交叉式桁架臂弦杆单肢屈曲长度系数研究

该文针对起重机一种常用的交叉式桁架结构提出了一个简化的屈曲分析模型。考虑腹杆对弦杆的限制作用,利用梁柱理论,建立简化的力学模型,利用MATLAB软件求解弦杆的屈曲载荷。通过和实际结构有限元分析得到的屈曲载荷的比较,验证了所提模型的正确性和可靠性。然后对2组腹杆的影响程度分别进行了分析,确定了起主要作用和次要作用的腹杆。忽略起次要作用的腹杆,重新推导力学模型,并对结果进行了深入的研究,实现了一种简单的确定弦杆长度系数的方法,极大的方便了工程实际的应用。     

板壳桁组合结构曲线箱梁腹杆系的等效壳厚分析

本文探讨了板壳桁组合结构曲线箱梁腹杆系等效壳厚的计算问题，利用应变能等效的方法对两种形式的腹杆系进行了分析，并给出了等效壳厚的计算公式。     

刚体碰撞约束柔性体局部撞击载荷特征分析

目的 掌握碰撞局部撞击载荷及其特征,为产品安全防护设计、碰撞响应分析与评估提供理论基础。方法 抽象刚体碰撞柔性体的共性特征,分别将被撞击柔性体的碰撞局部刚度特性和整体结构效应表征为弹簧力-位移关系,建立系统的二自由度刚-柔碰撞动力学模型,应用数值方法系统分析刚柔碰撞局部撞击载荷的特征及不同因素的影响。结果 获得了刚体初始碰撞速度、柔性体碰撞局部刚度特性与整体结构效应等主要因素对局部撞击载荷时程、冲量、峰值和脉宽等撞击载荷特征的影响规律。结论 深化了刚-柔碰撞局部撞击载荷的认知,为防护结构设计提供了理论基础。     

基于刚度误差的直角柔性铰链设计可行域分析

应用伪刚体方法设计直角柔性铰链双柔性平行四杆结构时,为满足臂杆为刚性杆的假设,要求臂杆厚度远远大于柔性铰链厚度.设计常根据经验,缺乏相关的理论依据.本文通过对直角柔性铰链平行四杆结构进行刚度误差分析,得到臂杆等效为刚性杆的设计可行域.首先利用积分法求得考虑臂杆变形的精确刚度;然后利用有限元分析方法验证此刚度为精确理论计算刚度;最后,分析虚功原理法求得的理想刚度和积分法精确刚度之间的相对误差,研究其随结构参数的变化规律,并得到臂杆等效为刚性杆的值域,即应用伪刚体模型设计直角柔性铰链双柔性平行四杆的设计可行域.     

捕获载荷冲击漂浮基柔性空间机械臂动力学响应评估与自适应镇定控制及主动抑制

分析漂浮基柔性空间机械臂受捕获载荷冲击后动力学响应及控制,利用假设模态法近似描述空间机械臂柔性杆弹性变形;利用第二类拉格朗日方程建立漂浮基空间机械臂系统动力学模型。基于动量守恒原理,利用动量冲量法评估受捕获载荷冲击后漂浮基空间机械臂系统动力学响应。设计自适应控制算法对受捕获载荷碰撞冲击后不稳定漂浮基空间机械臂进行镇定控制;设计线性二次最优控制算法抑制柔性杆弹性振动。用数值仿真验证控制算法的有效性。     

舰船柔性抗冲覆盖层抗爆机理研究

如何有效提高舰船受到水下爆炸时的生存能力是舰船设计需要考虑的重要环节。舰船柔性抗冲覆盖层技术通过在舰船水线以下的船体外板敷设具有柔性吸能特性的覆盖层来削减水中冲击波载荷并减缓船体结构的爆炸响应,已被试验证明能有效提高全船的爆炸防护能力。本报告围绕舰船柔性抗冲覆盖层对水下爆炸载荷的抗爆机理,从水下爆炸载荷特征、柔性覆盖层瞬态大变形机制、流固耦合面空化起始、扩展及闭合过程以及由此引起的冲击载荷加载机制等方面,给出了相应的理论建模、分析与试验研究工作,解释了柔性抗冲覆盖层抗爆作用机理,在此基础上给出了影响抗冲覆盖层防护效能的主要特征参数,研究结果为柔性抗冲覆盖层的全船敷设设计提供了理论支撑。     

