平行四边形环链机构构形

为了利用已知机构形式拓宽建筑可变结构的设计思路,平行四边形环链机构被作为一类结构式机构进行几何构造形式的分析与衍化拓展.对2类平行四边形环链机构即旋板机构与双链形连杆机构从杆件几何连接形式上作对比分析,结果表明每一种旋板机构都可以对应一种双链形连杆机构,结果指出双链形连杆机构亦可设计成绕定点转动开启的板式结构;用欧氏几何分析方法解析平行四边形开链的运动机理,推得平行四边形环链机构共有的运动特性与可动条件;分析You和Wohlhart机构拓展思路所存在的问题,提出广义可折叠杆系结构(FBS)径向拓展和环向拓展2种拓展方法.     

径向可开启板式结构几何协调性研究

介绍了一种新型开合结构--径向可开启板式结构.针对它在几何协调性方面存在的缺陷,分析了这种结构的基本构成并给出基本几何方程;运用欧式几何分析方法研究了开启时具有圆形开口的结构各单元之间的拓扑关系,得到了临界方程和限制方程,据此绘制了一些常用参数下的临界曲线和限制曲线,以便设计者选用;给出了两种开启时可形成梅花形开口或多边形开口的新型结构,解决了特定参数下屋面设计的几何协调性问题.研究结果为径向可开启板式结构的设计提供了有价值的参考.     

功能梯度开孔平行四边形板的等几何振动分析

针对功能梯度开孔平行四边形板的自由振动问题,本文基于一阶剪切变形层合理论,利用等几何法研究开矩形孔的功能梯度平行四边形板的振动特性。结构位移变量采用具备高阶连续性的非均匀有理B样条函数表征,并引入边界弹簧和坐标映射技术建立一般边界下功能梯度开孔板的自由振动模型。数值算例中,通过等几何法结果与有限元结果间的对比验证等几何法模型的正确性,进而分析梯度指数、边界约束、几何角度等对开孔板振动特性的影响。结果表明：板的频率参数随铝基成分增加而减小,边界刚度增大会使结构频率增大,角度对结构频率的影响与模态阶次、边界条件相关联。     

考虑梁板共同作用的现浇混凝土楼盖分析

现浇混凝土梁板式楼盖体系中,梁与板形成整体,在竖向荷载作用下共同受力.然而传统的简化分析方法很少考虑梁板的共同作用机理.本文在对现浇混凝土梁板式楼盖有限元分析的典型单元类型,即3D梁单元、膜单元、板单元及壳单元作简要概述的基础上,应用三维结构有限元程序SAP2000对典型的现浇混凝土梁板式楼盖进行建模分析,通过与传统简化分析方法的结果比较,对此类楼盖结构的设计提出了一些建议.     

旋转集热板式太阳能烟囱性能研究

为了在不同太阳辐射强度下,太阳能烟囱能发挥最大的通风性能,本文提出了旋转集热板式太阳能烟囱模型;用Fluent软件对其通风性能进行数值模拟,研究两板底部宽度在100~300 mm、太阳辐射强度200~400 W/m²、集热板旋转角度0°~14°时的通风性能;分析了烟囱内部温度场与速度场分布情况.模拟结果显示,在一定范围内,增大集热板旋转角度、增大两板底部宽度以及提高太阳辐射强度均能有效提高太阳能烟囱的通风性能.     

运动结构稳定构形切换实现景观构筑物的功能拓展

针对运动结构日益广泛用于景观构筑物的现象,从影响运动结构稳定构形状态的基本构成单元切入,根据其自身的形变,将运动结构的单元归纳为可变形单元与不可变形单元两类,不同的单元类型对应不同的稳定构形.研究表明,构成折叠结构的剪杆单元、刚性面板单元与索杆单元,构成充气膜结构的薄膜,构成开合结构的索膜均属于可变形单元;界面开合、单元重组与整体移动则是基于不可变形单元实现的稳定构形转换.稳定构形间的灵活切换适应了不同用途下的特定要求,在较短时间内实现了构筑物功能的改变与拓展.     

