二进制构件柔性组装机制及其形式化研究

构件组装是基于构件的软件开发的核心和最终目的,其中,二进制构件组装是构件技术实用化的最佳途径,目前的研究主要集中在特定二进制构件的组装上。该文根据程序控制结构的基本形式,提出了一种普适性的二进制构件组装机制,定义了二进制构件组装的3种方式,即顺序组装、条件组装和循环组装,并给出了其形式化定义。该组装机制使用“无冲突”思想代替传统的“匹配”思想,从而使二进制构件的组装具有更大的柔性。

计入构件柔性和铰链间隙的并联机构动力学分析

以3-RRRT正交并联机构为研究对象,并考虑库仑摩擦的影响,同时基于非线性的等效弹簧阻尼模型的概念,构建了含间隙铰链的接触碰撞的动力学模型,利用有限元方法描述构件的柔性,并以此为基础建立了该机构的动力学模型。对该模型进行仿真,分析铰链间隙及构件柔性对并联机构动力学性能的影响,并比较高低速且存在间隙和柔性时机构的动力学性能的变化情况。结果表明:构件柔性和铰链间隙对并联机构动力学性能都有影响,并且驱动速度越大影响越大。

考虑间隙和构件柔性的3-RRR机构运动精度分析

在考虑运动副间隙和构件柔性的情况下,对3-RRR并联机构的运动精度进行分析。计入能量损耗和摩擦力变化,构建了含间隙转动副的接触力模型,并利用ANSYS关于柔性体转化的方法描述构件的柔性,在ADAMS中建立该机构的虚拟样机模型。并利用该模型对比不同间隙值下动平台中心运动的位移及速度。引入量纲一参数对间隙尺寸、动平台转速和构件柔性的影响进行评估,对3-RRR机构运动精度进行定量分析。结果表明:在3-RRR机构中,间隙值越大,动平台的运动精度越低;相较刚性构件,采用柔化模型时动平台速度误差有所下降;输入转速的增大会使动平台速度误差显著增大。

柔性构件对液舱晃荡行为的影响

液舱晃荡可能引起强烈的砰击载荷,对舱壁结构安全产生威胁。传统的制荡方法是在舱内内置各种刚性构件,因此提出在舱底内置一竖向柔性构件的方法进行有效制荡。基于有限元法(FEM)和流体体积法(VOF)建立流体-挡板-液舱流固耦合(FSI)晃荡数值计算模型。在多种激励工况下,针对不同抗弯刚度的柔性构件,利用晃荡过程柔性构件的变形能与晃荡液体的动能相互转化以及构件对运动自由液面的约束作用,研究柔性构件的制荡效果。结果表明:在合适的抗弯刚度下,柔性构件既约束自由液面运动,又大量吸收晃荡流体的动能而转化为变形能,从而达到更佳的制荡效果。

智能柔性构件振动改进多模态正位置反馈控制

为实现较少致动器数目下柔性构件多个振动模态的主动控制,基于力学原理及模态理论建立智能柔性构件动力学方程。在研究单模态PPF控制器性能特点及稳定条件基础上,提出考虑不同模态权重的改进多模态PPF控制器。采用根轨迹法分析系统的闭环阻尼特性确立各阶PPF控制器最佳控制参数并进行数值仿真;搭建实验平台验证相关分析及控制策略的有效性。结果表明,所提考虑模态权重的改进多模态PPF控制器利用单组致动器能有效抑制柔性梁构件的多阶振动模态、显著缩短柔性构件振动的衰减时间。实验中柔性构件的衰减时间由6 s减少为2.5 s。实现较少数目致动器下柔性构件多阶弹性模态的振动主动控制。

柔性构件和柔性机构自由度分析

柔性机构由刚性构件、刚性铰链、柔性构件和柔性铰链4个元素组成,4个元素的不同组合可以得到11种不同类型的柔性机构。文中分析了其中5种常用的结构形式与特征。柔性构件的自由度及其变形规律在机构功能中起重要作用,它们是几何特性、材料特性和载荷特性的函数。在分析柔性构件自由度的基础上,给出了柔性机构的自由度计算公式,并用实例进行了验算。