压杆应变式压力传感器在爆炸冲击波载荷测试中的应用

在容器内实施化学爆炸时，容器内壁上冲击波载荷的确定是进行爆炸容器结构动力响应分析、安全评估和工程设计的基础。获得比较准确、可靠的爆炸容器内壁上作用载荷的时间历程及分布情况，对研究结构动力响应意义重大。文章采用压杆应变式压力传感器来测量爆炸冲击波载荷，这种传感器解决了普通传感器在高频压力脉冲下频响低且容易损坏等问题。压杆应变式压力传感器为一细长弹性杆，爆炸冲击波作用在杆的一端，在杆中激发一维弹性应力波，通过测量杆上适当位置处的应变，利用一维弹性应力波理论可以计算出作用在杆端的爆炸冲击载荷。文章根据一维弹性波理论，设计了满足所需频响、上升时间、持续作用时间等参数要求的压杆应变式压力传感器，其材料为高强度钢，采用动态应变放大器和数据采集仪组成测量系统。通过实验，获得了比较完整的容器内壁上冲击波载荷曲线，测量结果的重复性和一致性很好。经分析表明，压杆应变式压力传感器能准确地测得容器内壁上冲击波荷载的幅值和比较完整的曲线，对爆炸冲击波载荷测试来说，是一种比较准确可靠的传感器。     

含阻尼杆的中速冲击屈曲性能研究

本文对考虑阻尼的杆在轴向冲击作用下的动力屈曲性能进行了理论分析，通过采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ阻尼理论，对动力屈曲控制方程解耦得一变系数微分方程，在分析方程解的基础上，探讨了阻尼对轴向冲击杆动力屈曲性能的影响，揭示了含阻尼结构的动力屈曲现象，定义了动力屈曲准则及确定阻尼杆临界载荷参数的方法．     

非均匀温度场弹性杆临界载荷一级渐近解

本文研究了非均匀温度场中弹性杆的稳定性，并给出了弹性杆临界载荷的一级渐近解。     

柔性构件多次撞击力的计算方法

研究目的是精确计算多次撞击过程中的撞击力。通过研究柔性构件中的瞬态波传播理论,提出了计算多次撞击力的瞬态波效应法,避免了求解具有未知奇异载荷项的非线性方程问题。通过双柔性杆轴向多次撞击的实例分析,研究了初始撞击速度,杆长比对撞击力和撞击发生时间的影响,表明瞬态波效应法可以计算多次撞击力,并可以研究"次撞击"现象。     

漂浮基柔性空间机械臂关节运动增广变结构控制及柔性振动主动抑制

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基柔性空间机械臂系统基于混合轨迹的关节运动增广变结构控制,该控制方案能够同时主动抑制柔性杆产生的振动.基于一般期望轨迹的增广变结构控制仅能完成渐近解耦的关节空间轨迹追踪,并不能抑制柔性杆的振动;为了对柔性振动模态进行主动控制,使用虚拟控制力的观念生成了同时反映关节期望轨迹和柔性...     

大口径透镜多点柔性支撑结构设计与分析

透镜面形精度是影响透射式光学系统性能的主要因素之一,支撑结构、自重和热载荷是引起透镜面形发生变化的三个主要原因。为了实现大口径透镜(Φ>200 mm)的高面形精度,本文设计了一种新的基于多点柔性支撑的透镜支撑结构,通过有限元分析,给出该柔性支撑结构下自重和热载荷对透镜面形的影响。分析结果表明：重力作用下透镜上、下表面面形RMS值分别为6.78 nm和3.46 nm;热载荷作用下透镜上、下表面面形RMS值分别为8.30 nm和5.57 nm。由此得出,本文设计的多点柔性支撑结构可以有效减少自重和热载荷对大口径镜面面形的影响,满足透射式光学系统对透镜面形的精度要求(RMS<λ/50,λ=632.8 nm)。     

基于曲面涡格法的柔性飞机静气动弹性分析

该文采用曲面涡格法对柔性飞机进行曲面气动力建模,并进一步考察了可压缩情况下曲面涡格法载荷的计算精度,满足了柔性飞机曲面气动载荷计算的需求。在气动载荷计算的基础上结合结构几何非线性分析与插值计算,完成了柔性飞机几何非线性静气动弹性分析。分析结果表明,曲面涡格法在可压缩情况下载荷计算精度较好且气动力曲面建模优势明显,可用于工程复杂模型的曲面气动力计算。与传统线性静气动弹性计算相比,考虑结构几何非线性及气动力曲面效应的非线性静气动弹性分析更符合真实物理情景,载荷计算更为准确,结构变形结果更为可靠。     

空间站柔性太阳翼热诱发振动分析

柔性太阳翼随空间站在轨运行时会受到周期性的热载荷作用,为研究热载荷对柔性太阳翼的影响,采用热-结构非耦合分析方法对柔性太阳翼进行了热诱发振动分析。提出了等效位移法,按照节点位移等效原则计算柔性太阳翼有限元模型各节点的等效温度载荷,再以该载荷为激励计算柔性太阳翼的动态响应。通过自编的Python程序实现等效温度载荷计算过程中的数据处理,以及热诱发振动分析流程中的有限元前后处理。通过与理论解和数值解作对比,验证了基于等效位移法求解等效温度载荷并用于非耦合热诱发振动分析的方法的准确性。通过对柔性太阳翼的热诱发振动分析,得到了柔性太阳翼的动态响应数据,发现了柔性太阳翼出地球阴影区时的刚柔耦合情况。分析结果可以为柔性太阳翼的设计和改进以及在轨的安全性、可靠性的评估提供参考。     

