对结构动力学设计中若干问题的思考

本文分析了结构动力学设计研究的现状及存在的问题，对其中的一些问题进行了思考，并提出了一些看法。这些问题是：设计参数的确定、设计变量的缩减、优化方法的选择、优化设计结果的稳定性与鲁棒性、解决结构动力学实际问题的途径。     

CK1416数控车床整机结合面动力学特性建模与仿真

影响机床动态设计和仿真精度的一个关键技术是在机床动力学建模过程中对结构结合面的处理。本文提出了一种基于试验与参数优化组合的方法，解决了CKl416高速精密数控车床中界面的动力学建模问题。该方法对于机床结构的动态设计和仿真建摸具有普遍适用性。     

机械设计中的非线性动力学和动态设计一些问题

分析了机械系统中非线性动力学的主要特点和动态设计的一些问题,论述了它与振动学科中其他分支学科的关系,提出了一些有兴趣的前沿新课题：包括机械主传动系统中的扭转振动,机构运动弹性动力学,机械结构强度问题、高速机构动态设计方法学等,这些总是不仅有重要的实用价值,而且是非线性动力学与动态设计方法的新发展。     

我国大型工程机械的现状与发展——访工程机械专家郭京波教授

郭京波教授现为石家庄铁道学院机械工程自动化系主任，目前与北京华隧通掘进装备有限公司合作，主要从事盾构机的设计和制造，以及新产品的开发等工作。现研究领域：工程机械、计算机辅助设计、动态设计。曾主研项目及主持项目：盾构机关键技术研究；单臂掘进机的研制及施工技术研究：铁路架桥机关键部件的有限元分析；高速列车受电弓系统动态优化设计等等。近日，就我国工程机械的发展现状问题．郭教授在百忙之中接受了本刊记者的采访。     

基于能量变分形式的频响系统的设计灵敏度分析

复杂结构系统的设计灵敏度分析及其优化是工程结构设计中的重要问题之一。利用连续介质动力学理论，得到基于能量变分法的设计灵敏度方程。以浮筏隔振系统为对象，计算动态频率响应对筏体厚度的灵敏度系数。首先采用有限元分析程序计算得到初始结构和伴随结构的动态响应，然后在后处理过程中，通过数值积分得到对结构位移的设计灵敏度。计算结果表明相对于中心差分法，用伴随变量法计算精度高，且克服了传统方法中需要计算质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵偏导的缺点。     

螺旋锥齿轮动力学研究方法及进展

论述了螺旋锥齿轮动力学研究的三种主要方法，即加载接触分析（LTCA）、解多维非线性方程组的方法，以及加载接触分析与周向振动模型结合的仿真分析方法。介绍了这些方法的优缺点，并提出了研究螺旋锥齿轮动力学的若干关键技术。阐述了实际设计制造工程中螺旋锥齿轮动力学研究的任务。     

基于连续密度变量的结构支撑布局优化设计

支撑布局的优化设计是决定结构设计质量与力学品质的关键因素 ,论文提出了用拓扑优化技术进行支撑布局优化设计的一种方法。为了实现结构动力学性能优化 ,采用拓扑优化方法中的虚拟密度技术 ,将支撑单元布局这一离散变量问题转化为连续变量优化问题。该方法以虚拟密度作为设计变量 ,基于单元刚度矩阵与设计变量的指数对应关系 ,建立了结构固有频率对设计变量的灵敏度计算格式 ,实现了动力学优化。论文给出了支撑布局拓扑优化的实例 ,这些问题对于检验论文中所使用的拓扑优化方法的可行性和结果的可信度有很大帮助 ,同样对于这种方法的推广应用也有很大指导意义。计算结果表明 ,拓扑优化方法不仅能够解决结构布局优化设计问题 ,而且在模型建立合理的情况下 ,也能够有效地对支撑布局进行动力学优化     

基于遗传算法和神经网络算法的吊车结构优化设计与实现

论文综合利用BP神经网络、遗传算法有限元法以及正交试验法对吊车结构系统进行优化研究。利用遗传算法和BP神经网络建立复杂结构系统动态优化的计算模型,该模型可代替系统原来的有限元模型。首先对吊车起重机结构系统进行模态分析及谐响应动力学分析,找出对结构动态特性影响最大的模态频率,再利用灵敏度分析,确定对动态特性较敏感的设计变量作为神经网络的输入变量,并利用正交试验法确定神经网络训练样本,用有限元模型计算出样本点数据,建立反映结构振动特性的人工神经网络模型,最后利用遗传算法对所建立的神经网络模型寻优,得到使结构动态性能最优的设计参数。     

基于有限元分析的机械结构静、动态性能优化设计

论述了变量化设计技术及其在静、动态结构设计中的应用用准静态变量化设计来优化机械结构的刚度和强度;把大件结构分割为的元结构,通过变量化动态优化元结构,提高整机结构的动态特性;准确获取结合面参数,建立整机的有限元模型.     

