双柔性杆弹塑性碰撞动态子结构方法的研究

针对双柔性杆碰撞问题,考虑杆的弹塑性波传播,推导动力学控制方程,建立动态子结构模型,提出双柔性杆轴向碰撞的动态子结构方法。通过与三维弹塑性动力有限方法的对比表明,该方法的数值计算结果合理、精确,不仅能够计算复杂多变的碰撞力响应和变形响应,而且能够准确计算碰撞弹塑性波的传播,清晰刻画弹塑性波的传播、反射、相互作用等波传播规律。因此,可以作为一种研究多柔性杆弹塑性碰撞响应的有效的数值分析手段。     

双柔性杆弹塑性碰撞动态子结构方法的研究

针对双柔性杆碰撞问题,考虑杆的弹塑性波传播,推导动力学控制方程,建立动态子结构模型,提出双柔性杆轴向碰撞的动态子结构方法。通过与三维弹塑性动力有限方法的对比表明,该方法的数值计算结果合理、精确,不仅能够计算复杂多变的碰撞力响应和变形响应,而且能够准确计算碰撞弹塑性波的传播,清晰刻画弹塑性波的传播、反射、相互作用等波传播规律。因此,可以作为一种研究多柔性杆弹塑性碰撞响应的有效的数值分析手段。     

梁杆碰撞激发瞬态波传播的动态子结构模型

针对梁杆碰撞问题,通过推导物理坐标和模态坐标下的动力学控制方程,采用黏结接触模型和单轴压缩局部接触模型处理碰撞产生的接触约束,提出一种适用于梁杆碰撞激发瞬态波传播研究的动态子结构模型。与理论解的比较表明,该动态子结构模型具有良好的数值收敛性和较高的计算精度。数值计算结果显示,该模型能够有效地分析碰撞激发的杆中轴向波和梁中弯曲波的传播、反射和相互干涉。借助该模型,分别研究轴向波和弯曲波通过碰撞接触约束的传播效应,研究结果表明,柔性构件碰撞的一个显著特征是波传播效应直接影响碰撞力响应,并使碰撞力响应形式变得异常复杂。     

碰撞激发弹粘塑性波传播的动态子结构方法

基于固定界面模态综合法,将柔性结构划分为多个子结构,采用添加-删除技术处理接触约束,建立柔性结构弹粘塑性碰撞动态子结构模型。考虑冲击载荷作用下出现的材料的应变率效应,采用Cowper-Symonds本构关系,推导柔性结构在模态坐标下的碰撞动力学方程,提出柔性结构碰撞弹粘塑性波传播的动态子结构方法,并通过理论证明主模态的存在性和主模态截断的收敛性。运用该方法分析直杆纵向碰撞和简支梁横向碰撞问题,计算结果表明,弹粘塑性波的传播速度,超应力效应,以及超应力幅值逐步衰减等波传播特征,均符合弹粘塑性波的理论特征。同时,通过将碰撞力和弹粘塑性波的数值计算结果与三维动力有限元解进行对比,验证了该方法的数值收敛性和计算碰撞弹粘塑性波传播的有效性。     

动态子结构技术的研究

提出了具有连接子结构的固定界面模态综合法。基于本方法编制了三个子结构的固定界面模态综合法程序。所结算例表明 ,该方法计算量小 ,精确度高 ,可用于复杂耦合系统的动态特性分析。     

铰接连接结构动态响应与强度计算方法

针对使用铰链连接结构的曲柄连杆可动机构,分别建立其刚性多体系统和刚-柔耦合多体系统模型,并在同一运动控制规律下分析柔性构件弹性变形存在与否对运动机构动态响应和约束载荷的影响。对可调机构建立刚-柔耦合模型,对不同速度的系统运动规律下研究构件惯性项和杆件所受约束的载荷-时间关系,分析在同位移关系下惯性项与外力项的变化关系。最后利用多体动力学商业分析软件将多体动力学计算结果作为输入,使用有限元软件实现全运动过程中强度计算分析。     