粘弹塑性杆系结构的非线性分析

本文对粘弹塑性静不定结构进行非线性有限元分析。材料非线性粘弹塑性行为通过幂律函数和指数函数综合表征;计算分析了等加载率受载情况下简单杆系结构的应力、应变和应变率的变化及影响因素;研究了恒载荷作用时杆系的蠕变规律。     

计入结构柔性的风电齿轮箱行星轮系动力学特性研究

针对常规梁/壳单元无法考虑复杂构件几何特征、计算精度低和大规模有限元计算量大、系统级建模与动态分析困难的问题，提出一种计入结构柔性的行星轮系变速动力学建模方法。以某型5 MW级风电齿轮箱低速级行星轮系为研究对象，根据内齿圈结构及边界特征，采用有限元缩聚理论建立内齿圈轮齿与弹性支撑的耦合关系，通过引入啮合副变速表征变量和内齿圈虚拟振动线位移，将驱动轮转角与行星轮系多轮齿啮合状态进行关联，并计入行星架和太阳轮轴柔性，利用界面位移协调条件将各构件耦合，建立行星轮系变速动力学模型。研究结果表明，当5个行星轮受力平衡时，内齿圈轮齿节点瞬态变形整体呈“五角星”形状，并随着行星架旋转；行星轮系轮齿动载荷先增大后减小，变化趋势与单对齿啮合刚度相似；稳态工况下的内齿圈轮齿节点振动位移呈现大幅低频波动和高频振动的叠加特征；输入扭矩突变会破坏多个行星轮之间的动载荷平衡，而柔性内齿圈可在一定程度上吸收部分因冲击载荷引起的构件振动，提高了均载性能。     

多高层建筑结构竖向荷载下施工模拟计算实例分析

本文应用平面杆系结构力学方法，模拟施工过程，精确分析了多高层建筑结构在竖向荷载下的内力，并与不模拟施工的计算结果比较，表明在计算竖向载荷下的内力时，不考虑施工过程逐层加载的影响，是不安全的。     

基于散粒体阻塞机理的变刚度柔性机械臂研究

为提高柔性机械臂的刚度和控制精度，基于散粒体阻塞机理对柔性机械臂的变刚度控制进行了研究。在柔性硅胶管内部填充塑料颗粒以构成变刚度杆，并通过理论分析和实验研究构建了其刚度模型。沿圆周方向对称并联布置3根变刚度杆以构成变刚度柔性机械臂，并基于搭建的实验平台对柔性机械臂进行变刚度控制和定位精度分析。结果表明：散粒体阻塞不仅可以实现柔性机械臂的刚度调节，还可以提高其控制精度；柔性机械臂的剪切刚度与变刚度杆的真空度成正比，柔性机械臂的定位精度与变刚度杆的剪切刚度也存在一定的正比关系。研究结果对促进柔性机械臂在工业机器人、服务机器人领域的广泛应用和提高人-机交互、人-机协同安全性有重要意义。     

桁架受压腹杆的面外稳定和支撑体系

桁架受压腹杆在平面外的计算长度通常取其几何长度。然而在工程设计中，腹杆两端并不总是设有防止出平面位移的支撑构件。在未设支撑的情况下，两端节点实际上是弹性支承点，其弹簧刚度取决于在支点上相连的其它杆件。仅当弹性支承的刚度满足一定要求时腹杆平面外计算长度才等于其几何长度。本文分析弦杆对腹杆提供的约束刚度，并给出刚度不满足要求时的平面外计算长度。     

基于自由涡尾迹方法的大型风力机动态响应和尾迹研究

针对大型风力机,在当作柔性和刚性风力机时,可以通过气动和结构耦合动力学用来研究两者尾迹和载荷的区别。在设计和校核阶段,需要考虑风力机结构载荷影响的动态特性和气动性能变化。采用非定常自由涡尾迹方法计算尾迹形状和气动载荷。在考虑气动载荷、惯性载荷和重力载荷影响下,分析了叶片挥舞和摆振动态响应。采用模态法建立起风力机解耦动力学方程,并且进行数值求解该方程。结果表明:风力机考虑柔性变形后,对尾迹形状、动态响应和气动性能产生一定影响。这种柔性和刚体风力机的差异表明气动结构耦合效应对风力机的设计和性能计算具有重要意义。