基于邻接图的变胞机构的矩阵描述及演算

邻接矩阵法可以对杆件的数目变化进行表示和演算,但这种方法对于变胞机构中复合铰链的构态变换及描述铰链的邻接关系变化的情况不完全适用,且矩阵所含信息较少,不能直观地反应机构构态特性. 为此,应用邻接图表示机构的拓扑结构,并提出了描述机构详细信息的铰链邻接矩阵,此矩阵可与初等变换矩阵构造变胞方程,从而实现机构从初始构态到任意构态的矩阵演算. 通过实例验证可得,基于邻接图的矩阵描述及演算方法获得的结果包含直观和全面的机构构态信息,便于计算机辅助分析.     

关于空间机构自由度的讨论

从四杆机构具有灵活性和平面机构任意封闭图形具有3个约束的理论出发，对机构学的自由度公式重新进行了研究。研究结果表明：只要对平面、球面机构自由度的计算公式稍加变化，就可得到空间机构求自由度的新公式，利用这个新公式，既可以求空间机构的自由度，又可以求平面、多环、空间开式链、混合链等机构的自由度。该新公式比传统公式使用方便，在形式和内容上都有实际意义，从而为空间机构自由度的计算提供了可靠的理论计算式。     

平面机构自由度新算法的参数选取原则

要实现平面机构的确定运动,就必须保证机构的自由度数大于零且机构自由度数等于机构的原动件数,因此准确求出平面机构的自由度数至关重要。通过对平面机构在局部自由度、虚约束、多环等一些特殊情形下的自由度求解分析,证明了欧阳富等人提出的平面机构自由度数求解公式的正确性和实用性,并确定了其参数在实际计算中的选取原则。     

柔性变胞机构的拓扑结构表示及构态变换分析

柔性变胞机构是变胞机构的一个新的研究方向,本文给出了柔性变胞机构的定义和柔性变胞机构的组成元素,并给出了柔性变胞机构的结构简图表示方法,提出了柔性变胞机构拓扑结构的邻接拓扑图和邻接矩阵的表示方法。对于柔性变胞机构的构态变换分析,本文提出了一种基于邻接矩阵的运算方法,并通过应用实例验证了该邻接矩阵运算方法对于柔性变胞机构构态变换分析是有效的和正确的。     

完全各向同性解耦2T2R型并联机器人构型综合

为得到完全各向同性解耦并联机器人构型,基于GF集理论提出一种简单而有效的构型综合方法.阐述GF集的基本概念、运算法则以及转动特征存在条件;给出机构输入运动副选择原则和分支设计准则,确保了并联机构运动各向同性及解耦性;根据该构型综合原理,完成2T2R四自由度完全各向同性解耦并联机构型综合,得到大量新构型;针对所综合的一种新型并联解耦机构,基于螺旋理论求得该机构运动输出,通过求解到的雅克比矩阵,验证该机构的完全各向同性,证明了该构型方法的有效性.     

3UPS-1S并联机构的运动学分析

以3UPS-1S机构为研究对象,使用Grubler-Kutzbach自由度公式计算了机构的自由度,通过机器人学及机构学理论确定动、静平台坐标系、旋转矩阵,并根据机构几何关系推导出机构位姿逆解、正解方程,再由位姿方程求导得到雅克比矩阵,从而得到速度逆解、正解方程。分析结果表明：结构调整的3UPS-1S机构满足空间三维转动,且在动平台承受重载时,操作平稳;运动学分析得出机构的位姿正、逆解,速度正、逆解,对此类机构的理论研究很有意义。     

基于位移的钢筋混凝土框架结构整体等效阻尼比模型

现有针对钢筋混凝土框架结构的等效阻尼比公式大多使用简化的单自由度滞回模型等效推导得出,难以充分反映结构的整体非线性滞回特征。按现行抗震规范设计了66个不同层数和跨度的规则钢筋混凝土框架结构,并对其进行单向推覆分析,选出其中主要通过梁铰变形耗能的51个结构进行往复推覆分析,基于等能量耗散原则建立了适用的整体等效阻尼比模型,分析表明,基于该等效阻尼比的结构位移需求预测值总体偏低。为此,进一步通过动力时程分析对其进行修正,采用修正后的整体等效阻尼比模型进行拟静力非线性分析,所得结果与时程分析得到的平均最大位移基本一致,说明该模型具有较好的适用性,可以更好地反映结构整体耗能特性。     

RC框架结构损伤指标研究

为了对地震力下框架结构损伤程度进行定量描述,从框架结构刚度退化入手,提出了构件层次上的损伤指标.借助于构件层次上的损伤指标和线性加权的方法进而建立了整个框架结构的损伤模型.采用建立的框架结构损伤模型对一框架结构在地震力下损伤情况进行了分析,获得了地震力下框架结构损伤发展趋势.本文所提出的损伤模型可以对地震力下框架结构损伤情况进行定量描述,为框架结构损伤评估提供一种新的方法.     

