高层钢框架的非线性分析模型

本文提出了对高层钢框架考虑材料非线性和几何非线性的分析方法。几何非线性分析模型包括考虑杆件大变形和框架结构在受力状态下的任意大变形平衡。杆件大变形效应包括轴向力弯曲刚度,杆端大侧移,杆端大转角,杆件大应变以及它们之间的相关作用。本文还讨论了切线刚度矩阵中非线性项的几何意义。并利用考虑了几何非线性和材料非线性的分析模型编制了电算程序,该程序能追踪位移与外力关系的全过程。     

一种新颖的用于触觉再现的平行菱形链连接模型

针对如何提高虚拟触觉再现的精度与实时性问题,提出了一种新颖的基于物理意义的平行菱形链连接触觉变形模型.该模型中各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,因而计算量小;改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便对不同的柔性体进行建模,系统中各个链结构单元的相对位移的叠加对外等效为物体表面的变形,与之相连的弹簧弹性力的合力等效为物体表面的接触力.利用手控器对柔性体的接触变形和实时虚拟触觉反馈进行了仿真.实验表明所提出的方法适用于柔性体的触觉反馈计算,能够满足精细作业对虚拟现实系统的要求.     

球轴承柔性多体动力学分析与接触振动研究

结合有限元法和柔性多体动力学方法,提出球轴承柔性多体接触动力学模型和动力学分析方法。综合考虑钢球与内外圈滚道的游隙、柔性多体接触、套圈弹性变形、摩擦、离心力和转速等关键因素,建立球轴承的柔性多体接触动力学模型。研究了球轴承的柔性多体动力学特性和接触振动响应,计算出球轴承钢球公转一周时的接触力变化、套圈中心的相对振动位移、加速度、套圈弹性变形、截面接触应力和径向接触应力等接触振动响应,揭示了球轴承的支承钢球数目奇偶交替时的变柔性接触振动本质。提出的球轴承动力学模型与计算结果为以系统振动为目标的球轴承动态设计和球轴承系统设计提供理论指导和参考数据。     

多体动力学热-结构耦合圆管单元及其应用

航天器柔性附件在突加太阳辐射热载荷作用下的热诱发振动会严重影响航天器的正常工作。航天器是典型的多体系统;部件间的相互作用会严重影响航天器的热诱发振动响应,因而有必要使用多体系统动力学的方法对此进行研究。该文在柔性多体系统动力学框架内,推导建立了一种考虑辐射换热的热-结构耦合圆管单元。温度变化会使圆管单元产生轴向伸缩和横向弯曲;同时,在给定辐射热流作用下,圆管单元受热条件与其姿态和变形相关。使用该圆管单元、刚体单元和柔性体单元可以实现多体系统动力学热-结构耦合分析。该文的方法首先用于哈勃太空望远镜太阳能电池板简化模型的热诱发振动分析,所得结果与文献结果吻合良好。然后,该文研究了由本体、动量轮、柔性支撑杆和端部质量组成的航天器在突加辐射热流作用下的振动响应。结果表明:各部件间的相互作用会对航天器的热诱发振动响应产生显著影响。     

基于虚拟样机技术的曲轴多体动力学仿真

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模,有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的整个曲轴系统的虚拟样机模型,通过进行曲轴系统在发动机真实工况下的柔性多体动力学仿真计算,得到了各构件之间相互作用力,继而得到曲轴在一个工作循环周期内的实时动力学响应,为曲轴的优化设计奠定了基础.     

折叠式高空作业车臂架系统的动力学建模

用柔性多体动力学的理论分析折叠式高空作业车臂架系统的动态特性。把高空作业车的臂架模拟成柔性机械臂,采用柔性多体动力学理论和拉格朗日方程建立高空作业车臂架系统的柔性多体动力学方程,通过对高空作业车臂架运动微分方程的推导和数值求解,对高空作业车各臂架的运动情况进行分析。分别建立高空作业车臂架的刚性模型和柔性模型。仿真得出两种模型的变形曲线,结果表明,考虑各个臂杆柔性变形的影响是非常必要的,同时研究成果为折叠式高空作业车臂架及工作台的振荡控制和轨迹精确控制研究打下基础。     

