仿人机器人行走间隙碰撞系统混沌动力学分析

为研究仿人机器人行走过程中由间隙碰撞引起的行走不稳定问题,建立了一类含间隙碰撞的三自由度动力学模型,与现有模型相比能够更好地模拟行走过程中脚与地面之间的间隙碰撞过程。结合该动力学模型推导出数学模型,进而运用模态叠加法计算了该碰撞系统在周期激励下的动力学响应。把庞加莱截面作为间隙碰撞界面,对该碰撞系统进行混沌动力学分析,发现其具有混沌运动特征。研究结果为仿人机器人行走间隙碰撞系统的研究和控制提供了理论依据。

间隙接触碰撞副的动力学模型

基于Ｈｅｒｔｚ公式线性化模型，提出了间隙接触碰撞副的动力学模型并得到动力学微分方程组，并将这种理论应用于槽轮机构的动力学分析之中。

地震作用下梁体碰撞间隙宽度的概率分析方法

为了表征地震动随机性对梁体碰撞间隙宽度设计的影响,基于随机振动理论和矩阵系统可靠度运算方法提出一套评价桥梁系统间隙需求宽度的概率方法。首先,建立空间地震激励下的桥梁碰撞间隙需求概率模型;其次,建立了桥梁梁体碰撞的有限元模型,推导了震级与梁体间隙宽度超越概率的关系;最后,基于矩阵系统运算方法得到桥梁系统所有碰撞处(梁体与梁体、梁体与桥台)各碰撞间隙宽度和桥梁系统碰撞概率关系。研究表明:随着震级增加,间隙宽度需求成非线性增加;梁体-桥台碰撞需求基本一致,梁体-梁体的碰撞概率比梁体-桥台碰撞概率要约大20%;在震级为7时,三个碰撞点均发生碰撞的超越概率约为63%,至少两处发生碰撞的概率为95%,至少一处发生碰撞的概率为100%。

地震动空间效应与土-基础相互作用效应对隔震桥梁临界碰撞间隙的影响

基于随机振动理论和虚拟激励法,研究了地震动空间效应与土-基础相互作用效应对隔震梁桥临界碰撞间隙的影响。建立了临界碰撞间隙计算方法,分别研究了仅考虑地震动空间效应、仅考虑土-基础相互作用和同时考虑地震动空间效应与土-基础相互作用三种情况下各参数对临界碰撞间隙的影响。研究表明:当地基土剪切波速较小且部分相干效应不显著时,临界碰撞间隙随地基土剪切波速减小而减小;当地基土剪切波速较大时,不论是否考虑地震动空间效应,地基土剪切波速对临界碰撞间隙的影响很小;行波效应与部分相干效应对临界碰撞间隙的影响不能忽视,且部分相干效应的影响更突出,部分相干效应越显著,临界碰撞间隙越大;临界碰撞间隙随隔震支座阻尼比的增大而减小,且当部分相干效应显著时,随隔震支座周期的增大而增大。

随机地震激励下高墩桥梁碰撞可靠度分析

为了研究不同地震动强度作用下高墩桥梁的碰撞可靠度的不同,在频域范围内提出了一种以虚拟激励法为基础的动力可靠度计算方法,依托某高墩大跨度桥梁为工程背景,分析了高墩桥梁在不同地震强度下的碰撞可靠度.选择反应谱的水平加速度作为地震强度衡量指标,且将不同强度指标的反应谱转化为相应的功率谱;利用虚拟激励法求解随机振动方程,得到结构响应的均值与均方差值,再基于Davenport理论获得结构峰值响应的期望和标准差;根据首次超越理论计算梁体碰撞可靠度.研究表明:地震动加速度小于0.22g时,梁体之间不发生碰撞,动力可靠度为1.0;加速度大于0.22g时,梁体碰撞动力可靠度下降明显,即在强震作用下,梁体发生碰撞.

