变几何桁架机器人动力学分析

本文结合变几何桁架机构的结构特点，对变几何桁架机器人的动力学分析进行了研究，提出了应用Ｋａｎｅ方法建立变几何桁架机器人动力学模型的一般方法，导出了其动力学的显示方程，并给出了一数字实例。     

冗余自由度变几何桁架机器人的轨迹规划

本文对冗余度变几何桁机器人的轨迹规划进行了研究。讨论了采用不同的评价函数,从而改善冗余度机器人的运动特性,并对四重四面体变几何桁架机器人进行了仿真计算。     

基于近似模型辅助智能算法的变截面点阵结构优化设计方法EI北大核心CSCD

桁架类点阵结构具有质量轻、比强度/比刚度高、减振吸能性好,且拓扑构型简单、增材成型可靠性高等优点,被广泛应用于航天器各关键承载部件设计。传统桁架类点阵设计大多囿于等截面设计约束,严重制约了优化设计的寻优潜能,难以满足航天器结构超轻质、高强度的性能要求。为突破传统点阵的等截面形状约束,构建基于显式拓扑描述函数的变截面几何描述模型,实现变截面点阵几何形状的自由描述;采用能量均匀化方法精确计算变截面点阵单胞宏观等效弹性张量,并建立变截面点阵几何描述参数关于其宏观等效弹性张量的近似响应模型;以变截面点阵的几何描述参数为设计变量,材料用量为约束条件,最大体积模量或最大剪切模量为目标函数,建立变截面点阵几何描述参数的优化数学模型,并采用基于近似模型辅助的粒子群优化算法实现上述优化模型的高效求解。数值算例表明,相较于等截面点阵,在相同材料用量下,优化后的变截面点阵的体积模量和剪切模量性能更优。所提方法进一步拓展了桁架类点阵的设计空间,有效提升其力学性能,在航天器结构轻量化设计方面具有应用推广前景。     

桁架动力学形状优化的统一设计变量方法

研究了具有多种约束 ,特别是动力学约束 (频率约束 )作用下的平面桁架形状优化问题。提出一种将两类不同性质的设计变量 (尺寸变量、节点几何坐标变量 )变换为统一形式的无量纲设计变量的方法 ,解决了不同性质变量耦合引起的收敛困难问题 ,并拓展了设计空间。联合运用内点罚函数法、DFP法 (即变尺度法 )和一维搜索技术 (二次插值法 ) ,将约束优化问题转化为无约束序列优化问题 ,得到了满意的优化结果。算例表明本文方法对桁架形状优化的有效性 ,并显示了算法的简洁性和工程设计实用性     

不稳定空间展开折叠桁架结构稳定过程分析

本文以理想桁架节点笛卡尔坐标为未知量,全面建立了复杂不稳定空间展开折叠桁架结构的几何约束方程,并推导出相应的几何约束Jacobi矩阵,建立了线性稳定过程分析的理论与方法,阐明了稳定过程的力学机理,明确提出稳定目标函数,且分析了稳定状态的力学特点,并考虑了几何约束二阶项对稳定过程解的影响。最后,数值算例验证了该方法、程序的正确性与适用性。     

海洋平台周期桁架结构振动特性研究

海洋平台长期处于洋流、台风及地震等恶劣环境中,其减振性能影响到设备运行和人员安全。基于周期导管结构的带隙特性,将海洋平台设计成全周期桁架结构。建立周期桁架结构的有限元分析模型,进行海洋平台周期桁架结构的响应计算,对比了传统桁架结构与周期桁架结构的响应特性,研究周期桁架的几何结构参数对海洋平台结构减振性能的影响规律。结果表明：海洋平台周期桁架结构的减振性能比传统桁架结构的减振性能提高了4.5 dB,带隙范围内的振动得到了显著降低。因此,在减振设计领域,周期结构在海洋平台桁架结构中具有很好的应用前景。     

一种新型球面变胞铰链的设计与实现

针对传统球铰链存在的"一个铰链只能同时连接两个杆件进行运动"的固有缺陷,提出了一种新型的球面变胞铰链(HSMM)的设计.该铰链是被动关节,其主要组成部分是一偏置平行四边形机构与一对组合门铰,它可以同时连接多个杆件,并使这些杆件作球面运动,从而能增大旋转中心附近的关节空间,有利于作业任务的完成.在这种铰链的结构设计基础上,对由该铰链组成的球面六杆变胞机构进行了自由度分析,并描述了此铰链在变几何桁架机器人中的应用前景.     

