8—21节点三维等（次）参元的离心刚度矩阵

本文旨在采用有限元法中的8-21可变节点三维等（次）参单元，对计放旋转的轮盘进行离心刚度阵[Kg]的推导。最后给出程序框图以及一个算例。     

旋转圆盘内孔径向裂纹应力强度因子的有限元计算

一、奇性单元刚度阵的推导本文用有限元法计算了如图(一)所示的旋转圆盘的平面应变应力强度因子。计算中,在裂纹尖端附近采用奇性单元,在其余地方采用均匀应变三角形单元。均匀应变三角形单元的单元刚度阵和体积力向量的推导可参阅参考资料(一)。下面仅对裂纹尖端附近的奇性单元的刚度阵和体积力向量的公式作一些说明。参考资料(二)中W. K. WilSon讲述了如图(二) (三)所示的奇性单元。其位移模     

考虑摩擦的结合面法向刚度分形模型及仿真

为了获得微动结合面较精确的法向接触刚度模型,研究影响接触刚度的因素,基于经典的G-W (greenwood-williamson)统计模型和分形模型,建立了考虑摩擦因素的结合面的接触刚度分形模型,并推导出了相应的刚度公式.通过数值仿真探讨了分形维数、摩擦系数、接触载荷、结合面积等4个因素对结合面法向接触刚度的影响.研究表明,所推导出的法向接触刚度模型能够有效模拟具有摩擦作用的结合面,结合面间的摩擦系数对法向接触刚度的影响与结合面的尺寸有很大的关系,结合面之间的分形维数、接触载荷、结合面积对法向接触刚度有很大的影响.     

NN型摆线钢球传动啮合刚度与扭振特性分析

基于赫兹理论,建立了摆线钢球传动啮合刚度模型,并对啮合刚度进行无量纲化。分析了结构参数对啮合刚度的影响规律,并利用摆线钢球啮合副的啮合刚度推导出行星传动部分的等效扭转刚度计算公式。在综合考虑输入轴刚度、输出轴刚度及行星传动部分的等效扭转刚度基础上,建立了NN型二级摆线钢球传动的4自由度扭转振动模型,并进行了实例计算。     

用有限元素法研究高速齿轮的固有频率

本文根据航空高速齿轮轮缘断裂的失效形式,提出了一种采用极坐标单元以分析齿轮结构径向振动固有频率的有限元方法。作者建立了相应的计算模型;推导了极坐标单元质量阵和刚度阵的表达式;讨论了系统质量阵和刚度阵的建立;研究了计算系统固有频率的方法;最后还给出了具体的计算结果,证明了本文所提出的计算模型和计算方法的正确性和有效性。     

准正交空时组码系统的天线选择准则研究

论文利用准正交空时码(QSTBC)系统的等效信道矩阵的准正交性和格拉姆矩阵的稀疏性,提出了一种简单分离QST-BC系统接收信号的方法;应用协方差阵求解分离信号噪声项的平均功率(自方差),对4天线的Jafarkhan i码和TBH码的QST-BC码阵系统,分别推导出QSTBC-M IMO瞬时输出信噪比最新表达式。该法也可推广到任意4和8发射天线码的QSTBC系统和不等振幅复星座调制信号中。文中利用此瞬时输出信噪比作为系统发射天线子集的选择准则和收发两端天线子集选择的依据。大量仿真结果表明:无论采用何种QSTBC码型,准正交系统性能都将得到相当的改善;采用此最优选择准则所选择的天线组,其性能较之于选择信道增益系数最大和基于迫零准则要好很多。     

新型3-(2UPU)并联机构的动刚度分析

针对工程输送装配生产线的实际应用需求,以三平度并联机构3-(2UPU)为研究对象,对机构进行运动学分析。利用坐标变换对该机构进行运动学逆解分析,推导出映射机构主动关节输入速度矢量和动平台输出速度矢量关系的雅可比矩阵。从动平台所受外力和发生位移的关系,建立了基于守恒协调转换的刚度模型,并给出了机构刚度的衡量指标。通过具体算例,绘制了机构在工作空间的刚度分布情况。结果表明,该机构具有良好的刚度性能,能够满足实际应用需求。     

基于虚拟样机的两自由度柔顺机构设计与仿真分析

为满足精密导向与大运动行程的设计需求,设计了一种基于柔顺机构的两自由度工作平台。描述了平台的设计方案,从理论上推导了工作方向上的刚度特性;为便于机电联合设计仿真,利用ANSYS和ADAMS软件建立了虚拟样机模型,对工作平台的刚度和工作行程进行了仿真计算。实验结果表明,平台工作方向上的刚度远小于非工作方向上的刚度,满足精密导向要求,线性行程超过了4mm,满足行程设计要求。     

