对接圆柱壳结构的频响函数子结构混合建模方法研究

以建立精确的对接圆柱壳结构动力学模型为目标,为解决对接圆柱壳结构实验模型存在的界面转角自由度信息缺失的问题,提出了频响函数子结构混合建模方法,采用界面刚性等效方法进行界面转角自由度信息的近似估计,并将其与有限元频响结果进行对比分析,验证了该方法在圆柱壳结构中的计算精度。同时,根据子结构频响函数获取方式、界面自由度的不同,采用子结构频响函数综合方法进行多种工况下的混合建模。结合对接圆柱壳结构的振动特性,对比分析不同工况下的混合建模结果。结果表明:考虑界面转角自由度信息后,可有效提高对接圆柱壳结构的混合建模精度。

RGRR-Ι构造混联6R机器人

新型并联双自由度转动关节(RGRR-Ⅰ)活动构件少、工作空间大,利用RGRR-Ⅰ构造混联6R机器人可以实现高刚度、大工作空间、机构紧凑等。提出混联机构的求解新方法,即建立少自由度并联机构的运动坐标参数与机构运动输入参数之间的关系,把混联机构的求解转化为各少自由度并联机构的求解和运动坐标参数之间的串联求解,降低了求解难度,可以方便地推导出位置的正解和反解。此方法对其他混联机器人的运动学分析有借鉴作用。

具有一个无外力圆弧边含转动自由度的杂交应力元

根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆弧边,且结点含转动自由度的4结点杂交应力膜元.该元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程,及圆弧边的无外力边界条件;边界位移与相邻元协调.数值算例表明,这类特殊杂交应力元,可有效地分析具有圆形槽孔及倒圆角槽孔板的应力分布.

RGRR-Ⅰ构造混联5RP机器人

运用2个并联双自由度转动关节(RGRR-Ⅰ)、1个移动副(P)、1个转动副(R)构造混联5RP机器人,建立机构末端执行器空间位姿与各关节运动输入参数之间的关系,将混联5RP机器人的求解转化为各串联关节之间的求解,以简化求解过程,运用此方法对混联5RP机器人的正、反解进行分析,并得到其解析解.

空中机器人的混合系统建模与优化控制

针对空中机器人(小型无人直升机)非线性系统最优控制求解问题,提出了一种解决方法,该方法基于混合系统建模、降阶,求得系统约束下的状态最大可控不变集,在该集合内通过混合整数二次规划(MIQP)的方法以求得系统的最优控制。最后通过一个实际的样机进行建模、仿真,证明了本方法的可行性与有效性。

杂交元在圆柱坐标系中的应用

在圆柱坐标系内提出了一种新型杂交元——圆柱壳杂交元。该单元在每一单层上考虑了横向剪切变形,提出18-β应力函数,可直接计算复合材料层合壳上的N_ξ、N_η、N_(ξη)、M_ξ、M_η、M_(ξη)、Q_ξ、Q_η。在单元边界上独立假定垂直于中面的转角θ_η、θ_ξ,并以中面广义位移为基本参量,确定各层边界位移场,用最少的自由度计入层合壳的局部变形效应。本单元可在圆柱坐标系中直接求解,避免直角坐标系中单元求解时整体坐标和局部坐标的反复转换,减少了计算误差,提高了计算精度,是工程中切实可行的一种计算方法。

基于RGRR-Ⅰ并联双自由度转动机构的混联五轴机床研究

传统的串联式数控机床存在刚度低的缺点。并联双自由度转动机构RGRR-I刚度高,且有着工作空间/机构尺寸比大、耦合为零、制造容易等一系列的优点。运用RGRR-I构造的并联双自由度转动刀头摆动精度高、工作空间大。基于混联五轴联动车床的工作要求,研究能实现绕xyz三个直线运动坐标移动,两个运动轴坐标回转的混联五轴联动机床,分析其工作机理,建立有关模型。该研究也可为其他混联机床的设计与制造提供借鉴。

含一个无外力圆柱面带转动的三维杂交应力元

根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆柱表面及结点含转动自由度的8结点新型三维杂交应力元.单元边界位移场选择二次位移插值函数,且与相邻元协调;单元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程及圆柱面上无外力边界条件.数值算例表明,这种特殊杂交应力元在相当粗的网格下即能十分准确地分析圆弧形槽口附近及曲梁的三维(及二维)的孔边应力分布.

含旋转自由度杂交型单元

文中把杂交理论与旋转自由度技术相结合提出了二个在航空航天领域得到应用的新单元，一系列典型例题完全证实了这些单元的杰出性能．

一种对网格凹凸畸变不敏感的高应力精度4结点带旋转自由度平面杂交应力函数单元

论文给出一种简单的高性能带旋转自由度4结点四边形平面单元.该单元的理论基础与卞学鐄先生首个杂交应力元相似,也从最小余能原理出发,无需单元内部位移场.但是应力场试函数采用Ariy应力函数的基本解析解(基于直角坐标的多项式),并强调其对坐标的对称和完备性.这样假设的应力场可以同时满足平衡和协调方程,因而更加合理.而单元边界位移则采用著名的Allman模式(采用局部坐标),即考虑结点转动自由度的二次协调位移.与其他同类单元相比,本文单元对位移和应力展现出更高的精度,特别是应力解答尤其突出.更有趣的是,单元对网格畸变非常不敏感,即使单元退化为三角形和凹四边形,仍然能保持较高的计算精度.此外,单元没有方向依赖性等缺点.

基于解析试函数三角形带旋转自由度膜元的显式格式研究

三角形单元是有限元分析中常用的单元.在平面单元内引入结点转动自由度,可以提高单元位移场的阶次,在不增加单元结点的前提下提高单元性能.论文利用问题基本解析解作为试函数来构造带旋转自由度的三角形单元ATF-R3H,采用了杂交应力函数单元模式,确保了单元优良的抗畸变性能和较高应力计算精度.论文利用直角坐标与三角形面积坐标的线性关系,以及面积坐标幂函数在三角形域内和边界上的积分公式,直接给出单元刚度矩阵的显式表达式,从而避免了大量数值积分,提高了计算效率.数值算例表明,显式格式的ATF-R3H单元具有良好的性能.