基于行为动态仿生的产品设计方法研究

为满足产品仿生设计的多样化需求,从工业设计的角度出发,提出行为动态仿生产品设计方法,并应用到植物动态仿生空气净化器设计案例中。研究了行为动态仿生领域中的产品设计方法,确定了自上而下的仿生设计思路和产品仿生材料测试及产品原型可用性测试方法,通过试验确定了产品仿生叶脉形状,并选择了耐用的仿生叶片材料。通过开发产品原型,验证了植物行为动态仿生设计方法应用于空气净化器设计的可行性。     

求解复杂结构系统动态响应的一种方法

提出求解复杂结构系统动响应的一种计算方法。推导了子结构动响应的计算公式,利用静凝聚技术将每个子结构的内部坐标凝聚到界面坐标上,根据界面协调条件,求出界面的物理量,然后回代到各个子结构计算其内部的动响应。通过这样的方法进行综合分析,便于解复杂结构系统的动响应问题。最后给出算例。     

磁流变传动装置动态响应性能研究

根据Bingham粘塑性流体理论和Navier-Stokes方程,通过数值计算对磁流变传动装置的动态响应性能进行讨论,分析磁流变液的瞬态流场变化和流变响应时间及其影响因素,并对传动装置样机的动态响应性能进行测试.研究结果表明,磁流变液瞬间变成Bingham体后,传动装置流场分布发生明显变化;传动装置流变响应时间随工作间隙磁场强度增大而减小,随滑差转速及工作间隙厚度的增大而增大;磁流变传动装置动态响应性能良好,响应时间仅为几十毫秒.为磁流变传动装置的可靠设计和性能分析提供依据.     

压紧机构预装配过程的碰撞响应影响因素分析

物体之间碰撞力的大小可能受到物体间隙、压力大小、初速度等诸多因素的影响,研究这些因素对碰撞力和响应时间的影响,对提高机械产品的性能及使用寿命具有较高的理论价值和实际效益.针对加压装置压紧机构的预装配过程,应用接触单元法和Hertz-damp接触模型,建立了压紧机构预装配碰撞过程的数学模型.分析了模型中的关键参数,建立了...     

含间隙平面连杆机构动态特性研究

采用非线性弹簧接触力和非线性阻尼描述了含间隙运动副副元素的碰撞接触过程,以此为基础建立了含间隙平面连杆机的动力学模型,通过大量的数值仿真,研究了运动副间隙对机构动态特性的影响及副元素的相对运动过程。首次指出了高速运转条件下,运动副副元素由于弹性变形而出现的连续变形接触现象。     

基于ADAMS的递纸机构动态性能分析研究

分析研究了1142型大全张印刷机递纸机构的动态特性,利用Pro/E建立了三维实体模型,应用多体动力学软件ADAMS建立了下摆式递纸机构模型并进行运动学和动力学仿真分析,确定了递纸摆臂的角位移动态响应误差,从而保证纸张定位和交接精度,为递纸机构优化设计提出方法。     

用动态子结构法求结构固有频率的函数逼近解

本文利用精确的动力凝聚，变频变换代替定频变换，按双协调条件建立一个刚度矩阵和质量矩阵含有特征值参数的特征方程。在求解结构的固有频率时，首先研究了特征值与特征值参数的函数关系，并运用切比雪夫多项式逼近此非线性函数；再用牛顿法求解非线性方程，得出其固有频率；最后用本方法计算了两个实例。所得结果同精确解和实验结果进行了比较，误差在工程允许范围之内。     

机构构件工作过程中碰撞的动力学仿真分析

在机构工作过程中,构件之间的碰撞会导致机构发生很大的振动甚至发生构件破损,影响机构的正常工作.使用动力学仿真分析技术,可以得到机构构件之间的动力学分析结果,很大程度上避免因为构件碰撞造成的机构故障.     

