椭圆柔性铰链的计算与分析

基于材料力学中的变截面梁的弯曲理论,通过引入椭圆离心角作为积分变量,直观地得到了椭圆型柔性铰链的柔度计算的积分公式.通过定义中间参数,推导出了较为简洁的解析计算公式,从而避免了费时的数值积分.分别分析了切口几何形状、尺寸以及最小厚度与铰链的柔度之间的关系.用有限元分析软件ANSYS分析了多个不同尺寸的椭圆柔性铰链.有限元方法分析结果与此解析计算公式的计算结果吻合得很好,说明了此解析计算公式的正确性.     

典型柔性铰链柔度性能的计算与分析

以结构力学中卡氏第二定理为理论基础,通过引入恰当的积分变量,建立了计算一般单边柔性铰链柔度性能的统一数学模型,并用推导的解析式计算了单边直圆、单边抛物线和单边正割曲线形柔性铰链的柔度性能,利用有限元方法对柔性铰链的柔度解析式进行校验,结果表明有限元与封闭形式近似解的相对误差小于9%,通过定义柔度比函数,分析了柔性铰链结构参数对其柔度性能的影响关系,并比较了这几种柔性铰链的柔度性能,为柔性铰链的工程设计提供了理论依据。     

柔性铰链的设计计算

推导出了一般柔性铰链的系列设计计算公式和直圆柔性铰链的系列设计计算公式。计算公式是精确的推导结果,且在表达上较为简洁,有利于柔性铰链刚度(柔度)的计算和分析。与迄今沿用的J. M. Paros的柔性铰链设计计算公式进行了计算比较,说明了设计计算公式的简洁性、准确性和全面性。尤其是对常用的直圆柔性铰链的系列设计计算公式,更突出其既精确又简单的特点。同时指出了柔性铰链设计计算中应当注意的问题。     

典型柔性铰链回转精度性能计算与分析

针对柔性铰链转动中心偏移引起的误差,推导了柔性铰链回转精度计算的数学模型,以力学卡氏第二定理和微积分为理论基础,通过建立恰当的坐标系,推导出典型柔性铰链转动中心精度的统一解析形式,并用推导的解析式计算了单边直圆、单边抛物线和单边正割曲线形柔性铰链的转动精度．利用有限元方法对柔性铰链的转动中心的柔度解析式进行校验,结果表明有限元与闭环解析式的偏差小于9％;通过定义转动中心的柔度比函数,分析了柔性铰链的结构参数对其转动精度的影响,并比较了这几种柔性铰链的转动精度性能,为柔性铰链的工程设计提供了理论依据．     

新型柔性铰链的柔度计算

在力或力矩作用下,柔性铰链将会产生相应的微弹性变形,其柔度性能是表征载荷与形变关系的量度,直接影响着柔性铰链的运动精度和综合性能.目前柔性铰链的设计一般基于繁琐的数值积分方法和有限元技术来计算柔性铰链的性能指标.在提出一种新型柔性铰链的基础上,基于弹性静力学基本公式和微积分理论,推导出一种新型柔性铰链的柔度计算公式,为新型柔性铰链的设计提供了理论依据;严格推导出柔性铰链中心轴线上任意位置的变形公式,实现了柔性铰链的精确设计计算.采用ANSYS软件对理论公式的准确性进行验证,两种结果十分吻合.     

三自由度θ_Xθ_YZ柔性机构的柔度分析与计算

针对目前具有三自由度X YθθZ变形特点的柔性机构缺少定量理论分析的情况,以基于直角柔性铰链的三自由度X YθθZ柔性机构为对象,提出了一种整体柔度公式的分析建模方法,推导出整体柔度矩阵中各柔度单元的闭环解析公式,并利用有限元和实验的方法对柔度公式进行校验。结果表明,有限元法和实验方法与闭环解析式结果基本一致。借助于闭环解析公式,分析了柔性铰链结构参数对机构柔度性能的影响关系。整体柔度公式为三自由度X YθθZ柔性机构的设计与分析提供了有效准确的理论方法,对柔性机构在微纳制造装备等工程中应用具有较大的实际意义。     

单边直圆柔性铰链转动刚度的精确计算公式

柔性铰链无摩擦、无回退空程,在众多领域得到应用.单边直圆柔性铰链在要求结构尽可能紧凑的柔性铰链机构中被采纳.通过力学的分析和微积分的推导,得到了单边直圆柔性铰链转动柔度(刚度)的解析计算公式.验证了解析计算公式的准确性,并分析了现有公式的不足.给出的解析计算公式既简洁又精确,有利于单边直圆柔性铰链及其机构的计算、分析和优化.     

