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。     

连续梁桥横向抗震挡块简化分析方法研究

地震作用下,经过合理设计的挡块对桥梁上部结构具有很好的限位作用。《公路桥梁抗震设计细则》仅在构造措施中要求设置挡块,但未明确其具体设计方法。为简化挡块设计过程,提高计算效率,对连续梁桥计算模型的简化方法进行研究,并通过简化模型的动力特性与有限元模型对比,验证了其简化的合理性;对简化分析中需考虑的参与振型进行了研究,结果表明,规则桥梁仅需考虑横向平动振型就可基本满足工程精度要求;相较于美国规范和日本规范的计算方法,简化方法基本介于两者之间说明了计算结果的可靠性,且由于考虑了结构自身动力特性的影响,计算的挡块地震力随着墩高的增大而减小,计算结果更为合理。     

倾斜转子-滑动轴承系统周期解稳定性研究

摘　要：针对倾斜转子-滑动轴承系统的周期解稳定性问题,考虑倾斜状态下滑动轴承径向载荷的变化,基于有限元法建立了系统的动力学方程。使用Newmark方法仿真得到了倾斜转子-轴承系统的动力学响应,并分析了倾斜角度变化对转子周期解失稳阈速和失稳区宽度的影响。仿真结果表明,转子倾斜角度增大会导致转子失稳阈速减小,失稳宽度增大,但对周期解失稳区域上边界影响不大。倾斜转子的升速实验验证了仿真结果。     

非规则梁桥横桥向地震碰撞反应分析

针对连续梁桥在横桥向地震作用下梁体与抗震挡之间的碰撞现象,建立了考虑支座非线性和墩柱弹塑性的碰撞模型。在此基础上,应用非线性时程方法分析了横桥向地震作用下非规则梁桥梁体与抗震挡之间的碰撞对结构横桥向地震反应的影响,探讨了减轻碰撞和限制相对位移的措施和方法。研究结果表明:梁体与抗震挡块间的碰撞不仅产生很大的撞击力,还会导致桥墩的地震需求增大,对结构抗震不利。通过在抗震挡内侧安装橡胶缓冲垫,可以极大地减小梁体与抗震挡之间的碰撞力,同时减小矮墩区桥墩的墩顶横向位移和墩底塑性转角,不显著增加高墩区桥墩的墩顶位移和墩底塑性转角。     

履带车辆紧急制动动力学仿真分析

摘 要：基于虚拟样机技术,用ADAMS/ATV模块建立了某型履带车辆的紧急制动动力学模型。通过实车的行驶试验和紧急制动试验对模型进行了VV&;A验证,结果表明所建动力学模型在反映履带车辆行驶及紧急制动动力学行为方面能够满足工程分析的需要。将其作为分析平台,对履带车辆进行了紧急制动动力学仿真分析,分析了3-6档平均车速下紧急制动的动力学响应;并通过紧急制动仿真实验得到了履带车辆的制动特性图。     

波轮式全自动洗衣机刚柔耦合模型的建立

摘要：刚柔耦合模型是波轮式全自动洗衣机结构设计的基础。为建立这一模型,首先在ANSYS中建立了盛水桶的有限元模型并进行模态分析,进而通过与实验结果的对比验证了有限元模型的正确性。采用修正的Craig-Bampton模态对盛水桶进行动力学建模,并与刚性模型进行耦合,推导得到系统整体的刚柔耦合模型。最后,采用 方法求解系统DAE方程组,得到了脱水过程中盛水桶的变形信息与载荷信息。将载荷信息反馈给ANSYS进行分析,其计算结果与本文结果进行了对比,验证了本文模型的有效性。     

基于载弹状态的车载双联装平台横向稳定性分析

转向阶段的稳定性和安全性是车载双联装导弹发射平台研究的关键问题。以中远程导弹的车载双联装发射平台为研究对象,开展了横向稳定性研究;建立了适用于横向稳定性分析的刚柔耦合动力学模型,对比了刚柔耦合动力学模型的数值计算结果与实车试验结果,验证了模型的正确性。基于此模型,分析了不同载弹状态对发射平台横向稳定性的影响规律,给出了不同载弹状态下发射平台的安全转向速度,为车载双联装发射平台的系统设计和优化提供了理论参考。     