多间隙运动副平面连杆机构动态特性研究

采用非线性弹簧力和非线性阻尼描述含间隙运动副元素的碰撞接触过程,以此为基础建立了多间隙运动副平面连杆机构动力学模型;通过数值仿真研究了多间隙运动副对平面连杆机构动态特性的影响,进而讨论了在高速机构设计中应采取的设计方法;并首次指出了高速运转条件下,运动副元素由于弹性变形而存在的连续变形接触现象和多间隙运动副之间的相互影响特性。     

弹性连杆机构灵敏度分析的子结构方法

提出了一处基于子结构综合技术的弹性连杆机构固有频率与振型灵敏度计算方法,该方法能有效地减少计算工作量,并且于分析结构设计参数变化对机构固有频率与振型的影响。     

机械装配动态质量的子结构分析与量化计算

机械装配作为机电产品生产制造的重要工艺,直接影响产品整体动态质量。现有机械装配质量检测分析主要集中在"静态质量",如尺寸协调性与形位公差等,而机械装配本身还具有动态质量,机械装配检测评价只关注其静态质量有失全面。在诠释"机械装配动态质量"的概念之后,基于子结构分析方法明确界定了机械装配动态传递特性函数关系,并采用本征值分析方法讨论了机械装配工艺对装配子结构部件和装配件系统的动态传递特性的影响作用。进而采用测量的频率响应函数(frequency response function,FRF)计算机械装配比率矩阵的本征值,并用其均值对机械装配动态质量进行量化计算。基于两部件机械装配的"二级子结构"集总参数模型和应用实例模型,检验了相关分析结论和所建立的量化计算方法。研究结果有助于完善现有机械装配质量检测评价技术理论。     

动态载荷激励下的床身结构动力学响应

考虑到数控加工系统的振动及噪声问题,建立了数控机床床身的参数化有限元模型,在模态分析基础上计算固有频率与振动幅值。以简谐力作为动态激振载荷,在350-800Hz频率段进行扫频计算,获得了位移—频率和应力—频率曲线,确定了各阶共振频率点的响应幅值,谐振响应结果表明第2阶模态频率对床身的危害性较大。采用Full方法(完全法)对床身进行瞬态动力学分析,计算出了时域下的位移和加速度响应曲线,分析了机床启动阶段冲击载荷对床身的激励影响。在参数化建模基础上实现了床身结构动力学优化,使其动力学性能得到有效改进,有利于数控机床的高速化发展。     

一种改进的基于响应耦合子结构法的刀尖点频响函数预测方法

针对现有的基于响应耦合子结构法(RCSA)的刀尖点频响函数预测方法需要辨识主轴-刀柄、刀柄-刀具结合面参数以及需要自制刀柄模型等引起的预测误差和预测过程复杂等问题,提出一种改进的基于RCSA的铣刀刀尖点频响函数预测方法。该方法首先改进已有的子结构划分方法,将机床-主轴-刀柄-刀具系统划分为机床-主轴-刀柄-部分刀杆、剩余刀杆和刀齿三个子结构;然后改进主轴-刀柄处转动频响函数的计算方法,通过铣刀的模态锤击实验采用反向RCSA和有限差分法计算机床-主轴-刀柄-部分刀杆结构的转动频响函数,并基于Euler梁模型计算出剩余刀杆、刀齿子结构的频响函数;最后将三个子结构的频响函数耦合确定刀尖点的预测频响函数。以一立式加工中心为研究对象,应用所提出的方法对铣刀刀尖点的频响函数进行了预测,并与其实测频响函数进行对比。对比结果表明：刀尖点的预测频响函数与实测频响函数符合程度较高,其预测、实测前三阶固有频率之间的误差在6.9%以内,所提出的方法可行有效、简单方便,且可直接基于铣刀的模态实验计算主轴-刀柄的频响函数,避免了相关结合面参数的辨识和刀柄模型的制作。