间隙条件下刨煤机刨头接触碰撞动态特性研究

考虑了刨头与滑架之间的水平和竖直间隙,通过点到直线的距离来进行碰撞检验的方法,构造了刨头与滑架接触碰撞判别条件。采用非线性弹簧阻尼接触力模型,建立了间隙条件下的刨头三自由度碰撞振动动力学模型,并采用龙哥库塔法进行数值仿真分析,分析表明间隙条件下刨头与滑架之间产生了单点、两点、三点碰撞;刨头与滑架各接触点的最大碰撞力随着竖直间隙的增大而先增大随后降低,随着水平间隙增大而逐渐增大。采用Recur Dyn对刨头动力学模型进行了仿真,其结果与理论分析相吻合。     

刨头间隙碰撞载荷下滑架体疲劳寿命试验分析

针对刨煤机中部槽滑架体在工作过程中出现的疲劳断裂现象,采用理论与试验相结合的方法,基于Winkler弹性地基接触模型,建立了刨头三自由度碰撞振动动力学模型.通过点到直线的距离算法作为检验碰撞的准则,构造了刨头与滑架接触碰撞判别条件.采用数值方法进行求解,得到刨头与滑架各点的最大碰撞力,并以此作为疲劳试验载荷,对中部槽滑架体进行疲劳寿命试验,得到了滑架体的疲劳寿命.研究结果表明:滑架体在最大碰撞力作用下,在立板前端产生初始裂纹,在发生静强度失效时,失效点倾向于立板后部下端.研究结果对提高滑架体疲劳强度提供了理论依据.     

在线检测过程中碰撞检测技术的研究

在线检测过程中，规划的检测路径要求测头在实际的检测过程中避免发生碰撞。本文论述了基于三角网格模型的碰撞检测方法，提出了基于AABB包围体的碰撞检测算法，很好地解决了测头模型与零件三角网格模型的碰撞检测问题。并且提出了适于危险路径段之间零件表面形状的路径修改方法，使测头在实际检测过程中安全地绕过危险区。     

含间隙铰的机械多体系统动力学模型

对四类间隙铰模型(连续接触模型、有限元模型、经典碰撞模型和接触变形模型)进行分析比较，给出了经典碰撞和接触变形模式的含间隙多体系统动力学模型。经典碰撞模式的动力学模型着重考察系统动力学的整体行为，不能预测碰撞过程中铰关节局部接触力的变化历程。接触变形模式的多体系统动力学模型考虑了碰撞体间的法向和切向接触力，以及阻力矩，能够求解系统运动过程中间隙铰轴销与孔体的碰撞力。采用间隙铰的非线性弹簧阻尼模型，研究了重力场及其方向性对空间可展机构动力学性能的影响。计算结果表明，无重力与有重力环境时含间隙可展机构动力学行为有较大地差别，重力作用使间隙铰内碰撞减弱。为了保证在地面试验中可靠地预测在太空展开性能，可展机构在地面试验时应采取重力补偿措施。     

基于线性互补问题的多体系统接触/碰撞动力学研究

多体系统往往包含大量的接触/碰撞行为,这些非光滑事件的存在造成了动力学方程的不连续或分段连续,给数值求解带来了很大的困难。为综合考虑平顺接触与碰撞,采用基于线性互补问题的非光滑动力学方法,首先在当前时刻为起点的短时间内对对缝隙函数进行均匀化,然后与法向接触力建立标准线性互补方程,最后将线性互补方程改造为一组非线性代数方程,通过非线性迭代可直接求解接触力。算例结果表明,采用该方法不需在接触状态发生改变时切换模型,且严格满足互补关系,保证了接触力的非负性。研究成果可成为求解多柔体系统接触/碰撞问题的新途径。     