挡块对斜拉桥横向抗震体系的影响

为探讨挡块限位装置对斜拉桥横向抗震体系的影响,以宁波大榭二桥为工程背景,采用非线性时程法分析比较了三种状况下斜拉桥的结构地震响应,即不考虑挡块的作用、考虑挡块的影响、挡块破坏后的效应等三种情况。研究表明：梁体与挡块的碰撞效应有利于改善斜拉桥在地震作用下的横向受力,降低控制横向设计的锚墩的响应需求;而挡块的破坏则会导致梁体侧向过大的位移,带来结构稳定和疲劳方面的隐患;通过在边墩和锚墩设置粘滞阻尼器可以改善结构的受力、限制梁体的侧移并使支座免于破坏,但增加了设计困难和建设造价,而设置足够强度的挡块值得推荐。     

转子-滑动轴承系统动力学相似性研究

针对转子-滑动轴承系统缩比模型与原型是否满足动力学相似的问题,采用量纲分析法建立了考虑陀螺力矩和滑动轴承非线性油膜力的转子-轴承系统相似准则,确立了模型与原型各物理量相似比。理论研究表明,通过采用模化转子滑动轴承静载荷补偿措施,可使转子-轴承系统满足动力学相似要求。补偿处理后的模型和原型转子系统的临界转速、失稳转速、不平衡响应均具有相似性。并通过算例对比分析转子几何比、材料密度模化比和弹性模量模化比对轴系不平衡响应特性相似性的影响规律,验证了所推导的转子动力学相似准则的正确性。     

新型往复式抛光机磨头创新设计及动力学分析

为了研究大规格瓷砖加工设备,提出一种新型往复式抛光机磨头。从结构原理上继承了摆动式抛光磨头的优势,弥补了存在的缺陷,达到了加工大规格瓷砖的要求。以新型往复式抛光磨头磨块座系统为研究对象,建立力学和动力学模型。得出磨块座系统中动点的运动轨迹是沿着y方向的直线运动,同时分析得出磨块质量小于其他（除磨块以外）质量可以保证新型磨头的结构稳定性。     

惯性平台内、外框架结构系统的动力响应分析

应用有限元数值计算方法,对某型号惯性平台内、外框架结构系统进行了动力响应分析,得到了结构系统在承受正弦周期载荷时的响应曲线、谐振频率、谐振频率点的振型及最大振幅,建立了平台内、外框架结构系统(外框架→内框架→台体)各部分响应的传递关系。通过分析计算,对如何提高结构系统的动态性能提出了方法和建议,为今后型号的改进和设计奠定了基础。     

惯性稳定平台建模及振动传递率分析

根据对称性,在任意一个自由度方向将惯性稳定平台简化为单自由度系统。根据动力学原理,建立了惯性稳定平台的驱动模型和数学模型。万向环和柔性支撑组合使用让惯性稳定平台系统结构紧凑,对线振动不敏感,能抑制部分角振动。转动惯量比较小时,驱动力矩主要由控制带宽决定。依据数学模型推导出振动传递率和惯性稳定平台系统扭转固有频率以及环境振动角频率之间的关系,惯性稳定平台系统结构上对大于6Hz的环境角扰动能够起到隔振作用。惯性稳定平台在两个自由度方向的闭环控制带宽都达到了100Hz,但系统闭环后的隔振效果有待进一步研究。     

Dynamic analysis of 6-SPS parallel mechanism

This paper presents the kinematics and inverse dynamic analysis of a 6-SPS parallel mechanism based on the principle of Kane. The parameters of orientation and Euler angles of the moving platform are adopted as generalized coordinate. The gravity and inertial forces of all links and moving platform are considered in the mathematical model of inverse dynamics. Both kinematics and inverse dynamics equations are derived. Driving forces–time relation is derived form inverse dynamics model. The approach is verified by simulation results, which are consistent with the planned trajectory and kinematics parameters.     

