Reduced Model Based Control of Two Link Flexible Space Robot

Model based control schemes use the inverse dynamics of the robot arm to produce the main torque component necessary for trajectory tracking. For model-based controller one is required to know the model parameters accurately. This is a very difficult task especially if the manipulator is flexible. So a reduced model based controller has been developed, which requires only the information of space robot base velocity and link parameters. The flexible link is modeled as Euler Bernoulli beam. To simplify the analysis we have considered Jacobian of rigid manipulator. Bond graph modeling is used to model the dynamics of the system and to devise the control strategy. The scheme has been verified using simulation for two links flexible space manipulator.

小间距双柱盖梁墩抗震性能研究

由于地形限制,双柱盖梁墩的间距受到严格的控制。通过SAP2000,对小间距双柱盖梁墩的建模进行空间有限元动力分析,可以得到其在地震荷载作用下的纵横向桥墩和桩基的地震响应。利用UCFyber软件,建立纤维单元模型,对桥墩和桩基截面进行抗弯能力分析(考虑轴力),从而检验小间距双柱盖梁墩在地震荷载作用下的桥墩和桩基的抗震力学性能,对今后相应结构的抗震性能分析具有一定的参考意义。

盾尾非对称推力作用下盾构隧道纵向变形分析

盾构机在沿曲线掘进或轴线纠偏过程中,盾尾非对称推力会在管片端部产生附加弯矩,从而引起隧道发生纵向变形。现有解析方法多是将盾构隧道简化为等效连续梁,不能考虑隧道管片环间接头的弱化。首先,建立一种能够同时考虑环间张开和剪切错台的简化纵向梁-弹簧盾构隧道模型(simplified longitudinal beam-spring shield tunnel model,简称SLBSM);其次,将在建隧道简化为Winkler地基上的SLBSM,采用状态空间法推导了非对称推力作用下盾构隧道纵向变形解析解答。通过与既有文献有限元及现有两种连续梁模型计算结果进行对比,验证了所提方法的可靠性和适用性,并对部分参数进行敏感性分析。研究结果表明:连续梁模型计算得到的隧道纵向位移表现为连续特征,而所提方法得到的隧道纵向位移表现为非连续特征,隧道纵向位移在接头处会发生突变;通过参数分析可知:增大接头转动刚度可有效降低隧道隆起和环间张开量;增大接头剪切刚度可有效降低环间错台量,但会导致隧道隆起和剪力的增加;增大地基刚度能显著降低隧道环间张开量和隆起,但会导致环间错台量的增加;管片始端轴力对隧道纵向变形的影响不可忽略,增大始端轴力能显著降低隧道隆起值、环间张开量和错台量。

基于状态空间法的阶梯型变截面水平受荷桩分析方法

为研究阶梯型变截面桩的水平承载特性,基于Timoshenko梁理论,建立了综合考虑桩基尺寸效应、剪切变形和桩基材料非线性效应的四弹簧模型及其状态方程,获得了非线性桩土相互作用下任意长细比的桩截面内力与变形解析解。通过与已有文献中现场试验结果对比分析,验证该方法的适用性和有效性,并讨论了变径位置、桩径比和弹性模量比对桩基受荷特性的影响。研究结果表明:(1)桩基水平承载力对三者的敏感性为:桩径比>变径位置>弹性模量比;(2)综合考虑桩承载能力和经济性,建议变径位置、桩径比和弹性模量比取0.6。

粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算方法与数值分析

粘钢法是一种常用的加固方法,规范中明确规定了粘钢法加固钢筋混凝土梁(RC梁)的受弯与受剪承载力公式,但对受扭承载力公式并未涉及。为了研究粘钢加固RC梁受扭承载力的计算方法,首先借助剪力流理论与变角度空间桁架模型(VASTM),分别推导出RC梁与粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算公式。然后探讨了加固前后RC梁配筋强度比ζ与ζ′的变化情况,在此基础上进一步提供了加固工程算例。最后借助ANSYS软件建立了两种不同方案的粘钢法加固模型,研究了其在扭矩作用下的动力响应与破坏形态。研究结果表明,粘钢法加固受扭RC梁加固前后配筋强度比ζ与ζ′变化很小,钢板厚度为1 mm时其受扭承载力提高约89%;扭矩较小时可采用在RC梁两端粘贴钢板进行加固;扭矩较大时出现梁柱节点先于构件破坏的情况,应将钢板粘贴区域扩大至梁柱节点,但此时不再符合VASTM。

