S型焊接金属波纹管疲劳寿命的有限元分析

应用ANSYS Workbench（AWE）软件的Fatigue Tool工具箱和S—N曲线,分别用Goodman直线模型、Gerber抛物线模型、Soderbe曙直线模型和S-N直线模型的平均应力修正法,对S型波纹管进行疲劳寿命分析,得到波纹管在各种工况下的疲劳寿命,从而进行波纹管的优化设计。主要介绍了波纹管寿命分析的一般思路及其力学原理。经试验验证：有限元法能够很好地模拟金属波纹管的疲劳寿命,精度也大大高于经验公式,同时也为波纹管寿命分析开辟了新的研究途径。     

低密度开孔弹性泡沫材料的非线性拉伸本构关系

文中基于Kelvin十四面体模型,对低密度开孔弹性泡沫材料的拉伸大变形行为进行理论分析。首先,利用对称性条件对模型进行简化,得到易于分析的半支柱模型。然后,利用Elastica弹性挠曲理论,分析单轴拉伸下胞体的力学行为和支柱的变形情况,得到弹性模量、泊松比及非线性拉伸应力—应变曲线。同时,分析截面形状和泡沫材料相对密度的影响。文中所得拉伸弹性性能与Zhu等人在压缩情况下的结果相一致,但拉伸变形曲线特征与压缩时明显不同,却与实验曲线一致。     

减振器叠加节流阀片与节流阀开度研究

建立了环形弹性节流阀片的力学模型以及阀片弯曲变形的微分方程,利用边界条件得到了环形弹性节流阀片的弯曲变形曲面通解表达式,然后对通解进行恒等变换,得到了弹性阀片弯曲变形系数(Gr),提出了一种弹性阀片弯曲变形的计算方法,利用系数Gr对节流阀片的弯曲变形进行了分析研究,对叠加阀片的当量厚度进行了探讨,并且对叠加阀片对节流阀的开度影响进行了分析。     

考虑弹性结构时桥式起重机防摇控制系统数学建模方法研究

桥式起重机大车运行在考虑弹性结构情况下,起重机主梁会产生垂向变形和横向变形。传统的双质量两自由度系统模型是把桥式起重机的运行机构假象为刚性结构,而横向变形会对防摇控制数学模型的精确性产生影响。分析横向变形对防摇控制模型的影响,建立桥式起重机三个质量三个自由度串联弹性动力学系统振动模型并基于MATLAB进行仿真对比,得到三质量系统下吊重摆角曲线,随后与传统的双质量系统进行比较,得到摆角误差曲线,进行对比分析可得,三质量系统相比双质量系统提高了模型精度。     

分数阶微分型黏弹性地基上变厚度矩形板的动力响应分析

研究了黏弹性地基上变厚度矩形薄板的动力响应。采用分数阶微分的Kelvin-voigt模型描述地基的黏弹性特征,基于弹性板的基本假设,对于小变形问题,建立了黏弹性地基上变厚度矩形薄板的动力控制微分方程。针对该分数阶变系数偏微分方程,采用Galerkin法和Haar小波配点法进行数值求解。分析了四边简支板的动力响应特性,得到了均布载荷作用下线性模型、抛物线模型板中心挠度曲线,讨论了变厚度矩形板的厚度比、长宽比、分数阶导数的阶数、地基弹簧系数、粘滞系数、水平剪切系数等参数变化对板动力特性的影响。     

筒式减振器叠加节流阀片开度与特性试验

建立环形弹性节流阀片的力学模型,根据弹性力学原理建立弹性阀片弯曲变形的微分方程.利用边界条件得到环形弹性节流阀片的弯曲变形曲面通解表达式,然后对通解进行恒等变换得到节流阀片弯曲变形系数.提出一种弹性阀片弯曲变形精确计算方法.利用弯曲变形系数对节流阀片的弯曲变形进行分析研究,与目前两种计算方法进行比较,并对计算偏差对减振器设计及特性分析影响进行分析.对叠加阀片当量厚度及叠加阀片对节流阀开度的影响进行分析,对减振器在不同叠加阀片下特性进行特性试验,结果表明该研究对减振器阀系参数设计、特性分析具有指导意义.     