基于熵权法的含间隙和柔性的机构定量分析方法及应用

含间隙机构运动过程中呈现出非线性,为了更好的模拟含间隙机构实际工况,对局部构件做柔性化处理,在建立间隙机构动力学模型的基础上,利用ADAMS二次开发功能,通过Fortran语言自主编写接触力的求解子程序,加载到ADAMS函数求解库中,实现接触模式实时判别和接触力的求解,分析考虑间隙和局部构件柔性对机构的运动特性影响规律。采用Lyapunov指数验证其运动非线性,并在此基础上提出一种基于熵权法的非线性定量分析新方法,通过MATLAB编写熵权法程序并对仿真结果进行定量分析,评估间隙和构件柔性对机构非线性的影响程度,并将该方法应用于2-RR&2-PR并联机构运动特性研究。结果表明:在任何条件下,动平台X方向加速度熵权值最大,说明对非线性影响权重最高,通过分析不同因素对机构非线性影响程度的趋势,使得对机构非线性程度的描述更为准确,为未来含间隙机构非线性定量分析提供了理论参考。

2自由度柔性构件运动特性研究

提出一种在工程应用中既产生弯曲变形又产生拉伸变形的2自由度柔性构件的伪刚体模型分析方法,讨论单一弯曲自由度柔性构件和2自由度柔性构件不同的变形特点,2自由度柔性构件的变形运动是弯曲运动和轴向直线拉伸运动的复合运动,柔性构件与刚性构件连接处的角变形不为零,而是θ角度,在分析2自由度柔性构件运动特点的基础上,建立具有扭转弹簧常数K1和轴向拉伸弹簧常数K2来模拟其变形能力的伪刚体模型,进行了2自由度柔性构件最大应力分析,并给出一个工程应用示例。

起重机变幅系统柔性构件非线性计算方法的研究

起重机变幅系统柔性构件的非线性对构件自身及相关构件的受力有较大影响 ,因此提出了求解柔性构件的非线性计算方法 ,使计算结果更符合实际情况。

空间两连杆柔性构件弯扭耦合振动主动控制

为了研究空间柔性结构的耦合振动,提出一种由柔性杆和柔性梁组成的两连杆柔性构件系统,对此柔性构件系统的弯扭耦合振动进行了研究,运用拉格朗日方程和假设模态法推导了此柔性系统的动力学方程.在柔性杆根部粘贴一只压电扭转驱动器抑制柔性杆的扭转振动,在柔性梁根部粘贴一只压电剪切驱动器抑制柔性梁的弯曲振动.采用一种基于Lyapunov稳定性的速度反馈控制策略进行了实验仿真研究.结果表明,施控后的系统是稳定的,弯扭的各阶模态均能得到有效抑制,柔性梁末端的位移振动能得到显著衰减.

柔性构件多次撞击力的计算方法

研究目的是精确计算多次撞击过程中的撞击力。通过研究柔性构件中的瞬态波传播理论,提出了计算多次撞击力的瞬态波效应法,避免了求解具有未知奇异载荷项的非线性方程问题。通过双柔性杆轴向多次撞击的实例分析,研究了初始撞击速度,杆长比对撞击力和撞击发生时间的影响,表明瞬态波效应法可以计算多次撞击力,并可以研究"次撞击"现象。

任意载荷作用下变截面柔性构件变形特性的分析与研究

考虑任意载荷作用下变截面柔性构件的变截面特征及变形的非线性问题,建立了任意载荷作用下变截面柔性构件变形求解的二阶非线性微分方程。采用离散化的数值计算方法,利用泰勒级数展开式对微分方程进行求解,给出了求解的一般过程。采用上述方法对承受不同载荷的变截面柔性构件的变形进行了分析,并采用有限元法进行了仿真分析,通过对比所得结果验证了该分析方法与微分方程的正确性。

弯扭耦合柔性构件系统的变结构控制研究

对由柔性杆和柔性梁组成的两连杆柔性构件系统的弯扭耦合振动进行了研究,建立了此柔性系统的动力学方程。在柔性杆根部粘贴一只压电扭转致动器抑制柔性杆的扭转振动,在柔性梁根部粘贴一只压电弯曲致动器抑制柔性梁的弯曲振动。采用一种带有饱和环节及滤波器的滑模变结构控制策略,进行了实验研究。结果表明:施控后的系统是稳定的,弯扭的各阶模态均能得到有效抑制,柔性梁末端的振动位移能得到显著衰减。

含柔性构件机构运动可靠性仿真分析

提出了一种当机构中存在柔性构件时的运动可靠性仿真方法:利用ADAMS中离散柔性连接件产生柔性体的方法,蒙特卡洛法参数化生成柔性件时需要选择的起始和终止Marker点的坐标.每次仿真开始时调用ADAMS宏命令生成柔性体、添加相关联的特征及约束,仿真结束后将该柔性体及与其相关联的特征、约束删除,ADAMS命令语言编程实现该过程.以曲柄滑块机构为例,对比分析了刚体情况下及考虑构件柔性变形情况下机构的运动可靠度.