空间桁架门梁基于不同计算模型的比较分析

空间桁架门梁作为承担大门自重和承受墙面风荷载的受力构件,其计算通常与其下部混凝土门柱分开进行,然而,这样的简化计算并不能真实反映混合结构的实际受力状况。文章通过建立独立门梁模型和整体结构模型,对空间桁架门梁的跨中变形、杆件轴力和杆件强度利用率进行了比较分析,发现采用独立门梁模型计算的跨中位移及各类杆件的最大计算应力比均大于整体结构模型,结构偏安全,使用较普遍,但经济性不高。整体结构模型兼顾了准确计算与成本控制,是既安全又经济的选择。

黏贴钢板加固持荷钢筋混凝土T型梁模型试验

为了研究锚固间距、持荷对黏贴钢板加固钢筋混凝土梁加固效果的影响,以8片钢筋混凝土T型梁实桥缩尺模型试验为基础,对不同锚固间距及有无初应力作用下,黏贴钢板加固钢筋混凝土T型梁的力学性能进行了系统的试验研究。试验结果表明:加固后梁的裂缝间距减小,数量增加,宽度减小;增加钢板用量和减小锚固间距均能有效提高开裂荷载和极限荷载,降低梁的挠度,但是构件的破坏形态将发生改变;初始荷载对梁后期挠度的发展影响不大,但使钢板应变滞后,梁的延性提高;锚固间距对梁的延性也有较大影响。

轴向运动悬臂梁的独立模态振动控制——Ⅰ近似理论分析

利用Euler Bernoulli梁理论并在低速轴向运动假设的基础上 ,对伸展悬臂梁的独立模态振动控制进行了理论近似解的推导 ,为数值仿真计算结果提供了一定意义下的对照参考模型 。

空间金属增材制造技术应用

高能束流金属增材制造技术以激光和电子束作为热源,通过选区熔化粉末或熔丝沉积成型来实现金属零部件的制造.根据金属增材制造技术在空间领域的发展,结合空间站和深空探测强约束条件对在轨制造设备尺寸、重量、功耗、寿命提出的更高要求,对比激光与电子束两种热源的工作模式,进行在轨可行性分析,提出未来空间金属增材制造技术发展所面临的问题与解决途径.

深基坑环梁支护结构空间分析方法的研究

引入空间桩单元和空间曲梁单元,把深基坑支护结构中的环梁支护结构体系假设为带桩和环梁的空间框架。建立了简化的三维杆系有限元模型,并编制了相应的计算程序。工程实例的计算结果表明,本文提出的计算方法较为合理,具有一定的理论及工程应用意义。

基于子波重构的时—空域高斯束正演方法

近年来高斯波包法和频率域高斯束法均已广泛应用于地震波场模拟中,但高斯波包法只能模拟Gabor子波点源波场,频率域高斯束法虽能模拟任意点源波场,但需要频繁的傅里叶变换,计算效率较低。为此,将基于Gabor分解的子波重构技术应用于时—空域高斯束波场计算中,提出了一种可以模拟任意点源函数透射与反射波场的地震正演方法。采用子波重构技术可将任意震源函数分解为一系列可调制的且具有不同时间延迟的Gabor子波,而调制的Gabor子波波场在非均匀介质中可使用不同角度出射的时—空域高斯束向外传播,因此只需将不同角度、不同时间延迟的时—空域高斯束加权叠加就可得到地下或地表上任意一点记录的波场。光滑非均匀介质和层状模型的数值模拟结果表明:文中方法利用不同时间延迟的Gabor基函数重构震源子波,可模拟任意点源函数产生的地震波场,无需频繁的傅里叶变换,大大提高了计算效率,模拟精度可与有限差分法相比拟;文中方法具有局部的时—空域特性,计算时不需要波场的整体外推,避免了有限差分法中因差分代替微分所引起的数值噪声,可以较准确地描述地震波传播过程中的反射、透射和几何扩散等现象以及介质的非均匀性对波前相位的影响,可以较准确地刻画起伏地表对地震波走时和振幅的影响以及低幅度向斜形成的回转波等特殊波场现象。