基于螺旋理论的钢带并联机器人力学特性数值分析

为了克服传统的并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,拓宽并联机器人的应用领域,提出一种新型的六自由度钢带并联机器人机构形式.阐述了钢带并联机器人结构组成、工作原理、钢带运动副关键技术,并对不同结构的钢带进行了有限元分析,得到结构参数改变时钢带能承受的失稳力.基于螺旋理论建立了钢带并联机器人力学模型,对刚带并联机器人受力进行数值计算,得到钢带并联机器人不同位姿与结构对各钢带受力的影响规律,为优化钢带并联机器人的结构与运动参数提供理论依据.研究结果表明：弯曲截面结构的钢带承压能力较好,钢带失稳力随钢带圆弧截面中心角、钢带厚度增大而增大,随钢带长度增大而减少.其他结构参数一定,载荷力为400 N时,动平台外接圆半径为210 mm,动平台沿Z轴运动范围受卷筒装置中钢带长度的限制,沿Y轴运动范围为-745~680 mm,沿X轴运动范围为-675~675 mm,动平台绕Z轴旋转角度范围为-87 °~87 °,绕Y轴旋转角度范围为-77 °~77 °,绕X轴旋转角度范围为-90 °~66 °.     

汶川地震中板式楼梯的破坏分析及抗震措施

通过汶川地震震害调查,对板式楼梯的破坏形态进行了重点研究,分析了建筑楼梯的震害机理.研究表明:在罕遇地震下,板式楼梯应考虑楼板平面内偏心轴力和竖向地震作用的影响;板式楼梯梯段板1/4～3/4跨度范围内应加强受压区配筋,以抵抗偏心轴力及竖向往复荷载下横截面受压区混凝土产生的拉应力,并从设计角度提出了楼梯结构抗震设计的改进措施.     

基于空间填充多面体的空间刚架结构几何构成

为了获得新颖独特的建筑效果,采用截顶正8面体和菱形12面体这两种空间填充多面体进行组合、阵列、旋转和切割生成了具有仿生性质的空间刚架结构.系统地研究了切割面和旋转角度对空间刚架几何构成的影响,研究表明,当截顶正8面体和菱形12面体堆积体绕（0, 0, 0）到（1, 1, 1）矢量轴旋转60°时,通过选取适当的切割面,可以产生建筑上呈随机无序视觉效果、结构上高度重复且满足构造要求的新型多面体空间刚架结构.     

基于慧鱼模型水果采摘机的机械臂设计

为解决水果采摘过程中将采摘器高效地送到采摘对象位置的问题,在研究机械传动的基础上,设计了水果采摘机机械臂。水果采摘机的机械臂由主支架、旋转臂、传动系统和控制单元四个部分组成。传动系统包括蜗轮蜗杆传动实现机械臂绕Z轴旋转和旋转臂绕Y轴旋转,丝杠螺母传动实现Z轴方向升降运动,气压传动实现X轴方向伸缩运动。在控制单元的控制下,机械臂带动采摘器到达采摘对象位置,实现辅助采摘作业过程中的定位过程。     

Clustering-driven watershed adaptive segmentation of bubble image

In order to extract froth morphological feature, a bubble image adaptive segmentation method was proposed. Considering the image’s low contrast and weak froth edges, froth image was coarsely segmented by using fuzzy c means (FCM) algorithm. Through the attributes of size and shape pattern spectrum, the optimal morphological structuring element was determined. According to the optimal parameters, some image noises were removed with an improved area opening and closing by reconstruction operation, which consist of image regional markers, and the bubbles were finely separated from each other by watershed transform. The experimental results show that the structural element can be determined adaptively by shape and size pattern spectrum, and the froth image is segmented accurately. Compared with other froth image segmentation method, the proposed method achieves much high accuracy, based on which, the bubble size and shape features are extracted effectively.     

圆形开孔梁中开孔半径的有限元分析

钢结构住宅中开孔梁的研究应用是一个重要的课题.影响圆形开孔梁性能的参数很多,其中开孔半径r是重要的影响参数之一.主要就开孔半径进行了有限元分析,研究了开孔半径影响圆形开孔梁受力性能的变化规律,并得出了此参数的建议取值范围,为圆形开孔梁的工业化生产提供了可靠依据.     