弹性状态下粗糙表面法向接触刚度的研究

粗糙表面接触问题是一类重要和具有实用价值的实际工程问题。采用Ｈｅｒｔｚ理论和粗糙表面随机接触模型, 研究弹性状态下粗糙表面法向接触刚度,推导出在不同接触体的法向接触刚度公式。由推导的理论公式可知,粗糙表面 在随机接触模型中接触刚度跟载荷成正比,与表面粗糙度均方值成反比     

混合空气悬架客车侧倾稳定性分析

某型客车前后悬架均为混合空气悬架,需要对该型客车进行侧倾稳定性分析计算。首先,确定该客车前后悬架的侧倾中心和整车侧倾中心线;其次,计算出侧倾力臂、侧倾力矩;然后,推导了悬架侧倾角刚度计算公式,讨论了两种横向稳定杆垂直刚度计算方法——基于材料力学经典理论的方法和有限元分析法;最后,计算了该型客车的侧倾角刚度、整车在0．4g侧向加速度时的侧倾角,并根据相关标准对该型客车的侧倾稳定性进行了评价。这种客车侧倾稳定性分析方法适用于混合空气悬架的设计计算以及侧倾仿真模型的校核计算。     

弹性状态下粗糙表面的法向接触刚度

粗糙表面接触问题是一类重要和具有实用价值的实际工程问题。采用Hertz理论和粗糙表面随机接触模型,研究弹性状态下粗糙表面法向接触刚度,推导出在不同接触体的法向接触刚度公式。由推导的理论公式可知,粗糙表面在随机接触模型中接触刚度跟载荷成正比,与表面粗糙度均方值成反比。     

倒圆角直梁型柔性铰链刚度研究

为研究倒圆角直梁型柔性铰链的刚度性能,利用材料力学和微积分的相关知识推导出该型柔性铰链的弯曲刚度和拉伸或压缩刚度计算公式。采用变截面梁单元建立该型柔性铰链的有限元模型,在一端固定、另一端承受力矩或力的边界条件下,计算分析该型柔性铰链的刚度。将有限元解与所推导出的解析解进行比较,以验证所推导刚度公式的正确性。改变倒圆角直梁型柔性铰链的各结构参数,根据所推导出的刚度公式,利用Matlab软件编程计算出刚度值,并分析倒圆角直梁型柔性铰链的弯曲刚度与其各结构参数之间的关系。     

基于SIMP法的变刚度结构拓扑优化研究

基于固体各向同性材料惩罚模型(Solid isotropic material with penalization,SIMP)是一种常用的拓扑优化模型,因其计算效率较高而应用广泛。在工程实际中,采用单一材料的结构往往难以满足较好地综合性能,而功能梯度材料结构能充分发挥其组成的各相材料的优点,在满足轻量化、高强度的要求的同时,达到良好的经济效益,在工程上应用广泛。然而,传统的SIMP法由于其预先设定材料属性,对功能梯度材料变刚度的结构体拓扑优化稍显不足,本文提出了一种基于有限元素法,采用功能梯度材料的变刚度改进方法,采用改进的SIMP法进行优化问题的求解,使得变刚度结构经过优化后其强度得到提高的同时,充分发挥功能梯度材料其各相组成材料的特性,合理分配材料使用进而降低成本。最后在MATLAB环境中以悬臂梁结构为算例模型验证了该方法的可行性,具有十分广阔的应用前景。     

混合稀疏迭代最近点配准

为了避免离群值的影响,提出了混合稀疏迭代最近点(SM-ICP)方法,以实现点云精确配准。本文对稀疏表示、正则化求解和点云配准方法进行了研究。首先,利用混合正则项表示配准残差,构建混合稀疏配准函数。然后,结合交替乘子法(ADMM)构建了所提出函数的双循环优化框架。其中,混合正则项的平衡权重θ可由Sigmoid函数求解;此外,还给出了ADMM优化框架内循环中对应损失函数的标量形式。最后,推导了该标量化损失函数在点云配准中的软阈值表达式。实验结果表明,所提出SM-ICP算法的配准精度优于所对比的算法。特别的,在重叠率约为50%的斯坦福兔子配准实验中,SM-ICP算法的截断配准误差为2.04×10-4,较Robust Trimmed-ICP(Tr-ICP)算法和ICP算法的配准误差减小了一个量级,且较稀疏ICP(S-ICP)算法减小了约三倍;在其它对象、场景类型的点云配准实验中,SM-ICP算法的配准精度同样较其它对比算法更优;在具有不同层级随机噪声点云的配准实验中,SM-ICP的截断配准误差为4.90×10-6～1.33×10-4,同样较其它对比算法减小了一个量级或几倍;在发动机叶片配准实验中,本文方法成功实现了点云精确配准,而其它对比算法的配准结果中存在不同程度的点云错位情况。所提出的点云配准方法具有精确、鲁棒性和泛化性等优势。     