柔性管构件波浪能装置模型试验研究

柔性管构件波浪能装置在波浪的激励下可以形成激突波,从而产生振荡流,驱动涡轮机构产生能量。为研究该柔性管构件波浪能装置的关键特性,在水槽中分别对其进行了相关的模型试验,包括柔性管的膨胀率测量试验、静水中活塞机构推动试验以及规则波作用下试验。试验发现了在活塞推动下,管内激突波的周期与活塞推动的周期始终近似成倍数关系;计算了柔性管在规则波作用下管内激突波的波速,得到了当管内速度与管外波速相近时,装置右端管内波面升高较大,其产生能量也较大。

柔性构件离合控制的结构和力学分析

1 问题的背景工程上广泛使用纤维束(一种柔性构件)来传递运动和动力。与刚性构件相比,承受同样的荷载时,柔性构件具有自重小,张力方便转向,各向挠性相同,承受过载和抗冲击能力强,适合远距离控制,运动平稳等优点。但若要求柔性构件与相联接的刚性构件方便进行离台操作的机构就不多见了。为了能远距离控制柔性构件运动的需要,我们研制了一种柔性构件离合器可用来控制高空、水下及其它人们不方便到达的场所使用的柔性构件的正反运动与停歇。今以一种可沉浮式网箱的控制器为例说明这种离合器的设计条件(以下简称沉浮控制器)

质量比对柔性构件次碰撞现象的影响

为了深入研究质量比和碰撞相对速度对柔性构件次碰撞现象的影响,搭建了球与柔性梁碰撞的试验模型。通过设计4种碰撞试验组合,并建立与试验结构尺寸1∶1的有限元模型,对球-梁的次碰撞诱因展开了讨论。研究表明,有限元仿真方法可以准确的模拟次碰撞试验过程。试验结果如下:1)如果质量比不合适,碰撞相对速度的改变不会激发次碰撞现象;2)质量比处于激发次碰撞现象的临界值时,碰撞相对速度的改变将直接影响后续次碰撞的次数和形式。研究表明,质量比对激发次碰撞行为起到主导作用,该结果可作为控制柔性构件次碰撞次数的参考。

基于分布式应变测量的柔性体构件二维加速度连续测量方法研究

从工程中柔性体构件加速度测量出发,探索一种新型的基于分布式应变测量的加速度测量方法.该方法基于测量的分布式应变,转化得到离散点的曲率信息,使用数值方法连续化曲率,重构出曲线形状,利用二次曲线拟合出所测量点的运动轨迹,求导得出二次项系数,该系数的2倍即是加速度大小.通过设定理想模型进行了相关误差分析,分析了该方法各步骤的精度,从理论上验证了该方法的可行性,为下一步实验提供了依据和实验设计基础.

考虑杆件柔性的间隙机构系统磨损分析

基于机械系统动力学分析软件ADAMS建立了含多间隙曲柄滑块机构的动力学模型,利用冲击函数理论模拟间隙处的接触碰撞作用,详细研究了构件柔性和铰链间隙对机构系统动力学特性的影响,并应用Archard磨损模型对间隙运动副的磨损进行了预测。当考虑杆件柔性时,应用ANSYS程序创建连杆的有限元模型,取连杆的前五阶模态导入ADAMS中建立含柔性连杆的多间隙机构动力学模型并进行动力学仿真计算,结果发现,考虑杆件柔性时的间隙机构系统动态行为在很大程度上趋于理想机构,在曲柄转动一个周期的过程中间隙运动副除在几个特定的位置处发生了较大的碰撞外,轴销与轴套均保持连续接触,且预测所得的磨损量也较小。

柔性构件吊装技术

以中国石油克拉玛依石化公司126m火炬塔架配套的九根排管的整体吊装为例,探讨采用"多机抬吊法"整体吊装及采用"卷扬机提升法"整体吊装柔性构件施工工艺的特点及施工过程应注意的问题。对其他同类设备及构件的吊装具有很好的参考价值。