推板上的弯销侧抽芯薄壁深腔壳体压铸模设计

由于铸件对成型铸件内腔的型芯包紧力大,将成型铸件内腔的纵向型芯设在定模,以便利用压铸机的开模力抽拔纵向型芯.动模设有异形弯销-滑块机构辅助控制铸件脱模顺序.中心浇口进浇,铸件质量好,生产效率高;模具两次分型,定模上的可动模板拉断浇口,固定于推板的弯销侧抽芯.模具结构紧凑,工作可靠,操作方便.     

带ECC底板的装配式梁受弯性能及损伤分析

为改善目前装配式叠合梁常存在后浇区易开裂、构件延性较差、易损伤等缺点,将工程水泥基复合材料(ECC)应用于叠合梁的底板及后浇区,进行了11个梁试件的纯受弯试验.研究该种试件受弯性能及ECC板厚度、钢筋连接方式、配筋率等因素对其受弯性能的影响;分析其特征点的承载力与位移,测量试件的裂缝宽度及其发展趋势并分析损伤演化规律.结果表明:带有ECC底板和后浇拼缝的装配式梁比普通混凝土梁开裂、屈服、极限状态下的荷载及位移及试件延性均有提高,且ECC底板越厚,提高作用越显著;采用套筒或环箍-插筋的方式均可有效传递钢筋应力;采用带ECC底板的装配式梁可有效控制纯受弯区裂缝宽度,且其破坏时损伤指数更大.其在损伤严重时仍可承受荷载,适合应用于装配式结构的关键节点.     

蜂窝梁等效抗弯刚度的确定方法

通过分析不同开孔的蜂窝梁,提出了确定蜂窝梁等效抗弯刚度的方法。该方法根据纯弯蜂窝梁有限元分析（FEA）结果,按照经典力学中挠度-刚度或弯矩-曲率关系式反算刚度,具有简捷、准确、经济、高效等优点。提出了蜂窝梁等效抗弯刚度的合理表达式,并以常用的六边形孔和圆孔为例,通过大量有限元分析,得到了腹板刚度折减系数表,然后进一步给出了该系数的半理论半经验计算公式。结果表明,采用该公式可快速求得蜂窝梁的等效抗弯刚度。     

从力矩分配法到元胞单元法

力矩分配法是结构力学中的一种渐近计算方法，一般只能用于连续梁或无侧移刚架的计算。研究表明，若将该方法中的力矩延拓为广义力，可得到一种能应用于任何杆系结构的广义力分配法。若在此基础上，再引用有限元离散技术，则可演化出一种有别于传统有限元法的新的数值计算方法——元胞单元法。在简要回顾经典力矩分配法之后，引申出广义力分配法和元胞单元法，以平面和空间刚架计算为例，描述了元胞单元法解题步骤和计算结果。     

基于不同开孔位置RC梁受弯性能试验

为了探究开孔水平位置对RC梁受弯承载力的影响,通过物理试验方法对一批RC梁进行受弯加载试验,在梁腹部纯弯段和剪弯段分别开孔以探究RC梁的受弯性能.在梁腹部设置不同的开孔位置参数,并运用有限元软件ABAQUS进行模拟计算.结果表明:数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性,验证了有限元模拟的正确性.在梁腹部不同位置进行开孔对RC梁受弯承载力的影响不同,梁腹部纯弯段开孔对RC梁的受力性能影响不大,而剪弯段开孔会使梁的抗弯能力明显降低.     

一种径向可展开机构的结构及运动学分析

根据一种径向可展开平面多杆机构的结构几何关系,推导了成角构件组成的剪式单元铰接点的轨迹方程,分析了铰接点沿径向运动时剪式单元中的结构约束条件,建立了剪式结构单元的运动学方程．然后采用坐标变换方法建立了可展开机构展开过程的运动学模型,揭示了这种可展开机构一些新的特性,包括最大展开范围条件和成角构件结构间的关系．通过分析机构中所有铰接点均沿径向运动的特例,建立了多层可展开机构的结构关系及运动学模型．仿真实例表明了该运动学分析的正确性．