气动软体驱动器的设计

根据人手指外骨骼关节结构,提出硅胶多腔体仿人柔性关节,设计了一种用于手部康复机器人的气动软体驱动器,详细阐述了驱动器的制作流程。采用Abaqus软件对软体驱动器进行有限元仿真,给出不同气压下的仿真图形。仿真结果表明,提出的软体驱动器的理论模型与实验数据基本吻合,相对于其他结构,整体的稳定性,抓取能力更强,为以后仿人柔性机械手的应用提供了支撑。     

用于康复训练的分段式气动软体驱动器

针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器. 通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知. 建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数. 采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器. 特性测试结果表明：分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态.     

基于ABAQUS的压电悬臂梁有限元仿真分析

介绍了压电效应与压电材料相关理论及大型有限元分析软件ABAQUS及其力电耦合场分析功能,采用有限元软件ABAQUS对压电材料悬臂梁进行分析.建立了ABAQUS软件压电悬臂梁实体模型,设定几何尺寸和材料特性参数进行性能仿真,具有很好的通用性.讨论了不同电压下电压-位移变化关系.算例结果表明ABAQUS计算结果同理论解吻合很好,具有较高的精度.     

基于导线径向温度和蠕变的导线弧垂计算方法

输电线路弧垂是线路安全运行的重要指标,针对输电导线温度非均匀分布和蠕变带来的弧垂计算偏差,本文开展了径向温度和蠕变对弧垂计算模型影响程度的研究。首先,基于导线的物理构成和结构特征建立了导线的有限元模型,对不同运行状态下的输电导线进行有限元仿真,分析了不同运行状态下的导线径向温度分布规律;其次,建立了考虑径向温差的导线应力、导线径向热膨胀和蠕变的弧垂计算模型,基于力平衡原理研究了考虑径向温差的导线径向热膨胀、导线应力与伸长量的关系,分析了蠕变与伸长量的关系,并通过伸长量与弧垂的关系函数得到导线弧垂;最后,为了验证该弧垂计算模型的准确性和实用性,本文基于陕西某110 kV实际输电线路进行了验证。结果表明：对于本现场实际运行的导线来说,蠕变对弧垂计算的准确性影响最大,其次是导线径向温差,最后是径向热膨胀;在忽略导线径向温差、径向热膨胀和蠕变时,弧垂计算的误差范围为-45.2%~-30%,最大误差高达45.2%,而本文的优化模型计算误差小于1.1%;当忽略导线径向温差和径向热膨胀时,导线弧垂计算存在误差,且随着径向温差的增大,忽略导线径向温差和径向热膨胀带来的弧垂计算误差也逐渐增大。     

基于ABAQUS的波纹管建模与仿真分析

利用ABAQUS软件对超弹性硅胶材料的波纹管进行建模,并对其内部充气加压模型进行有限元仿真分析.分析了不同波纹管壁厚对加压后的应力、轴向伸长和径向膨胀的影响.仿真结果表明:波纹管波峰处壁厚越厚,对其径向和轴向变形的约束能力越强,在薄壁情况下,加压后波纹管会存在约束不足而导致失稳的情况.该研究为波纹管在气动人工驱动器变形...     

面向草莓抓取的气动四叶片软体抓手研制

农林业中果蔬的自动化采摘需求日趋强烈,末端抓手是实现无损采摘的关键。传统的末端抓手以刚性结构居多,现有的各种柔性抓手也存在抓取力不足、包覆性不佳等缺点。本文以草莓的无损采摘为研究对象,提出将草莓外部轮廓曲线作为设计曲线,设计了一种新型气动四叶片软体抓手。首先,对软体抓手的结构做仿真优化,提出一种安全地附着在目标物表面的设想。然后,在进行草莓表面的最小破坏应力试验的基础上,测试了软体抓手的末端力,验证了其实现无损抓取的可行性。再次,利用动态捕捉技术,研究了软体抓手叶面的弯曲变形规律。最后,选择使用弧线型气体通道的软体抓手进行了草莓抓取测试,结果证明了气动四叶片软体抓手可以实现草莓的无损抓取,抓取成功率达90%,破损率为2%,表明所研制的四叶片软体抓手用于草莓抓取时具有良好的稳定性和实用性,可用于草莓采摘的末端执行器。本研究也可为其他易损果蔬的采摘技术提供理论基础和技术支撑。     

基于草莓轮廓曲线的单指软体采摘抓手设计与优化

针对草莓采摘过程中的无损抓取作业需求,改进传统三指软体抓手的结构,基于草莓外部轮廓曲线设计新型单指软体抓手. 基于Abaqus仿真软件对单指抓手完成结构优化,提升弯曲性能,实现软体抓手的完整包裹效果. 改进制造工艺,有效提升单指抓手的重复使用率和安全性. 利用高速摄像机和动态捕捉技术,分析单指抓手上下端面的弯曲变形规律. 测试草莓表面的最小破坏应力和单指抓手的末端力,验证了无损抓取的可行性. 将单指抓手安装在机械臂上进行草莓抓取测试,在模拟草莓自然生长状态时,抓取成功率为80%,破损率为7.5%. 结果表明,气动单指软体抓手可以实现草莓的无损抓取.     