Theory of loop algebra on multi-loop kinematic chains and its application

Based on the mathematic representation of loops of kinematic chains, this paper proposes the " ⊕ " operation of loops and its basic laws and establishes the basic theorem system of the loop algebra of kinematic chains. Then the basis loop set and its determination conditions, and the ways to obtain the crucial perimeter topological graph are presented. Furthermore, the characteristic perimeter topo-logical graph and the characteristic adjacency matrix are also developed. The most important characteristic of this theory is that for a topological graph which is drawn or labeled in any way, both the resulting characteristic perimeter topological graph and the characteristic adjacency matrix obtained through this theory are unique, and each has one-to-one correspondence with its kinematic chain. This character-istic dramatically simplifies the isomorphism identification and establishes a theoretical basis for the numeralization of topological graphs, and paves the way for numeralization and computerization of the structural synthesis and mechanism design further. Finally, this paper also proposes a concise isomorphism identifica-tion method of kinematic chains based on the concept of characteristic adjacency matrix.     

平面机构广义结构公式的探讨

本文提出了一个平面机构结构修正公式。发表于1869年的戚贝契夫平面机构结构公式,由于将所有的高副一律视为单约束副,因而影响了该公式的覆盖率。本文在对各类高副的结构和运动特性进行具体分析的基础上,将高副曲分为两大类型,一类高副和二类高副,并在此基础上建立了平面机构结构修正公式。文中列举了计算实例,证明修正公式比古典结构公式具有更大的覆盖率。     

核电站凝汽器变权重模糊健康度评价方法的研究

核电站凝汽器的健康度评价对设备运行维护具有重要的指导意义。提出了一种变权重模糊健康度评价方法。首先,通过数据机理得到相关的评价参数集,以评价参数作为失效依据,利用隶属度函数对每个评价参数进行状态评分,再利用状态评分计算参数集的模糊关系矩阵;然后,利用熵值法确定评价参数常权重系数,在此基础上,引入基于均衡函数的变权公式,结合变权重矩阵和模糊关系矩阵进行模糊综合评判;最后,得到了其综合健康度。利用该方法对凝汽器进行了健康度评价,结果表明,当设备运行进入异常状态时,可实现对故障的早期预报,提高了核电站凝汽器运行的安全性与可靠性。     

粘弹性阻尼材料的分数导数模型的对比分析

本文对于组成粘弹性阻尼器的粘弹性阻尼材料的力学性能计算，在粘弹性分数导数模型的基础上，分别采用三层不同的剪应弯假设对粘弹性阻尼器的有限元计算公式进行了推导，从而得到的三种不同的粘弹性阻尼器的力学模型，并对单自由度质点系统在El-Centro地震波的作用下，计算了系统及受粘弹性阻尼器控制的加速度，速度和位移响应，且对粘弹性阻尼器采用的三种不同的计算模型，进行了对比计算，为具体应用提供了选择方案。     

Type Synthesis Method for the Translational Decoupled Parallel Mechanism Based on Screw Theory

Coupling is the significant characteristic of parallel mechanism, while it is just the coupling that brings about much difficulty for the configuration design, theoretical analysis and the development of the control system of the parallel mechanism. And recently, the research on the deeoupled parallel mechanism becomes one of the research hot points in the mechanism fields. In this paper, a type synthesis method for the translational decoupled parallel mechanism （TDPM） is proposed based on the screw theory. To achieve the decoupling characteristics of the translational parallel mechanism, the translational decoupled criterion for type synthesis of the branches are presented in this paper. According to this criterion and the realization conditions of rotational degree of freedom of the mechanism proposed former, a large number of branches for the TDPM are obtained. Taking the three degrees of freedom （DOFs） TDPM as an example, the process of type synthesis is discussed in detail. Using this proposed type synthesis method, a serial of translational decoupled parallel mechanisms, including but not limited to all the existing typical 3-DOF TDPMs, are obtained, which identifies the correctness and effective of the method. The contents of this paper provide a reference and possess significant theoretical meanings for the synthesis and development of the novel decoupled parallel mechanisms.     