二波谐波摩擦传动柔轮弹性变形径向力的研究

本文基于谐波摩擦传动二波模型,对柔轮的弹性变形径向力进行分析研究。通过建立空间的力学模型,推导出了自由边界条件下柔轮弹性变形径向力的表达式,然后又得出了可忽略固定边界影响的长度条件。最后,分析了柔轮弹性变形径向力与其长度,壁厚,半径等参数的关系。     

考虑热力耦合的橡胶减振器阻尼特性

针对橡胶减振器在热力耦合减振过程中的温度和阻尼特性的变化进行分析,引入大应变黏弹性本构模型描述橡胶材料的非线性变形和黏弹性行为。对橡胶材料进行静态试验拟合得到超弹性本构模型系数,进行动态机械分析获得材料的储能模量时程曲线和损耗因子时程曲线并拟合得到Prony级数系数。假设生热率为非弹性变形产生的能量,对模型施加边界条件和热对流边界,基于热力耦合理论对有限元模型进行分析。结果显示:模型中心温度最高,并由中心向边缘逐渐降低;不同频率下的表面温度与试验值较为接近。由于非弹性效应橡胶减振器结构动刚度和损耗因子均有损失。初始耗散能随频率增大而明显增大,随温度升高缓慢减小;最终耗散能对频率和温度变化不敏感,趋于稳定。     

固体颗粒介质成形工艺变形模型研究

介绍了固体颗粒介质成形新工艺,即采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板料进行软模成形的工艺,并阐述了新工艺的优点。自行设计制造了板料成形试验模具与装置,通过成形试验成功试制出子午面为抛物线与锥形两种典型曲面类零件。对成形件外轮廓的测量分析可知,固体颗粒介质成形过程中,自由变形区的形状可用抛物线函数非常精确地表示。通过建立抛物线函数变形模型,推导出两种典型零件成形中压头压入行程与板料最大变形量的函数关系。通过对板材固体颗粒介质成形新工艺进行数值模拟,进一步验证了抛物线函数变形模型。     

新型仿生六足机器人自由步态中足端轨迹规划

设计了一种具有变形关节和轮式足端的新型仿生六足机器人,该机器人具备轮式、爬行、步行等运动模式,有较好的灵活性及环境适应能力。运用矢量法构建了机器人运动学模型,并利用几何关系对模型进行求解。对机器人沿给定的路径执行自由步态时机器人所允许的最大步幅进行了分析。基于不同的地形条件,规划了抛物线和直线-抛物线两种足端轨迹。仿真结果表明,机器人在沿给定的路径执行自由步态时,抛物线和直线-抛物线两种足端轨迹规划方法合理、可行。     

高速摄像技术在微型旋翼机性能测量中的应用

提出了一种测量微型旋翼机桨距角及弹性连杆变形角度的新方法—高速摄像法。这种方法可以准确地测得高速旋转物体的角度,拍摄速度可达15 000帧/s。实验需要处理两个角度——桨距角和弹性连杆变形角度。实验中,首先对拍摄部位进行预处理,然后对微型飞行器在高速旋转时的不同状态进行拍摄,包括从正面拍摄桨距角和从侧面拍摄弹性连杆的变形角度,对拍摄到的图片进行筛选、存储并进行图像处理。图像处理部分是用MATLAB软件进行边缘检测,对比了四种不同的检测方法的效果,最后采用Canny算法。用最小二乘法拟和成直线,得到所需的角度;利用采集电路将角度与电压实时地对应起来,得到了电机电压和桨距角及弹性连杆变形角度的八组关系曲线,并对得到角度的精度进行了分析。实验证明这种方法在微型飞行器高速旋转时信号弱、干扰强、其动态特性难以精确测量情况下,可有效测量微型飞行器的变距角度。     

索支撑柔性结构的动力学分析与控制

根据悬索精确的悬链线解析表达式推导出两端固定时悬索初始长度与拉力之间的关系，从而能够精确而高效地获得悬索对两端节点的拉力，在此基础上应用Newton—Euler法建立了舱索系统的动力学简化模型。针对该柔性结构为一非线性、大滞后、强耦合等特点，提出了一种常规PID控制与模糊PID控制并行结合的Fuzzy—PID复合控制算法来实现馈源轨迹跟踪策略。理论分析和仿真实验结果表明，该控制算法不仅能满足馈源舱轨迹跟踪精度要求，而且具有较强的鲁棒性。     