膨胀石墨的饱和吸附量与微观结构的关系

采用不同的方法测定膨胀石墨对不同油质的饱和吸附量,来探讨膨胀石墨的结构与饱和吸附量的关系.由扫描电镜可知,膨胀石墨具有较大的比表面积,其孔结构是以中、大孔为主;蠕虫石墨的表面结构与其内部结构不同,其内部为典型的片层结构.通过观察石墨内部孔结构特征变化,可以分析膨胀石墨对油的去除效率以及影响因素.     

基于遗传算法的压电扭转驱动器优化布置

针对空间薄壁杆类结构的扭转振动问题，对一薄壁杆上的扭转驱动器位置优化配置进行了研究．采用拉格朗日方程和假设模态法，推导了薄壁杆与驱动器组成的系统的动力学方程，建立了动力学系统的状态空间表达式．将薄壁杆划分为若干个位置单元，选取Grammian可控性作为目标函数，运用遗传算法获得了压电扭转驱动器的最佳配置位置．在最优位置处黏贴压电扭转驱动器，实施闭环控制，得到了薄壁杆自由端角位移前三阶模态的闭环幅频响应．结果表明，采用遗传算法能获得最优位置，在最优位置处实施的闭环控制能有效抑制薄壁杆的扭转振动．     

基于ABAQUS的圆形桥墩模板的数值模拟

针对贵黔高速公路某一圆形桥墩在施工过程中混凝土桥墩模板内力及位移变化情况是否满足现有规范要求的问题,提出了基于ABAQUS的圆形桥墩模板的数值模拟.应用ABAQUS软件进行数值模拟并且进行现场实测,对混凝土桥墩施工时的模板进行了内力与位移的分析,并将得出的内力和位移与实际检测出的数据进行了对比.结果表明,模拟值与实测值吻合较好,证明了该模型具有一定的合理性;模板的环肋和竖肋提高了整个模板的刚度,对模板的变形起到了很好的限制作用.     

子午线轮胎直行和侧滑滚动过程的热力耦合动态分析

轮胎在路面上直行和侧滑滚动是复杂的热力耦合过程,对于深入了解轮胎的力学性能,优化轮胎的承载能力,提高车辆乘坐舒适性等方面都有着重要作用.本文采用有限元分析软件A baqus/Exp lic it对235/65R 14越野车子午线轮胎行驶过程的热力场进行了三维动态耦合分析,得到了轮胎的应力、温度分布以及侧滑力、回正力矩随侧滑角的变化曲线,为轮胎设计提供了参考依据.     

均匀化方法的ABAQUS实现

为了利用通用有限元软件来对复杂的均匀化方程进行便捷求解,从而对具有周期性构造复合材料有效性能进行预测.根据文献[1]提出的热应力方法和边界力方法将均匀化方程转化为通用有限元可以进行计算的形式,通过ABAQUS用户子程序和脚本语言的编写,便捷的实现了均匀化方程的求解,得到了均匀化系数.通过均匀化方程的ABAQUS的便捷求解(包括热应力方法和边界力方法),计算了单向复合材料有效性能,并与细观力学方法进行比较,结果表明两种方法具有一致性和有效性.     

弹性滚子径向变形分析

通过对径向负荷作用下的弹性滚子径向变形的有限元分析和试验结果的研究，分析了弹性滚子破坏的主要原因，提出了弹性滚子径向变形的计算方法，为进一步优化弹性滚子轴承的结构提供了依据。     

黄坛口水电站溢洪道弧形钢闸门更新设计简介

黄坛口水电站于1958年投入运行，历经40余年的运行，其金属结构均已大大超过折旧年限(根据水工金属结构报废标准，大中型电站金属结构的折旧年限为30年)，且锈蚀、老化严重，溢洪道弧门部分关键构件发生变形，存在重大缺陷，已不能满足电站安全运行的要求；历次安检均对此有专门论述．2001年乌溪江水力发电厂委托国家电力公司华东勘测设计研究院对溢洪道弧形工作闸门按现有规程、规范进行重新设计．本文便是对此更新设计的简介。     

环形橡胶径向刚度特性仿真分析

利用ANSYS软件建立了环形橡胶的有限元参数化模型,将对模型仿真所得结果与已有数据进行对比,验证了仿真模型的正确性,实现了环形橡胶径向刚度的快速计算.在此基础上,分析了内外圆柱面半径与轴向长度对环形橡胶简化径向刚度值的影响,研究了环形橡胶的径向刚度特性,确立了在环形橡胶实际设计中需要考虑的要点,为环形橡胶的设计提供了依据.     

基于气动人工肌肉机械手的研究

目前机械手普遍使用气缸,虽然可以实现对操作位置和作用力的有效控制,但是气缸响应速度慢,柔顺性差,不适合应用在医疗和福利领域。用柔性执行器气动人工肌肉为新型执行器构建气动人工肌肉机械手系统,特别是多自由度的平台,是气动方向一项新的研究内容。文章在现有研究工作基础上,对气动机械手系统进行研究,对系统的结构、电气路设计进行了详细描述。机械手系统的可行性与有效性得到了实验的证明。