考虑三维圆柱铰间隙碰撞的空间机构柔性多体动力学分析方法

三维圆柱铰的动态性能对空间机构的运动精度和动力学特性有着重要的影响。基于多体动力学方法和刚体有限元方法,提出考虑三维圆柱铰的间隙碰撞和动态接触作用的空间机构柔性多体接触动力学方法。采用圆柱-圆柱的线接触力学模型和切片法,计算圆柱-圆柱的接触变形量和接触力,建立三维圆柱铰的轴销与轴套之间的间隙碰撞作用和三维动态接触关系。以等效刚体单元和Timoshenko梁单元描述柔性杆件的刚性有限元模型,建立柔性连杆和三维圆柱铰的具有多刚体系统的统一形式的动力学方程。计算分析了含三维圆柱铰的空间机构的运动精度和动力学特性,获得空间机构的位移响应,三维圆柱铰的相对运动轨迹和动态作用力等动力学响应。采用三维圆柱-圆柱动态线接触方法,能有效地预测空间机构系统的三维圆柱铰持续接触、间隙碰撞状态和摩擦作用下的动力学特性。计算结果表明三维圆柱铰的间隙碰撞作用对空间机构的运动精度和动态特性的影响较为显著。动力学模型和计算结果对复杂工况下高精度多间隙的空间机构的动态设计和动力学研究具有重要的理论意义。     

修正G-W模型研究结合面微观接触特性EI北大核心CSCD

G-W模型在模拟结合面微观接触时发现,当微凸体接触点数0相似文献   

修正G-W模型研究结合面微观接触特性

G-W模型在模拟结合面微观接触时发现,当微凸体接触点数0n1时,两表面会产生接触这一不合理现象,提出修正G-W模型研究低载荷下机械结合面的微观接触特性。通过测量表面微观形貌特征和功率谱函数,获得结合面的微观形貌参数,研究表面粗糙度与接触力、微凸体接触数以及真实接触面积间的关系,分析结果表明:不同表面粗糙度下中心线间距与微凸体接触个数和接触力呈对数关系,间距越大,微凸体接触数目越少,接触力越小;在相同间距下,表面粗糙度越大,微凸体接触数目越少,接触力越大;不同表面粗糙度下微凸体接触个数与接触面积和接触力之间呈线性关系,微凸体的接触数目越多,表面接触面积和接触力越大;相同接触数目下,表面粗糙度越大,真实接触面积和接触力也越大;当接触变形量较小时,修正的G-W模型与Hertz接触模型吻合较好,接触变形与接触力之间呈对数递增,而与真实接触面积间近似呈线性递增关系。     

柔性多体系统碰撞动力学研究

摘 要：针对工程中常见的柔性多体系统碰撞过程,详细的分析了柔性多体系统的接触碰撞条件,基于非线性等效弹簧阻尼模型建立了柔性体的碰撞模型,并基于库仑摩擦模型考虑两体碰撞时的切向摩擦作用。在此基础上把柔性体碰撞模型综合到柔性多体系统动力学方程中,建立了含接触碰撞的柔性多体系统动力学模型,此模型适用于一般含碰撞的多体系统。仿真算例以柔性梁在重力场中的接触碰撞过程为对象进行动力学仿真,研究柔性梁碰撞前、碰撞过程及碰撞后的动力学特性和动态响应,以及碰撞过程碰撞力的变化规律,并与刚性梁在重力场中的接触碰撞过程进行详细的比较和分析,结果表明基于非线性等效弹簧阻尼模型建立的柔性多体系统碰撞动力学模型可以有效的分析接触碰撞过程的动力学性能,验证了模型的有效性和正确性。     

问隙接触碰撞副键合图建模及应用

针对间隙接触碰撞副建模及其计算比较复杂且难以求解的问题,根据间隙接触碰撞副的运动特点,将接触过程中的接触力划分为3个状态,阻尼力分为2个状态,通过引入功率结型结构,建立间隙接触碰撞副的开关键合图模型,并以槽轮机构为例,建立了考虑滚子与轮槽之间间隙的键合图模型,运用20-sim仿真软件对模型进行了仿真.仿真结果与采用AD...     