变自由度机构的分析和应用

本文对传统的机构运动确定性提出了异议。为了区别于多自由度机构，提出了变自由度机构的概念。并通过实例分析了变自由度机构的用途和特点。     

Entirety transformation mechanism and topological-type synthesis for heavy-duty gripping devices

Force closure and stability problems exist in heavy gripping devices. Based on a typical gripping device for forging operations, the workpiece and the gripping device are innovatively considered as a single mechanism in this paper, and its global topological configuration is obtained. The changing element method is used to establish the optimized topology geometry of the gripping device by decreasing the degrees of freedom of the gripping mechanism and improving the force closure performance. Therefore, a new idea for the innovative design of heavy-duty forging gripping devices is provided. As the effect of revolute joint friction on loading capacity of the gripping device cannot be ignored, a unified mechanical equation including friction in terms of the topological adjacency matrix is established to analyze the force closure performance and calculate the loading capacity. The conclusions are provided by experiments.

     

一种2R1T类球面并联机构的瞬时速度分析

对一种2R1T（R表示旋转,T表示平移）的类球面并联机构进行了瞬时速度分析. 由于机构的动平台中心与基座中心始终关于过3个球关节的平面对称,利用几何法很容易获得动平台的位置解,然而机构的瞬时速度的计算则相对复杂,尤其是角速度的计算严重依赖姿态矩阵或完整雅克比矩阵的正确求解,并且计算效率低、容易出错. 为此,采用Riemann对称空间理论方法,从机构子链旋量系的对称性出发,建立各子链关节运动的约束,从而简化机构动平台瞬时速度的计算,机构所有可能的瞬时速度组成了一个线性空间,这个空间的基正好解释了机构的瞬时自由度. 最后,给出算例验证了该方法的正确性和有效性. 通过ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学）软件仿真与理论计算对比,角速度误差控制在-0.004~0.006 rad/s以内,线速度误差控制在-0.01~0.015 mm/s以内,采用对称空间理论方法计算瞬时速度用时5.187 s.     

机械运动网络的结构分析

分析运动链节和回路的自由度与约束．建立运动网络自由度计算法及其结构方程、得出链节具有七个自由度的新概念，讨论了自由度和约束的时空性，形成以运动链为基础的结构分析体系。     

不规则截面钢筋混凝土梁柱单元模型及应用

为了更好地研究钢筋混凝土梁柱结构的非线性力学性能,建立考虑材料非线性和几何非线性耦合的钢筋混凝土梁柱单元模型.基于杆件分析的平截面假设和截面高斯积分法,应用钢筋和混凝土材料本构关系非线性,推导出不规则截面钢筋混凝土梁柱单元的截面刚度矩阵,进而通过虚功原理建立钢筋混凝土梁柱单元切线刚度矩阵;并采用弧长增量迭代法求解非线性方程组,编制不规则截面钢筋混凝土梁柱结构的数值分析程序.对规则和不规则截面钢筋混凝土框架进行了非线性全过程分析,理论分析结果与试验结果比较,吻合较好.表明所建立的钢筋混凝土梁柱单元模型适用于钢筋混凝土梁柱结构的非线性力学分析;由于采用截面高斯积分法,对不规则截面的梁柱结构计算显得十分便捷.     

联合低秩表示和稀疏约束的双层多视角子空间聚类

多视图子空间聚类是处理高维数据的一种聚类方法,通过分别在每个视图上构造邻接矩阵的方法解决聚类问题,但未考虑到低秩表示和稀疏约束的结合在构造邻接矩阵中的重要性. 针对此问题,提出一种联合低秩表示和稀疏约束的双层多视角子空间聚类方法,使其更全面地描述数据本身,从而实现更有效的聚类,并采用ADMM方法来解决每个视图相关的低秩表示和稀疏性约束优化问题. 在多个数据集上的实验表明,其聚类性能比现有的多视角子空间聚类算法好,低秩表示和稀疏约束的结合可以提高聚类的准确性.