预应力钢箱高强混凝土组合梁受扭性能全过程分析

为研究预应力钢箱高强混凝土组合梁从加载到破坏受扭全过程的力学性能,把受扭全过程分为开裂前和开裂后两个阶段.基于变角空间桁架理论模型,通过受力平衡方程、几何条件和应力-应变关系等,推导出适用于预应力组合箱梁全过程分析的一系列方程,进而提出了预应力钢箱高强混凝土组合梁全过程分析的简化算法,并利用VB编制了预应力钢箱高强混凝...     

空间桁架大位移问题的有限元分析

本文在Ｔ．Ｌ．坐标下，利用能量原理，同时导出了空间杆元精确的割线刚度矩阵和切线刚度矩阵显式。文中采用几种方法实现了空间桁架大位移分析的几何非线性有限元解法。算例表明，本文导出的两个刚度矩阵可极为有效的分析各类空间桁架的几何非线性问题，且使程序具有极好的调试性     

空间桁架弹性大位移问题的增量有限元理论

本文根据修正的总体Lagrange坐标描述法提出了空间桁架弹性大位移问题的增量有限元分析理论。本文导得的有限元增量刚度矩阵是对称的,精确的。算例表明:采用本文理论可以极为有效地分析各类空间桁架几何非线性问题。     

平稳随机激励下线性随机桁架结构动力响应分析

考虑桁架结构的物理参数、几何尺寸的随机性，利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法，从结构平稳随机响应在频域上的表达式出发，导出了随机桁架结构在平稳随机激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。通过算例考察了结构物理参数和几何尺寸的随机性对结构位移响应均方值和应力响应均方值随机变量随机性的影响，并获得了一些有意义的结论。     

剪切型钢筋混凝土柱抗剪承载力计算的概率模型

现有的钢筋混凝土（RC）柱抗剪承载力计算模型大多属于确定性模型,难以有效考虑几何尺寸、材料特性和外荷载等因素存在的不确定性,导致计算结果的离散性较大,且计算精度和适用性有限。鉴于此,该文结合变角桁架-拱模型和贝叶斯理论,研究建立了剪切型RC柱抗剪承载力计算的概率模型。首先基于变角桁架-拱模型理论,并考虑轴压力对临界斜裂缝倾角的影响,建立了剪切型RC柱抗剪承载力的确定性修正模型;然后考虑主观不确定性和客观不确定性因素的影响,结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）法,建立了剪切型RC柱的概率抗剪承载力计算模型;最后通过与试验数据和现有模型的对比分析,验证了该模型的有效性和实用性。分析结果表明,该模型不仅可以合理描述剪切型RC柱抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准现有确定性计算模型的置信水平,并且可以确定不同置信水平下剪切型RC柱抗剪承载力的特征值。     

变拓扑空间可展桁架多体系统动力学建模与分析

随着空间折叠式桁架可展长度的增大与结构的复杂化,对空间大型展开机构动力学分析的计算规模逐渐增大.为了减少系统的广义坐标个数,该研究取铰的相对坐标为系统的广义坐标,基于单向递推组集方法建立太空望远镜桁架展开过程的动力学模型.利用Jourdain速度变分原理建立了各柔性部件的动力学变分方程,根据各柔性部件之间的运动学递推关...     

张弦梁(桁架)结构两端张拉施工找形方法——分级卸载法

对张弦梁(桁架)结构的找形问题进行了深入研究,根据该类结构的受力特点,提出了分级卸载法,并应用于该类结构两端张拉施工过程的找形分析。该方法无需假定结构零状态几何,而可以一次得到对应于初状态(即预应力态)几何的结构施工放样尺寸(即零状态几何),并通过分级加载对该方法的精度进行了检验。     