强震作用下多跨简支梁桥碰撞效应的非线性响应分析

为了研究强震作用下多跨简支梁的非线性碰撞对结构响应的影响,基于SAP2000建立某多跨简支梁有限元模型,考虑支座和碰撞单元的非线性特性。对多跨简支梁自振特性分析探究该简支梁的振型及频率。最后探究碰撞单元刚度、间隙值及支座刚度3个非线性参数对碰撞效应的影响规律。研究结果表明:该桥前几阶振型主要以纵漂和竖向运动为主,表明在纵向地震动下,产生较大的纵向位移,导致碰撞及落梁现象;碰撞单元间隙值对碰撞效应的影响程度要大于碰撞单元刚度对碰撞效应的影响,且当碰撞刚度值约为9.9×10^(9) N/m,间隙宽度Open值取为0.14 m时,碰撞力与碰撞次数达到最大,即碰撞效应达到最不利情况;在很大程度上支座刚度影响墩顶位移与墩底截面的内力,但对碰撞单元的碰撞力与碰撞次数影响不大。

液力减振器结构异响发生的微过程分析

将液力减振器的工作循环划分成更细微的过程并相应地进行了力学分析,建立了相应的微分方程,并利用M ATLAB软件进行了仿真计算,分析计算结果与台架试验结果一致。结果表明,活塞与油液间的间隙碰撞、活塞与缸筒的静动摩擦力交变和阀片与活塞的粘附均导致对汽车液力减振器活塞的冲击,其进一步的传递将产生结构异响。

地震作用下高墩铁路桥梁梁体碰撞间隙宽度需求机理分析

为了研究不同场地条件对高墩铁路桥梁梁体碰撞间隙需求的影响机理,也为既有桥梁的碰撞间隙宽度评估和新建桥梁碰撞间隙宽度的计算提供理论依据。首先,建立了多点激励地震动空间模型,推导了场地条件与桥梁墩底处地震加速度的关系;其次,建立了高墩铁路桥梁的有限元模型,并推导了高墩桥梁梁体碰撞间隙宽度需求量与场地条件和震级的关系;最后,以实际高墩铁路桥梁为依托,研究了不同震级不同场地分布对桥梁碰撞间隙宽度需求的影响,并与实际场地(非一致场地)分布计算结果进行对比分析。研究表明:一致场地分布时,软场地对高墩桥梁碰撞间隙宽度需求的功率谱密度峰值最大,硬场地最小,相差约4倍~6倍;实际场地时,间隙宽度的功率谱密度函数相位变化较大,碰撞次数增多;不同震级碰撞间隙宽度需求对比时,实际场地响应均值比硬、中、软一致分布场地分别大76%、71%、42%。

压装连接对加速度计层间信号粘连的影响

引信控制技术是战斗部研制的关键技术之一,层间加速度信号粘连可能导致计层引信错误决策。针对含压装连接加速度测量装置在弹体侵彻多层靶时信号粘连的问题,依托数值仿真获得了弹体结构动态响应。计算结果显示:无预紧压装时,装置与弹体的动态间隙最大可达25μm,形成间隙碰撞,加剧层间信号粘连;适当预紧压装可抑制层间间隙,使压装连接与理想刚性连接近似。适当预紧压装时,层间加速度计过载频响呈现单峰特征,响应频率峰值与弹体一阶伸缩固有频率接近。存在最小预紧力,可使压装连接与理想刚性连接近似,其值随撞击速度、靶板层数增加而增大。这是因为在层间阶段弹体中留存的应力波的最大值随撞击速度、靶板层数增加而增大。研究结论为压装连接时加速度层间信号粘连的机理识别与控制奠定了基础,同时也可在一定程度上指导压装连接的工程装配。

Micro-process model of hydraulic shock absorber with abnormal structural noise

In order to discover the causes of the abnormal noise of shock absorbers, it is necessary to identify the operating characteristics of the shock absorbers. A micro-process model for operation of the hydraulic shock absorber was presented. A novel concept, which describes the process of hydraulic shock absorber by dividing it into smaller steps, was proposed. The dynamic model and the differential equations were established. The results of numerical simulation agree well with data obtained from the vibrostand test, indicating that the collision between the piston and the oil, the alternation of static friction and sliding friction acted between the piston and the cylinder, and the adherence between valve plate and piston result in impact on the piston head near the top dead center and the bottom dead center. Ultimately, the impact excites the high-frequency vibration of the piston structure, which can generate the abnormal noise in the hydraulic shock absorber after its transfer. And the maximum vibration acceleration on the piston head and the abnormal noise increase with the increase of the gap between the oil and piston rod head, the maximum static friction force and the adhering function, respectively.