ANSYS在环梁支护结构体系中的应用

结合弹性地基梁法和深基坑支护结构中的环梁支护结构体系的特点,提出了基于通用有限元程序ANSYS的空间分析模型。工程实例的计算结果表明,利用此三维模型进行环梁支护结构体系的计算分析是可行的,有一定的应用价值。

芜湖长江大桥连续板桁结合梁的空间结构分析

采用空间梁单元和板单元的组合空间模型 ,对芜湖长江大桥正桥第三联 3× 1 44 m板桁结合连续钢桁梁施工过程中主桁杆件和桥面板的应力变化及结构的自振特性进行了较为详细的分析。

矩形巷道冲击地压影响因素研究

为研究矩形断面巷道冲击地压问题,采用顶板剪切梁模型,考虑煤层损伤软化特性,根据冲击地压响应失稳理论,对矩形断面巷道发生冲击地压的临界载荷和影响因素进行了研究。结果表明:通过分析巷道两帮煤层塑性区宽度和上覆岩层载荷之间关系,得到巷道发生冲击地压的临界载荷;临界载荷与矩形断面巷道宽高比呈良好负相关关系,但随顶板厚度增大而增大,表明在一定范围内,矩形断面巷道宽高比越小,顶板越厚,越不易发生冲击地压;临界载荷随煤层与顶板的刚度比增大而减小,随煤模量比增大而增大;考虑开挖空间效应影响,提出了适用于矩形断面巷道的位移释放系数数学模型,解释了在煤矿现场,巷道冲击地压不是发生在掘进面附近,而是滞后一定距离的现象。

地铁出入口大跨度接口梁数值分析

建立空间计算模型对地铁出入口大跨度接口梁的内力等进行数值分析,提出接口梁空间计算模型及其内力计算结果,对比传统平面简化计算模型的内力结果,得知空间计算模型结果更接近接口梁的真实受力状态,接口梁的扭矩不是受力的控制性因素,而接口梁的弯矩接近弹性支座梁的弯矩。

AGSM光束在自由空间中的传输

用矩阵方法研究了有扭曲的各向异性高斯 尔模型(AGSM)光束通过自由空间的传输。给出了光束参数的解析传输公式和详细数值计算结果,说明AGSM光束的传输特性以及扭曲因子和空间相关长度的影响。

副炮雷达与箔条干扰战斗使用电磁兼容模型

为解决某副炮与箔条无源干扰间战斗使用电磁兼容问题,采用系统分析方法将空域电磁兼容性分解为箔条云是否在方位和俯仰方向上进入副炮雷达波束进行讨论,建立了相应兼容性判断模型并编制了仿真软件。仿真表明该模型具有较高准确性,对我新型舰艇无源干扰发射决策和反导火力分配决策的制定具有较大意义,并对其他类似研究具有借鉴意义。

部分空间相干光在自由空间中传输的光谱分裂

基于部分相干光的传输定律,研究了多色高斯 谢尔模型光束在自由空间中传输的光谱变化。研究表明,在近场会有光谱分裂出现,光谱分裂与光源的空间相干性和源光谱的谱宽以及位置参数有关。对结果作了分析,并用数值计算作了说明。

部分空间和部分光谱相干高斯-谢尔模型脉冲光束在自由空间中的光谱和时间特性

对部分空间和部分光谱相干2维高斯-谢尔模型脉冲光束在自由空间传输的光谱和时间特性做了详细的数值研究。结果表明,部分空间和部分光谱相干高斯-谢尔模型脉冲光束在自由空间传输中发生了光谱移动,光谱移动与场点位置、空间相关长度和时间相干长度有关。在轴上,光谱出现蓝移,相对光谱移动随传输距离的增加而增大,随空间相关长度和时间相干长度的增加而减小,并逐渐趋于一定值。在轴外,光谱出现蓝移和红移,并与空间相关长度和时间相干长度有关。脉冲时间波形不变,对所得主要结果做了物理解释。

大型空间柔性桁架结构等效建模与动力学分析

大型空间柔性桁架结构具有周期性、大柔度、构型复杂等特点,其等效建模是进行振动控制器设计的关键性技术之一。基于能量等效原理和经典Timoshenko梁理论,对刚性连接的大型空间柔性正三棱柱桁架结构进行了等效建模与动力学分析,采用Taylor展开方法推导了等效梁模型的刚度和质量表达式,对比分析桁架结构与等效梁模型的固有振动特性,二者吻合较好。数值结果表明了等效方法的有效性且等效梁模型具有较高的精度。