柔性平面3-RRR并联机器人耦合动力学及模态特性研究

为了有效抑制柔性平面3-RRR并联机器人柔性杆件的弹性变形,针对现有动力学模型复杂,不易求解,控制器设计困难等问题。考虑刚柔耦合效应及两端集中转动惯量对柔性中间连杆的作用,确定柔性中间连杆的边界条件为两端铰支并计算其振型函数。考虑柔性中间连杆的主要振动模态及系统惯性力和耦合力的影响,在保证精度的基础上建立系统简单实用的动力学模型。将所建动力学模型分析结果与有限元分析软件(ANSYS)及模态试验结果对比,结果表明,所建立动力学模型能够有效反映柔性平面3-RRR并联机器人的主要振动模态,并能充分反映惯性力和耦合力对柔性中间连杆动力学模型及模态特性的影响,同时此模型由于动态参数较少,方便依托动力学模型为基础的控制方案实施。     

基于解析刚度模型的钢筋混凝土框架结构二阶效应分析

考虑材料非线性和几何非线性对钢筋混凝土框架进行了结构承载力分析。在结构承载力分析过程中,考虑混凝土的拉伸硬化作用,根据欧洲规范等效曲率公式提出了解析刚度计算模型;根据变形协调条件,考虑框架结构P-Δ效应和杆件P-δ 效应得到杆件的侧向变形计算公式。该文利用提出的解析刚度计算模型和框架结构侧向变形公式实现了框架弯矩重分布。将该文提出的方法的计算结果与已有的试验结果对比表明:该方法可行,框架弯矩和侧向挠曲变形随荷载增大呈现明显的非线性。     

考虑构件弹性的电动Stewart并联机构刚度建模与仿真

基于集总解析建模方法和构件有限元分析建立包含驱动副、被动万向铰链和运动杆件弹性变形以及预载作用下的Stewart机构刚度矩阵模型。采用添加虚拟铰链等效构件弹性的方式,将分支等效为一系列刚性构件经由主、被动副以及虚拟铰链连接的形式,给出了运动关节和虚拟铰链变量对机构末端位姿的运动学Jacobian矩阵的数值计算方法,应用虚功原理得到静平衡方程,最终建立了机构无预载以及预载下的刚度矩阵模型。该模型不仅考虑了控制环路刚度,还将构件柔性的有限元分析结果与解析建模相结合,在降低计算成本的同时保证了精度。通过一机构分析实例,考察了两种模型下刚度分布的差异。     

大规模接触转台系统动力学建模与仿真

在分析了大型柔性转台研制难点的基础上,提出了采用多柔体动力学方法进行大型柔性转台系统的建模与仿真.在解决柔性轴承大规模接触问题建模的前提下,建立了某柔性转台系统的多柔体虚拟样机,基于该虚拟样机获得了转台撑腿、外环、钢珠的位移和应力随时间、空间的变化特性.最后基于多体动力学的仿真分析结果完成了整个转台系统的疲劳寿命仿真分析.本文所建立的大型柔性转台的虚拟样机为其正式产品的工程设计验证提供了有力的技术手段.     

动态力校准中需要规范的若干问题

测力仪器在动态力测量与静态校准中的表现有较大差异,因此动态力校准对广泛使用的动态载荷测量有重要意义。本文首先对两种典型的动态力校准方法及相应装置的能力状态进行简单介绍;然后结合实际校准与测量工作提出动态力校准中存在的一些问题,并指出动态力校准装置的力传递形式及相关设计参数对校准结果有较大影响;最后对提出的问题进行梳理分类,并探讨解决问题的基本思路与原则,为建立动态力校准装置给出需要考虑的设计参数,也为编制动态力校准的规范提供必要的依据。     

Summary of the Intercomparison of the Force Standard Machines of the National Institute of Standards and Technology,USA, and the Physikalisch-Technische Bundesanstalt,Germany

A comparison of force measurements performed at the National Institute of Standards and Technology, USA, and at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Germany is reported. The focus of the study was the intercomparison of the forces realized by the two Institutes rather than the measurement process. The transfer standards used in the comparison consisted of force transducers and associated readout instrumentation. The results of the intercomparison reveal that over a range of 50 kN to 4.5 MN, the forces realized at NIST and at PTB compare favorably. For forces up to 900 kN the agreement is within ±40 ppm; above 900 kN the agreement is within ± 100 ppm.     