机械结合面切向接触刚度的三维分形理论建模

将微凸体的弹塑性变形区进一步划分,并考虑三维结合面形貌的W-M函数,推导了三维机械结合面切向分形接触刚度的理论模型。数值模拟了结合面的三维切向接触刚度随着分形维数D、分形尺度系数G、材料特征参数间的变化趋势,以及二维分形和三维分形间的对比分析。仿真结果显示:机械结合面的三维切向接触刚度与法向载荷和材料特征参数成单调递增关系,与分形尺度系数成单调递减关系;而其与分形维数之间以D=2.5为界,依次成递增与递减关系;三维分形下的结合面切向接触刚度大于二维分形下的结合面切向接触刚度。切向接触刚度模型的构建可为后续粗糙表面接触非线性动力学及整机动力学模型的建立提供基础。     

非公差间隙圆柱副机构动态响应分析

针对ADAMS软件中Hertz接触力模型在凸面与凹面机构碰撞中精度低的问题,提出了一种适合非公差间隙圆柱副机构接触力模型。将Goldsmish模型刚度系数与基于改进弹性基础接触模型求导而得的非线性刚度系数进行优化组合,建立了对非公差间隙更具适用性的法向接触力模型,同时引入LuGre摩擦力作为切向接触力模型来描述机构间的相互作用关系。应用ANSYS软件对法向接触力模型进行了数值验证,在此基础上以某火炮身管与摇架间隙为对象,基于建立的改进接触模型对身管与摇架机构进行了动力学仿真分析,仿真结果可准确反映非公差间隙对身管动态特性的影响,为研究摇架结构参数对火炮射击精度的影响提供了参考和依据,同时建立的接触力模型为其他非公差间隙圆柱副机构动力学分析提供了更准确的数学模型。     

改进算法的非刚体模型碰撞检测研究

碰撞检测问题是非刚性物体碰撞中的关键问题之一,是制约非刚性物体实时碰撞的瓶颈,提出一种新方法,将非刚体模型划分为无限多的面片,使得非刚体模型与其他物体发生碰撞检测时,精确到非刚体模型某点与其他物体发生碰撞,从而将非刚体模型的碰撞检测问题归结为刚体模型之间的碰撞检测问题来讨论,该方法能够达到很强的实时性和真实感,具有较好的实用性。     

考虑圆柱铰链间隙的多刚体系统动力学计算方法

为了研究含圆柱铰链间隙的多刚体系统动力学计算方法,针对三维圆柱铰链的结构特点,给出了一种改进的接触对确定方法,构造了空间间隙圆柱铰链接触分离切换点的判别方法。法向接触力采用Lankarani与Nikravesh的连续接触力模型计算,切向摩擦力采用修正的Coulomb模型计算,综合考虑接触分离状态建立了统一形式的动力学方程。最后对比间隙铰链机构和理想铰链机构运动,结果表明圆柱铰链间隙在短时间内对其他构件的运动影响很小,但严重增大了铰链内部的碰撞力,长时间运动后机构的位移、速度、加速度与理想铰链偏差变大,但接触摩擦力使圆柱铰链的轴向运动受到抑制。间隙圆柱铰链的研究方法和结果为相关和更复杂的含间隙圆柱铰链机构的运动分析提供了理论参考。     

三维数字图像技术的柔性体低速碰撞试验研究

以球形圆柱杆-方板为试验对象,进行面外接触碰撞试验。基于数字图像相关方法(DIC)搭建了应用于柔性体低速碰撞试验的三维高速摄影系统,通过对系统关键参数的设定,测量得到柔性体全场应变响应,并同应变片与数值仿真结果进行对比。结果表明,三维系统避免了二维系统受离面位移影响的弊端,能够准确测量柔性体全场位移、速度和应变响应。进行对心正碰试验得到柔性体碰撞过程和全场应变分布特征,X,Y方向应变呈"花生形";主应变呈"同心圆形";剪切应变呈"四纺锤形";在低速碰撞情况下,碰撞点最大主应变与碰撞速度呈二次幂关系。     