新型单边复和型柔性铰链的柔度计算及其性能分析

 提出了一种新型柔性铰链——单边直圆导角复合柔性铰链,以卡氏第二定理为理论基础,推导了单边直圆导角复合型柔性铰链的柔度计算式．利用所得结果对实例进行柔度的理论计算,同时对其作限元分析,通过结果对比,验证了柔度计算式的正确性．同时对单边直圆导角复合柔性铰链的性能进行分析,分析了结构参数对其柔度性能的影响,通过与双边直圆导角复合柔性铰链比较,得出了单边直圆导角复合柔性铰链的转动能力、对载荷的敏感性均优于双边直圆导角复合柔性铰链,为柔性铰链在结构紧凑、大位移场合的工程应用提供了新的思路．     

新型单边直圆椭圆混合柔性铰链的柔度计算及其性能分析

柔性铰链在微机电领域得到了日益广泛的应用。该文提出了一种新型柔性铰链:单边直圆椭圆混合型柔性铰链,以卡氏第二定理为理论基础,推导了单边直圆椭圆混合柔性铰链的柔度计算式。采用所得计算式对一组实例进行柔度计算,同时对其进行有限元分析,通过对比分析,验证了计算式的正确性。借助于推得的计算式,分析了单边直圆椭圆混合柔性铰链的各结构参数对其柔度的影响。通过与双边直圆椭圆混合柔性铰链对比分析,得出了单边直圆椭圆混合柔性铰链的转动能力、对载荷的敏感性均优于双边直圆椭圆混合柔性铰链,综上所述,单边混合柔性铰链的提出为柔性铰链在结构紧凑、大位移场合的工程应用提供了新的思路。     

双轴椭圆柔性铰链的设计计算

利用矩阵论、能量法、卡氏第二定理和微积分的知识推导出了双轴椭圆柔性铰链设计计算公式,并用有限元分析方法对所推导的公式进行了验证。实际应用和ANSYS软件分析的结果表明了所推导的双轴椭圆柔性铰链的柔度计算公式是正确的,是可以用于实际双轴椭圆柔性铰链的设计计算的。     

LET柔性铰链的等效刚度分析及其参数优化

分析了表示LET柔性铰链转动能力的扭转等效刚度,为确保铰链的转动精度提出了拉压等效刚度的概念并推导出其计算公式。以LET柔性铰链的结构参数为设计变量,提高转动能力和转动精度为目标,建立了铰链的优化模型;采用模拟退火法实现了LET柔性铰链的参数优化,并对优化前后铰链的转动性能进行了分析比较。结果表明,优化后铰链的转动能力和转动精度比优化前都有了明显提高。     

考虑水化热粘弹性应力影响的超长结构设计计算与分析

超长结构因水化热与日光曝晒的环境影响,在结构的受力构件内产生不均匀的变形,当边界支座受到强烈约束时,可使结构产生随混凝土硬化龄期变化的附加内力。按照设计规范的技术发展水平,计算考虑水化热对结构的影响有很大的难度,当结构形状较复杂时尤为如此。以此为研究重点,采用粘弹性有限元数值分析方法,摸拟了水化热对超长结构的影响,可以得到结构使用前的应力状态和对承载力的影响,直接判断混凝土控制截面处是否存在开裂及发生破坏,在设计和施工中得到控制和避免。     

长寿命斯特林制冷机用板弹簧的疲劳加速试验装置设计

介绍了一台专门用于长寿命斯特林制冷机板弹簧的疲劳寿命试验的疲劳加速试验装置的设计,其中包括疲劳加速实验理论依据,装置的设计方案考虑,装置组成及主要技术指标。     

用Rayleigh-Ritz法求含裂纹偏心柱的弹性挠度

本文采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ能量变分法,计算分析了两端铰支含裂纹偏心受压柱的弹性挠度,其中重点研究了裂纹对最大挠度的影响。首先选取三角函数级数作为柱挠度的试函数;然后分别计算弹性体系的弯曲变形能和裂纹引起的变形能增量及外力势能,进而得到体系的总势能;最终根据势能驻值条件确定挠度系数,从而得到一个在裂纹截面满足变形协调条件的挠度级数解。文中还以含Ⅰ型裂纹箱形截面偏心柱为例,具体地应用上述解分析了裂纹对柱最大挠度的影响。数值结果表明,用上述级数解的首项进行工程近似计算具有良好的精度。