动态力校准中力传感器端部等效质量测量方法研究

力传感器端部等效质量是动态力校准中的重要部分,其测量误差会对动态力校准产生较大影响。本文通过了解力传感器结构,确定力传感器端部等效质量的构成,并简单介绍了四种测量端部等效质量的方法。最后,利用两次配重消去法进行实验,将不同配合不同工况下得到的结果进行对比分析,说明该方法可以较好的解决测量端部等效质量问题。     

基于伺服驱动的离心式动态力校准装置

为提高准静态环境使用的力传感器校准精度,研制了基于伺服驱动的离心式动态力校准装置。该装置利用直驱伺服电机驱动和控制质量块做离心运动,通过去轴承设计的动力传动机构输出量值可控的动态力;建立了动力学模型并得到了实验验证;进行了测量重复性和动态响应性能实验研究。实验结果表明,校准装置在中高转速下测量重复性优于1%,能在0.242s内加速到额定转速500r/min,且输出力值可达到3.8kN。     

脉冲力校准装置提升及扶正机构设计及数据验证

脉冲力发生装置的提升和扶正机构是脉冲力发生装置的重要组成部分,提升和扶正机构对动态力校准的准确性和重复性起到至关重要的作用。对提升装置的选型和扶正机构的改进进行了描述和验证,实验数据证明了设计的合理性,满足对动态力传感器的校准需求。     

磁流体浸没物磁场力分析及磁浮特性

物体浸没于磁流体中表现出磁浮特性，对其受力状态分析是准确描述其悬浮状态的前提和基础。基于非线性磁流体应力张量模型和稳态Bernoulli方程，建立磁流体中浸没物受力模型。借助非磁性体受力模型的简化计算方法以及磁性体与磁流体之间的多场效应关系，分别对非磁性体、磁性体两类浸没物在磁流体中所受磁浮力进行分析，结果表明非磁性浸没物在磁流体中仅受到外加磁场贡献的一次磁浮力，而磁性浸没物除受到一次磁浮力外，还受到其自身激发磁场贡献的二次磁浮力．永磁体在磁流体中位置决定的磁浮力满足一定条件时，永磁体能够自悬浮于磁流体中。     

转向盘力/角仪及制动踏板力计标准装置的研制

本文介绍了一种转盘向力 角仪、制动踏板力计标准装置的研制 ,重点阐述了该标准装置的检测原理和显著特点。     

双螺杆制冷压缩机转子轴向受力实验研究

为了提高双螺杆压缩机运行的可靠性,本文针对双螺杆制冷压缩机转子轴向力进行了实验研究。研究了不同运行工况(35℃ /0 ℃、30 ℃ / －15 ℃、40 ℃ / －40 ℃)以及内容积比(26、32、40)下转子轴向力的大小以及变化趋势,使用均压模型以及扇形模型对转子端面轴向力进行了计算,并将计算的端面轴向力与实验数据进行对比。研究结果表明:相比于均压模型,扇形模型的端面轴向力计算结果更为准确,而均压模型适合于内容积比较大的工况范围;内容积比对轴向合力的影响主要集中在对转子端面轴向力,且端面轴向力要大于气体轴向力约50％。     

Numerical Simulation of Electromagnetic Force in Double-Sided Arc Welding Process

Up till now, most of the researchers believe that there are four kinds of forces in the weld pool convection, they aresurface tension, electromagnetic force, buoyancy and gas shear stress. So electromagnetic force is very important,especially when large c     

1MN力基准机力值不确定度评估及量值比对验证

阐述了1MN力基准机力值不确定度的各物理因素和其他影响因素的误差来源,对各影响因素的不确定度分量及合成不确定度进行了评估,评估结果的力值相对扩展不确定度为6.9×10-6(k=3)。为了验证1MN力基准机的力值不确定度,进行了1 MN与100kN力基准机之间的量值比对试验,结果表明1MN与100kN力基准机各比对点的力值相对偏差小于±0.5×10-5,力值相对扩展不确定度小于1.1×10-5(k=2),1MN力基准机力值不确定度评估结果得到了验证。