Non-Exchangeable Error Compensation for Strapdown Inertial Navigation System in High Dynamic Environment

Strapdown non-exchangeable error compensation technology in high dynamic environment is one of the key technologies of strapdown inertial navigation system. Mathematical platform is used in strapdown inertial navigation system instead of physical platform in traditional platform inertial navigation system, which improves reliability and reduces cost and volume of system. The maximum error source of attitude matrix solution is the non-exchangeable error of rotation due to the non-exchangeable of finite rotation of rigid bodies. The rotation non-exchangeable error reaches the maximum in coning motion, although it can be reduced by shortening the correction period and increasing the real-time calculation. The equivalent rotation vector method is used to modify the attitude to reduce the coning error in this paper. Simulation experiments show that the equivalent rotation vector method can effectively suppress the non-exchangeable error and improve the accuracy of attitude calculation.     

惯性载荷对螺旋锥齿轮动态啮合特性的影响研究

根据动力学原理和Lagrange乘子约束,考虑惯性载荷对螺旋锥齿轮动态啮合分析的影响,提出一种新的有限元分析模型,分析惯性载荷对螺旋锥齿轮动态啮合特性的影响规律。计算结果表明,随着惯性载荷增大,齿面接触力也随之增大;惯性载荷对于啮合区宽度、齿面接触应力及最大应力位置均有影响。因此,惯性载荷对于螺旋锥齿轮动态啮合分析是必须考虑的因素。     

精稳控制系统与跟踪架运动耦合问题的分离

精密稳定控制系统控制对象是可见电视光路中安装在跟踪架上的可控反射镜，跟踪架的运动将对反射镜的运动产生耦合作用。根据坐标转换主光电平台摄像记录系统的光路结构，提出了复合运动关系新的解耦方法，试验证明，该方法有效地分离了跟踪架的耦合作用，开拓了运动关系分离的新思路。     

具有双稳态特性的永磁惯性开关

为了提高惯性开关的双稳态特性和可靠性,笔者利用永磁力与磁体间距的非线性关系,设计了一种平行梁支撑结构的永磁式微型惯性开关,建立了永磁力、阻尼力、惯性力、弹性力及触点碰撞力等多力耦合作用下的开关动力学模型仿真与实验结果表明,在非线性永磁力作用下开关具有良好的阂值特性和闭合接触可靠性．采用离心机对开关样机进行初步测试,得到开关的平均闭合阀值为51．6g（g为重力加速度）,与设计值50g的偏差仅为3．2％,闭合后断开阀值分别为7．5g,9．0g和27．0g,显示了开关良好的阀值特性,验证了永磁体应用于惯性开关的可行性．通过改变设计参数可以设计具有不同阀值的加速度开关．     

弹丸惯性卡膛冲击问题动力学研究

基于弹塑性有限元接触理论对弹丸惯性卡膛过程进行了理论分析,建立了弹丸惯性卡膛过程的有限元模型.对弹丸在1 m/s -4 m/s卡膛速度下的惯性卡膛过程进行了分析计算,明确了卡膛过程中弹带的弹塑性形变规律和弹丸的动力学响应,并通过计算分析了摩擦系数对卡膛过程计算结果的影响.     

单缸发动机偏心滑块平衡机构的研究与应用

单缸发动机广泛应用于摩托车、园林作业机等机械,由发动机引起的振动是影响机器性能的一个主要因素。文章运用运动学和动力学知识对一种新型的单缸发动机平衡机构——偏心滑块平衡机构进行理论分析,推导出不平衡惯性力和惯性力矩与设计参数间的关系,并提出了偏心滑块平衡机构的设计准则,研究成果应用于某园林发动机上,实验验证了理论分析和设计的正确性。     

激光陀螺捷联惯导系统减振功率谱分析

应用多体系统传递矩阵法,推导了激光陀螺捷联惯导减振系统各元件的传递方程和传递矩阵,建立了相应的多体系统动力学模型,获得了系统总传递方程、总传递矩阵和响应的功率谱密度.分别应用文中方法和通常振动分析方法,获得了随机输入条件下激光陀螺捷联惯导减振系统动态响应的功率谱密度,仿真结果对比表明了文中方法的有效性.文中方法无需建立系统总体动力学方程,计算速度快、建模灵活,为激光陀螺捷联惯导系统减振设计提供了新的技术手段.