机构学理论研究进展

综述了机构结构学、运动学、动力学理论研究的进展：机构学研究对象的层次结构；机构设计的一般过程，机构结构单元的划分方式、由结构单元约束和单元之间约束所得到的拓扑结构特征，机械产品创新设计的结构类型综合及其类型优选；机构运动分析方程的结构、生成、维数、求解与机构拓扑结构特征之间的内在联系；确定机构装配构形的代数法（如同伦方法），机构运动尺度综合的代数法（如同伦方法等）及其与优化法的结合，机构尺度类型及其优选问题，动力学分析、响应方程的结构、生成、维数、求解与机构拓扑结构特征和运动学之间的内在联系；广义速率与动力学响应方程的耦合性；机构摆动力、摆动力矩完全平衡的质量矩替代法、动量矩替代法的一般理论，并简述了机构学理论研究的发展趋势。     

冲击载荷下铸造起重机主梁疲劳裂纹扩展寿命研究

铸造起重机是冶金工业中常用起重运输装备,其工况环境恶劣,出现故障引发的事故危害较大,对该类装备进行准确的力学性能及疲劳分析显得非常重要。针对200/63 t四梁四轨双小车铸造起重机,建立其合理的桥架三维模型与动力学模型,基于实际载荷特性及动态参数分析,通过合理的结构简化与边界条件设置,运用Ansys软件对起重机桥架进行瞬态动力学分析。在获取准确的主梁结构危险单元应力动态响应的基础上,结合线弹性断裂力学理论,开展冲击载荷下主梁疲劳裂纹扩展寿命研究,为起重机结构优化与可靠性设计提供理论依据。     

基于遗传算法和神经网络的塔机结构动态优化设计

利用遗传算法和BP神经网络建立复杂结构系统动态优化的计算模型,该模型可代替系统原来的有限元模型,用于振动系统的快速重分析。首先对塔式起重机结构系统进行模态分析及谐响应动力学分析,找出对结构动态特性影响最大的模态频率,再利用灵敏度分析,确定对动态特性较敏感的设计变量作为神经网络的输入变量,并利用正交试验法确定神经网络训练样本,用有限元模型计算出样本点数据,建立反映结构振动特性的人工神经网络模型,最后利用遗传算法对所建立的神经网络模型寻优,得到使结构动态性能最优的设计参数。     

过山车虚拟样机的建模与动态仿真分析

研究基于虚拟样机技术的过山车动力学仿真分析。解决了虚拟样机建模的关键技术问题，例如，过山车轨道和车辆建模、车辆与轨道间的约束，施加摩擦力、根据测控信号自动施加车辆制动力等，建立了过山车系统虚拟样机。利用ADAMS软件对过山车虚拟样机进行动力学仿真分析，研究了运行过程中车辆位置、速度、加速度和受力的变化情况，获得了过山车的各种动态性能，为过山车设计和性能评价提供了一种新手段。     

齿轮系统动力学的理论体系

根据对国内外齿轮系统动力学研究成果的系统总结，阐述齿轮系统动力学理论的基本结构体系，说明齿轮动力学的发展过程；围绕动态激励，模型类型，建模和求２解方法以及齿轮系统的固有特性，动态响应和动力稳定性等介绍齿轮系统动力学所涉及的基本问题，讨论该理论的主要工程应用的基础上，提出了应进一步研究的方向与重点。     

CNC机床结构动态设计方法研究

提出机床结构动态设计基本原则。以某数控弧齿铣齿机为研究对象,应用相关的动态设计原则,通过变量化设计与有限元分析,对该机床进行结构动态设计。结果表明,应用该方法设计的机床结构具有良好的动静态特性。     

仿生微扑翼机构的设计与机电耦合特性研究

根据昆虫扑翼飞行的原理，设计了一种基于昆虫胸腔式结构的静电驱动微扑翼机构。根据驱动机构的物理模型建立了机电耦合系统的非线性动力学模型，应用数值方法研究了系统在常值电压激励下的动态响应；在相空间中分析了系统的非线性动态特性，研究了阻尼和初值对系统动态特性的影响；讨论了系统在正弦激励电压信号下的响应。研究结论对微扑翼驱动机构的设计、制作和应用提供了一定的理论依据，对于其他静电驱动的微机电系统亦有一定的参考价值。     

高压消防水泵磁流体与机械动静态复合密封技术的研究

高压消防水泵动态密封泄漏问题一直困扰着制造商和用户.针对高压消防水泵密封泄漏问题,决定采用磁流体与机械动静态复合密封技术来解决.通过对磁流体密封原理的研究,构建了磁流体密封动力学模型,并对密封压力、磁场以及磁流体齿形密封结构等关键技术参数进行了较为深入的探讨.研究设计了磁流体与机械动静态复合密封结构,并通过实验验证了该...     

国家自然科学基金委员会机械工程学科2012/2013年度结题项目简介

项目负责人：姜洪洲(E-mail：jianghz@hit.edu.cn)依托单位：哈尔滨工业大学项目批准号：509750551．项目简介本项目从设计与控制两方面入手，就六自由度并联机构耦合特性分析、动态各向同性设计、模态空间控制等基础理论及关键技术展开研究。在设计方面，提出了基于频率特性的动态各向同性设计方法，使设计者在设计阶段就能够充分考虑结构参数、质量特性、阻尼特性对系统动态特性的影响，从而为解耦控制的设计留下了充足的发挥空间。在控制方面，提出了基于动压反馈的模态空间控制方法，使得自由度频宽可以独立调整达到或接近各阶模态液压固有频率。该项目成果为提高液压驱动六自由度运动系统频宽、减小自由度间动力学耦合，开发高逼真度动感模拟系统具有重要的指导意义。     

直线压缩机的研究现状与发展

介绍了直线压缩机的结构类型和工作原理，归纳和总结了直线压缩机的结构、动态特性、效能、控制等方面的研究现状和发展趋势；分析了直线压缩机在我国的发展前景，并提出了研究及开发的关键技术。     

6-SPS型并联机床基于动态特性的优化设计

为了从设计着手改善6-SPS型并联机床的动力学特性，依据所建立的该娄并联机床XNZ63的结构动力学模型，求解并分析了其动态特性。讨论了材料参数和截面参数等参数的变化对XNZ63的动态特性的影响规律，并据此对这些参数进行了优化设计。仿真实验结果表明，经过优化设计，XNZ63的动态特性得到了明显改善，为6-SPS型并联机床的优化设计提供了理论依据和方法。