基于响应面法的数控磨床立柱热特性有限元模型修正

提出基于数控磨床立柱热变形检测与有限元模型分析相结合的一种有限元模型修正方法。将数控磨床立柱热特性位移误差与热载荷参数之间的隐形关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化,提高有限元模型准确度。对数控磨床立柱有限元模型修正的结果表明,基于响应面模型的数控磨床立柱热特性有限元模型修正方法可以快速有效地修正模型,且修正结果精度高。     

随机-区间混合参数桁架结构有限元分析方法研究

以随机-区间混合参数桁架结构为对象,研究了其在随机力作用下的有限元分析方法。利用随机因子法和区间因子法,建立了结构中随机参数和区间参数同时存在时的有限元方程;利用代数综合法推导出结构位移响应均值、方差的计算表达式。最后通过算例分析了结构物理参数、几何参数和外载荷为随机变量或区间变量时对结构位移和应力响应的影响,并验证了模型和方法的合理性与可行性。     

随机参数压电智能梁结构的动态特性分析

针对压电智能梁结构，采用6个位移自由度、2个电自由度的有限元模型，利用Hamilton原理推导了结构的动力学方程。基于随机因子法分析了随机参数压电智能梁结构的动态特性；从结构振动的Rayleigh商出发，利用代数综合法推导出结构固有频率随机变量数字特征的计算表达式。以智能悬臂梁为例，分别利用文中的方法和Monte arlo数值模拟法对其动态特性进行了计算和比较。结果表明，随机因子法是处理智能结构随机性的一种比较方便、实用而精确的方法。     

电活性聚合物薄膜柔性结构的动态特性分析与实验

针对用电活性聚合物(EAP)薄膜制造柔性智能器件提出的理论模型和性能要求,采用一种铁电高分子聚合物薄膜制作了柔性结构器件,建立了它的动力学方程、振动行为模型及其机电性能描述。研究了预张力-抗弯刚度、驱动电压、器件几何参数对柔性薄膜器件性能的影响。提出了柔性薄膜器件在预张力和抗弯刚度共同作用下的振动行为模型及其特征化描述,用数值模拟和有限元仿真研究了杨氏模量及预张力-刚度比对柔性薄膜结构振动行为的影响,基于有限元模型与激光多普勒技术模拟和实测了EAP薄膜柔性结构的模态振型。此外,基于压电激励-激光拾振方法研究了驱动电压及器件几何尺寸对EAP薄膜柔性结构动态响应特性的影响。实验结果验证了激光多普勒技术用于EAP薄膜智能器件测试的有效性,揭示了EAP薄膜柔性结构器件的工作机理及动态性能,1V驱动电压可产生精密位移21.6nm。本文为研究EAP薄膜器件提供了理论基础和实验依据。     

基于随机场理论的结构不确定性表征与量化

考虑结构参数的随机不确定性和空间关联性,提出一种基于随机场理论的超参数模型来表征结构参数的不确定性。采用高斯随机场描述结构参数的不确定性,通过Karhunen-Loeve展开将高斯随机场模型离散化为结构参数的随机变量,以此为有限元模型的输入参数,在MATLAB中计算结构的固有频率作为输出响应,应用核密度估计方法分析结构的固有频率的概率分布密度函数,并利用最大似然估计量化模型参数,验证方法的有效性和模型的适用性。     

基于数字图像相关的粘接界面内聚力模型参数反演识别

胶接装配具有结构简单、质量小、尺寸小、工艺性好等优点，但脱胶破坏等界面失效形式的出现对胶接结构的使用提出了挑战。内聚力模型可以有效表征粘接界面的损伤失效过程，其参数的准确获取对粘接结构的可靠性分析和设计具有重要意义。文中提出了一种基于数字图像相关技术、有限元模拟计算和智能优化算法相结合的内聚力模型参数反演识别方法。首先，采用数字图像相关技术获取双悬臂梁试件在拉伸断裂过程中的粘接区域位移场；其次，基于双线性内聚力模型，建立双悬臂梁试件拉伸断裂的有限元模型，并仿真获得双悬臂梁试件粘接界面开裂过程的位移场信息；最后，采用人工鱼群优化算法迭代试算双线性内聚力模型参数，直至有限元仿真的位移场与数字图像相关技术获取的位移场之间的误差最小。     

基于响应面法的数控机床主轴系统热特性有限元模型修正

提出一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法。将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控螺纹磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果精度较高。     

两自由度可控连杆机构系统机电耦联动态方程及其响应

针对控制电动机转子偏心时不均匀气隙磁场,分析其实际运行状态的机电耦合关系,建立以电机横振、扭振为节点位移的伺服电机单元,应用有限单元法建立含电机电磁参数和弹性连杆机构结构参数的系统非线性机电耦合动力学模型.通过对算例的数值计算,得出系统弹性振动固有频率和弹性位移响应随时间的变化曲线.结果表明,电机对机构弹性位移的影响不可忽视.文中的工作为此类系统进行动态优化设计提供一定理论依据,也为研究此系统动态特性打下一定的基础.     

交通荷载作用下桥梁结构参数识别方法

应用动力节点加载法,将作用在桥梁上的交通荷载转化为等效节点荷载,再用两步构造法识别结构物理参数.第1步,用Newmark-β方法变换结构运动方程,并用结构的加速度响应求得变换空间内的位移、速度和加速度响应;第2步,基于最小二乘原理,构造出变换空间内求解结构参数的递推式,进行结构物理参数识别.数值模拟结果表明,在交通荷载作用下,该方法能够快速、准确地进行桥梁结构参数识别.     

基于响应面法的主轴系统热特性有限元模型参数修正

提出了一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法,并结合实验数据,将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型,并在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控平面磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果具有可接受的精度。