船舶动力设备截断式桁架浮筏减振特性研究

为了减小船舶辅机振动的影响，提出一种截断式桁架浮筏结构，把具有带隙特性的截断式正方格栅结构引入船舶动力设备浮筏隔振系统的设计。研究截断式正方格栅结构的带隙特性和局域共振机理，分析截断式桁架筏架的振动传输特性，比较截断式桁架浮筏和传统浮筏隔振系统的隔振性能。研究结果表明：截断式正方格栅具有较好的低频带隙特性，通过调节几何和材料参数可调整桁架浮筏的带隙范围，截断式桁架浮筏隔振系统可比传统浮筏隔振系统的减振性能提高6.3 dB，具有良好的隔振效果。     

点支式幕墙鱼腹式索桁架支承体系动力特性

考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了点支式玻璃幕墙预应力鱼腹式索桁架支承体系非线性振动方程。通过Galerkin方法,将偏微分程转化为常微分方程,并采用L-P法及KBM法对常微分方程进行了求解。结合工程实例讨论分析了温度变化、振幅、外激励等因素对点支式玻璃幕墙预应力鱼腹式索桁架支承体系非线性振动的影响。算例表明,点支式玻璃幕墙预应力鱼腹式索桁架支承体系固有频率随着温度的升高而减小,其非线性振动呈现“硬弹簧”特性。     

平面桁架结构拓扑优化设计的改进智能算法

结构拓扑及形状退火算法(STSA)用于桁架结构拓扑优化设计,其优化特点为注重结构构型的改变而较少考虑结构的力学性能,而针对既定几何构型的桁架结构截面优化,满应力准则法(FSD)具有明显优势,因此,将其引入退火历程改进STSA。提出结构几何构型状态相对稳定判别方法,并以结构构型状态相对稳定作为引入FSD的最佳时机形成杂交算法。算例分析表明：该改进智能算法使寻优搜索过程更为稳定,其表现为搜索效率、鲁棒性和最优解均得以改善。     

具有区间参数的智能桁架结构自振特性分析

研究了具有区间参数压电智能桁架结构的动力特性分析问题,在压电主动杆和被动杆的物理参数和几何尺寸同时为区间变量时,利用区间因子法建立了结构的刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的Rayleigh商表达式出发,利用区间运算推导出结构特征值不确定变量的计算表达式。通过算例分析了不确定性智能桁架结构参数的区间分散性对其动力特性的影响,并获得了一些有意义的结论。     

基于演化算法的带频率约束的桁架结构形状和尺寸优化

具有频率约束的桁架结构形状和尺寸优化设计是一个难度大的非线性动力优化问题。形状和尺寸变量的耦合通常导致收敛困难,而频率约束则使得动力灵敏度分析困难,传统的优化准则法和数学规划法难于求解。将单纯形算法、子空间变维技术、均匀变异有机融入郭涛算法,提出一种混合演化算法,避开繁琐的动力灵敏度分析,简单、有效地求解这类桁架形状和尺寸优化问题。典型的桁架算例验证了算法的有效性和可靠性。     

基于非线性屈曲材料模型的张弦桁架连续倒塌分析

在拉索失效等工况下,张弦桁架连续倒塌时主要破坏形式为压杆的受压屈曲和拉杆的受拉屈服。为考虑受压杆件的屈曲效应,目前分析研究一般采用将每根杆件划分为多个单元并施加初始几何缺陷的方法,分析效率低、耗时长。针对这一问题,在梁柱单元修正混合强化本构模型的基础上,结合梁柱单元非线性屈曲材料模型,提出了张弦桁架连续倒塌快速分析方法,并通过算例验证了材料模型的正确性。利用ANSYS/LS-DYNA编制了所提出材料模型的子程序,基于增量动力分析法,开展了张弦桁架在拉索失效工况下的连续倒塌分析。在此基础上,对三种加强方式的结构进行增量动力分析,研究了加强部分重要杆件对张弦桁架在拉索失效工况下抗连续倒塌能力的影响。开展了张弦桁架连续倒塌易损性研究,综合评估了张弦桁架抗连续倒塌能力。结果表明:快速分析方法比传统分析方法缩短计算耗时39.89%;在加强了部分跨中上弦杆、跨中下弦杆后,张弦桁架的极限承载力最多提高16.67%,达到两种形态所对应的荷载值也均有所提高;基于快速分析方法可有效评估张弦桁架的综合抗连续倒塌能力。