天线反射面的冲击变形仿真

树脂基碳纤维复合材料（CFRP）产品具有轻质、高强度、高刚度等特点.文中从刚度设计的角度出发,对碳纤维复合材料天线反射面进行铺层设计,利用有限元分析软件ANSYS对其冲击变形仿真,结果表明所有铺层方式均满足设计要求,但实际铺层时应考虑采取变形最小的准各向同性铺层[90/45/9/-45/-A]s.     

非惯性系下旋转叶片的动力学分析

利用Ho-Hoon Lee提出的在满足叶片弯曲机制情形下的新的动力学建模方法对盘叶这种常见的机械系统进行动力学建模。并用拉格郎日方法和假设模态法离散推导出了系统的动力学方程。在建立系统动力学方程的过程中考虑了未被Ho-Hoon Lee[2]所考虑的盘的半径,同时给出了盘叶系统的数值仿真结果。并与文献[3]中简化的一阶近似耦合模型在理论上和数值上进行了比较。     

直齿轮轮齿双侧裂纹对其刚度影响的研究

齿轮副的时变啮合刚度(Time-varying meshing stiffness,TVMS)是机械动力学分析中一个极为重要的参数,其准确程度直接影响着动力学分析结果的准确性。首先,从理论角度推导了剪切刚度的计算公式,并在案例分析中应用,将求得结果与有限元分析结果进行对比,结果显示相差较小;然后,建立了一种新的裂纹故障模型——轮齿双侧非对称裂纹模型;在基于精确全齿廓的能量法基础上,推导了轮齿双侧裂纹模型的时变啮合刚度计算公式,分析了裂纹形状参数对时变刚度的影响;最后,通过有限元法(Finite element method,FEM)进行了分析验证。结果表明,有限元法和能量法计算的结果基本一致。     

基于绳驱并联机器人系统刚度的力/位混合控制

对8绳6自由度绳驱并联机器人进行支撑刚度分析，基于刚度模型进行了力/位混合控制研究。首先，对绳驱并联机器人进行系统描述；接着，根据矢量封闭原理进行运动学分析，并对动平台进行受力分析，推导出静力平衡方程；然后，在操作空间通过刚度矩阵建立负载变化与位姿变化之间的关系，推导出支撑刚度的解析表达式，进而分析了影响支撑刚度的因素。另外，考虑系统刚度、动平台位姿精度和力控制稳定性等因素，综合出力/位混合控制器。仿真结果表明，在系统刚度基础上提出的力/位混合控制策略有效降低了动平台的位姿误差。最后，通过实验验证了刚度模型与力/位混合控制策略的准确性和有效性。     

天线阵面结构刚度性能分析方法研究

天线阵面结构的刚度性能是天线设计中需要重点关注的设计指标,其性能的优劣将影响相关电讯指标的可实现性。文中以两个典型的天线阵面结构为分析对象,详细介绍了阵面结构有限元模型(FEM)的构建技术、阵面结构固有振动特性、刚度和强度性能的分析方法,并深入研究了HYPER-WORKS 和MSC-NASTRAN 在天线阵面刚度/ 精度分析方面的一体化分析技术。最后,通过对阵面结构刚度的分析提出了阵面结构的改进设计方案,有效提高了阵面结构的刚度性能。     

多种损伤T300/QY8911加筋板的频率分析

采用有限元法研究了含多种损伤形式的复合材料加筋板的固有频率。基于麦德林理论,推导了求解含多种损伤复合材料加筋板固有频率的刚度阵和质量阵。引入Hertz型非线性接触单元模型来避免上、下子板间的嵌入现象。在上述模型和理论基础上,采用反迭代法求解特征方程。通过数值算例,研究了包括筋与板脱层损伤、层合板的分层损伤、筋的布置、分层位置、脱层数量对有损伤加筋板固有频率的影响。