到机构总的驱动力/力矩。针对各构件的子动力学模型,提出一种基于子模型动力学并行算法的实时代码优化方法。由于动力学模型的离线建立和优化以及采用并行计算结构,简化了机构的动力学模型,大大减少了在线计算时间,从而为机构的实时控制提供了有利条件。给出的动力学仿真实例证明了此方法的有效性。

基于并行计算的平面可调五杆机构动力学解析模型与仿真

基于凯恩动力学方程、数字-符号方法和并行计算建立了杆长和惯性参数可变平面可调五杆机构的动力学解析模型,并对驱动构件质量和杆长对驱动力/力矩的影响进行了仿真分析。将动力学模型的推导问题转化为特定条件下运用运动学和动力学计算公式求解机构驱动力矩的问题,并将广义坐标以及驱动构件杆长和惯性参数作为符号量,导出了模型矩阵元素数字-符号表达式。

基于并行计算的平面可调七杆机构动力学解析模型研究

基于运动学分析、凯恩动力学方程及数字-符号法,提出采用并行计算建立平面可调七杆机构动力学解析模型的方法,并研究了构件杆长及惯性参数变化对驱动力/力矩的影响。利用封闭矢量法对平面可调七杆机构进行运动学分析,得到各构件的速度和加速度表达式;将独立广义坐标、杆长及惯性参数作为符号量,其余参数处理为数值量,导出动力学解析模型的数字-符号表达式,并构造了解析模型的并行算法。由于动力学模型及实时代码优化是离线建立的,并且采用并行计算结构,减少了在线计算时间,从而为实时控制打下了基础。给出的仿真实例证明了此方法的有效性。

基于流固耦合作用的上悬式离心机转鼓解析动力学建模

以上悬式离心机转鼓为研究对象,应用有限单元法将转鼓壁划分为板单元,将糖膏划分为三棱柱单元,充分考虑转鼓和糖膏的流固耦合作用,建立反映转鼓与糖膏流固耦合关系的解析动力学模型,比较转鼓在考虑流固耦合作用下和不考虑流固耦合作用的振动模态,分析流固耦合对转鼓振动模态的影响。研究表明,所建上悬式离心机转鼓解析动力学模型反映了系统参数与其动态性能之间的内在关系。同时,由于考虑系统的流固耦合特性,增加了附加质量矩阵,从而对系统的固有频率产生重要影响,为了避免转鼓系统产生共振现象,确定系统的工作频率范围时,应该考虑流固耦合作用的影响。

网格计算环境中的球面并联机器人动力学仿真

基于以子结构为基本单元的建模思想,建立了3-DOF球面并联机器人的动力学解析模型,并基于网格计算技术构建了球面并联机器人动力学仿真的分布式并行计算环境。在网格计算环境中,由网格计算节点利用离线生成的动力学解析模型完成球面并联机器人动力学模型的并行仿真计算,减少了机器人动力学模型在线计算量和计算时间,为机器人的实时控制和仿真提供了有利条件。给出了球面并联机器人动力学模型矩阵的解析代码生成和仿真计算实例,研究了可调尺寸参数和惯性参数对机器人驱动力矩的影响。

潮优型河口动力对水深变化的响应机制研究——以葡萄牙Guadiana河口为例

强人类活动(如航道疏浚)和自然气候变化(如海平面上升)对近岸河口环境不同影响的辨识是目前河口海岸学研究的热点和难点问题。在地形概化和动力简化条件下,解析模型能够快速辨识强人类活动和自然气候变化对河口环境的影响,它是探讨河口动力过程对外界干扰的响应机制的重要工具。本文基于前人对葡萄牙Guadiana河口不同分潮之间非线性相互作用的研究,采用一维水动力解析模型探讨河口不同分潮潮波传播过程对水深变化(模拟航道疏浚和河道淤积过程)的响应机制。研究结果表明:平均水深h的变化影响无量纲河口地形参数γ和摩擦参数c,进一步影响河口动力参数包括潮波振幅参数ζ、流速振幅参数μ、波速参数λ、潮波振幅增大/衰减率参数δ以及流速与水位之间的相位差f等;平均水深变化对河口中下游段(x=0~60km)的潮汐动力影响较大,而对河口上游段(x=60~78km)影响较弱;主要半日分潮(M2、S2、N2)对水深变化的响应略大于全日分潮(K1、O1);航道疏浚幅度小于2m时,对河口潮汐动力格局影响不大,而当疏浚幅度大于2m时,将对河口潮汐动力格局及水环境(如盐水入侵等)产生较大影响;河道淤积将导致潮汐动力减弱,流速振幅、潮波振幅及传播速度减小,流速和水位之间的相位差也减小。

上海软土地区隧道竖井节点地震摇摆响应研究

竖井在剪切地震波作用下会产生水平平动和绕重心转动两种广义位移,后者即为竖井的地震摇摆响应。竖井随场地振动方向的摇摆,会引发隧道竖井节点两种地震响应模式,分别是竖井转动伴隧道绕轴线扭转和竖井转动伴隧道竖向平面内弯曲。以上海软土地区若干典型工程案例为背景,采用隧道竖井节点动力解析模型,对以上两种地震摇摆响应进行研究,重点考察竖井转动位移和隧道地震应力。计算结果表明:竖井地震摇摆响应十分微弱,即使在罕遇地震作用下,其转动位移也仅在10^(-4)rad量级;相比于绕轴扭转,隧道竖向弯曲会造成更剧烈的地震响应,其引发的附加动应力远大于混凝土开裂强度;隧道地震应力总体呈现出横截面直径越大,地震应力越大的规律。

滚动直线导轨固有特性分析

为分析滚动直线导轨固有频率与滚珠切向接触刚度影响因素的关系,在建立综合考虑切向与法向接触刚度的滚珠接触力学模型的基础上,采用拉格朗日方程完成对整个导轨动力学解析建模,推导出各振型的固有频率解析表达式.基于某系列导轨的固有频率数值计算,对比分析了有无切向接触刚度对整个导轨固有频率的影响,并进一步分析了预紧力和摩擦系数等切向刚度影响因素对整个导轨固有频率的影响.分析结果表明:考虑切向接触刚度的滚动直线导轨比未考虑切向接触刚度的固有频率稍高;5个固有频率均随预紧力的增加呈非线性增加;摩擦系数对低频侧翻振动影响最大,对偏航振动影响最小.