圆柱碰撞冲击噪声理论分析与数值仿真

基于接触动力学相关理论和弹性体线接触理论模型,建立了圆柱碰撞冲击理论数学模型,结合声学理论对圆柱碰撞冲击辐射噪声进行了理论预估。采用有限元法与瞬态边界元法相结合的瞬态噪声数值仿真方法,对圆柱碰撞冲击噪声进行数值仿真,实现了瞬态冲击噪声辐射声波的可视化。分析结果表明圆柱碰撞冲击噪声主要由加速度辐射噪声产生,圆柱碰撞冲击噪声辐射声场具有明显指向性。对比理论分析结果、数值仿真结果以及Hertz点接触模型计算结果可知,理论分析结果与数值仿真结果吻合较好,而Hertz点接触模型将圆柱体线接触模型简化为点接触模型,导致接触时间延长,接触力和冲击噪声幅值降低。基于数值仿真方法及理论分析,研究了冲击速度及材料弹性模量对圆柱碰撞冲击噪声的影响。     

基于两种接触模型的柔性体间多次微碰撞问题研究

由于柔性体的弹性振动,柔性结构间的一次宏观碰撞过程中,可能发生多次"接触-分离-接触"的微碰撞过程。多次碰撞行为往往会对结构造成各种形式的损害。为了能正确预测任意形状柔性体的多次微碰撞过程,基于三维实体有限元模型,分别采用罚函数法和附加约束法的接触模型,对一柔性杆撞击两端固支梁的问题进行研究,并分析了接触刚度、网格尺寸等参数对两种方法仿真结果的影响。数值结果表明,在罚函数法中,只有通过多次试算得到合适的接触刚度及网格尺寸,才能准确预测出多次微碰撞过程的碰撞次数、碰撞力峰值及碰撞持续时间,而附加约束方法无需选取接触刚度并且对网格尺寸的依赖性较小。     

非连续粗糙多界面接触变形和能量损耗特性研究

非连续多层叠加结构的粗糙界面接触形变与能量损耗特性一项研究较少的难题。本文在单一界面能量损耗特性研究的基础上,通过建立“多层粗糙金属板--刚性平面”的多界面模型,采用有限元方法,对加载与卸载过程中,具有不同界面形貌、不同塑性变形行为和界面摩擦的多层叠加模型粗糙多界面的接触力和变形进行计算,研究了多层叠加结构粗糙界面上的接触力-变形关系,以及由塑性变形与界面摩擦引起的能量损耗特性,构造了描述粗糙多界面上接触力-变形关系表达式,计算了多层粗糙界面的能量传递损耗率,分析了多层叠加结构的非连续粗糙多界面接触变形机理和能量损耗特性。     

基于杆系离散元法的结构接触碰撞行为分析EI北大核心CSCD

将杆系离散元法拓展至结构的碰撞行为分析中,通过对颗粒运动轨迹修正实现模拟杆件间的碰撞响应。根据杆件间可能发生的接触模式建立了“点-线”接触模型;将“虚拟接触点对”的概念引入临界接触约束条件,详细推导了接触力的计算公式,并采用Fortran语言编制基于离散元法的结构碰撞行为分析程序;通过对典型接触碰撞算例的模拟和分析,定量验证算法的正确性和有效性。结果表明:“点-线”接触模型可对发生接触碰撞的杆件做出及时判断,并准确计算法向排斥力和切向摩擦力;同时接触碰撞过程的能量耗散。     

无外部传感器的机器人碰撞检测

为了保证机器人在交互过程中的安全性,同时提高碰撞检测的性价比和降低系统复杂性,本文在无需外部传感器(sensorless)的情况下,通过检测机器人各关节电机电流间接实现机器人与环境之间的碰撞检测.提出了一种机器人碰撞力计算模型,并给出了模型所用的通用6R机器人雅克比矩阵的求解方法.针对直接通过碰撞力检测碰撞会引入加速度噪音干扰的问题,提出了基于机器人能量变化机理的碰撞检测算子,该碰撞检测算子不需要计算加速度,只需要关节扭矩、位置和速度即可计算,但该算子不能应用于机器人速度为0的情况.本文在REBot-V-6R-650实验平台上进行了碰撞实验,实验结果表明,该碰撞检测方法可以安全有效地检测出碰撞,即在造成伤害之前就能检测出碰撞.