直齿轮的轮齿变形分析及其快捷计算方法

分析和论证了齿轮轮齿变形快捷计算的材料力学方法及其各种变形的计算公式,提出了修正的轮齿基础变形Weber-Banaschck公式,得到了与ISO非常吻合、不需修正的计算结果。采用无量纲齿形系数,分析了接触、弯曲、剪切、压缩和基础变形等各种变形曲线以及齿对总变形曲线的特点和规律,提出用最小变形δ0、左右端变形δL和δR三参数的抛物线来拟合总变形曲线,不仅有较高的精度,也为齿轮传动误差的变化规律分析和修形曲线优化的简化计算奠定了基础。     

数控加工中加减速控制曲线的研究

在分析了数控系统中直线形、三角函数形、指数形、S形、直线加抛物线形加减速控制曲线的基础上,对这几种控制方法各自的优缺点及适用场合进行了比较,并着重讨论了S曲线加减速算法。     

六足机器人机构优化设计及运动仿真分析

针对多连杆组合机器人驱动复杂性问题,对一种齿轮—连杆组合机构的六足机器人进行优化设计。采用优化算法对腿部各连杆尺度进行了优化分析并进行了运动学仿真,在相同工况下分别对机器人直线行走、曲线行走以及直线—曲线行走的质心轨迹、关节的角速度、角加速度进行分析并对比优化前与优化后实验数据。实验结果表明,六足机器人机构设计符合实际情况,模型优化的合理性与准确性得到进一步验证,进而为以后多足机器人更深入研究奠定基础。     

一种修正的含间隙转动副双弹性层接触力模型

采用现有双弹性层接触力模型计算考虑涂层的含间隙转动副法向接触力时,为保证计算精度需要反复试算来确定合适的离散角度,导致计算过程复杂且耗费时间。针对上述问题,基于Winkler弹性基础模型和Hertz椭圆形压力分布假设推导出了接触力与法向变形量的解析表达式,建立了一种修正的双弹性层接触力模型,避免了对接触角进行离散。通过对比分析解析解和有限元数值解,结果表明修正的双弹性层接触力模型既能保证计算结果准确性又能显著降低计算耗时。     

基于MATLAB的永磁体直线电机的设计

理想面电流模型建立在充分均匀磁化的单块矩形永磁体上,在MATLAB程序语言中根据毕奥一萨伐尔定律公式进行编程,运用符号运算推导出磁体外一点的磁感应强度的微分符号表达式,然后通过数值积分得到矩形永磁体的空间磁场分布数据,并绘制出曲线图.再进一步利用多块矩形永磁体构成简单的直线电机磁场模型,通过编程对通电线圈的受力情况做分析计算,线圈在磁场中的受力变化曲线图通过数值积分的方法得到.通过线圈受力曲线分析,对直线电机工作原理与设计进行初步探讨.     

功率分流四分支轮系建模与承载特性分析

为了准确得到弹性支撑下功率分流四分支轮系的承载特性,建立其力学结构模型,推导出变形协调条件。考虑中心距安装误差、轴交角误差、轴承弹性支撑刚度对轮齿接触轨迹及传递误差曲线的影响会导致时变啮合刚度曲线的变化,进而在轮齿承载接触法的基础上分析了弹性支撑下各误差存在时功率分配的情况。结果表明,弹性支撑刚度条件会导致仿真结果差异较大,弹性支承更符合实际。为四分支传动系统的设计与分析提供参考。     

高速加工中加减速控制的研究

在分别分析了数控系统中直线形、三角函数形、指数形、S形、直线加抛物线形等加减速控制曲线的基础上，对这几种控制方法各自的优缺点及适用场合进行了比较，并着重讨论了S曲线加减速算法。     

考虑构件弹性变形的锻造操作机静刚度分析

在综合考虑液压刚度和构件弹性变形情况下,对操作机末端静刚度进行了分析。该分析方法主要通过把操作机主运动机构在受到载荷情况下产生的弹性变形分解为驱动液压缸的位移和构件的弹性变形,分别考虑两部分对末端刚度的贡献,其中着重解决了多副杆弹性变形对末端刚度的影响,最后借助线性叠加原理得到整机末端刚度模型,从而为机构刚度分析提供了新的思路,为锻造操作机的应用和设计提供了有力的依据。