Application of Exponential-Based Methods in Integrating the Constitutive Equations with Multicomponent Nonlinear Kinematic Hardening

The von-Mises plasticity model, in the small strain regime, along with a class of multicomponent nonlinear kinematic hardening rules is considered. The material is assumed to be stabilized after several load cycles and therefore, isotropic hardening will not be accounted for. Application of exponential-based methods in integrating plasticity equations is provided, which is based on defining an augmented stress vector and using exponential maps to solve a system of quasi-linear differential equations. The solutions obtained by this new technique give very accurate updated stress values that are consistent with the yield surface. The classical forward Euler method is reformulated in details and applied to the multicomponent form of the nonlinear kinematic hardening in order to provide a comparison for the suggested technique. Moreover, a consistent tangent operator for the exponential-based integration strategy and also for the classical forward Euler algorithm is presented. In order to show the robustness and performance of the proposed formulation, an extensive numerical investigation is carried out.     

吸盘式剥片机的改进设计与翻转过程的力学分析

对吸盘式剥片机进行改进设计,并对其翻转过程进行力学分析。以某进口真空吸盘式镍始极片剥片机实际生产过程中存在的问题为研究对象,对此种吸盘式剥片机进行改进设计,利用三维建模软件UG10.0建立引进的吸盘式剥片机和改良的剥片机的三维模型,将所建三维模型导入运动学分析软件ADAMS,模拟剥片机翻转运动过程,分析剥片机翻转过程的受力情况。通过对改进后的吸盘式剥片机的运动学仿真分析,得到最佳的翻转时间和翻转架的受力情况。改进设计后的吸盘式剥片机使用性能优于引进的吸盘式剥片机,且能满足企业的生产要求。     

基于心肺复苏用途的上肢外骨骼助力机器人仿真研究

针对心肺复苏助力用途,设计了一种新型的上肢外骨骼助力机器人.以D-H矩阵为基础建立了上肢外骨骼助力机器人的运动学方程,得到机器人末端点的位姿矩阵并验证,利用代数解法求得逆运动学.通过Matlab编程求解出上肢外骨骼助力机器人的可达工作空间.运用ADAMS对机器人进行了运动学和动力学仿真,证明了结构的合理性以及运动学的正确性,同时动力学仿真得到的各关节最大力矩为电机选型和后续的运动控制提供依据.     

机械压力机的运动学分析

本文对机械压力机运动学进行了分析,对曲柄滑块机构的位移、速度、加速度进行分析,运用MATLAB软件的符号计算功能求出数值解,把结果绘制滑块运动曲线图.在机械压力机设计时运用MATLAB软件计算功能,准确快捷方便.     

基于遗传算法的胸鳍推进性能优化研究

由于鱼类胸鳍的推进性能是和其运动学参数直接相关的,为了进一步提高胸鳍的推进性能,建立了胸鳍推进运动的运动学模型,对在推进运动过程中胸鳍所受到的水动力进行了计算,并建立了对其推进性能进行优化的数学模型,然后,采用MATLAB编写了相应的遗传优化算法,以对胸鳍推进性能进行了优化设计。最后,对优化结果和胸鳍的推进性能进行了仿真分析,从仿真结果可以看出,所建立的优化模型以及所采用的优化算法能够较好的对胸鳍的性能进行优化,提高了胸鳍在推进过程中的推进力。因此,所进行的优化分析是合理、有效的,为进一步提高胸鳍的推进性能提供了一定的理论依据。     

绳驱动介入式主动导管的建模与仿真

针对现有介入导管能动性差、操作困难、盲区多的问题,提出了一种动力外置的绳驱动主动弯曲介入导管设计方案。建立了介入式主动导管三维实体模型,利用D—H参数法和几何分析方法建立了主动头端正反运动学数学模型,并基于Mathematica软件对主动导管进行了仿真分析。仿真分析结果表明了所建立数学模型的合理性与普适性。     

Tool path accuracy enhancement through geometrical error compensation

Kinematic and geometric errors of CNC machine tools, introduce large deviations in the real path traveled by the cutting tool. Tool path deviation reduces geometrical and dimensional accuracy of the machined features of the component. Tool path modification is an effective strategy to increase accuracy of the machined features. An improved error estimation model based on kinematic transformation concepts has been developed and used to calculate the volumetric overall error. These calculations are applicable for each arbitrary target positions of the machine's work space. Also a NC Program editor software has been developed in order to manage the calculations, modifications and to generate the new compensated NC program. The compensation procedure includes: fragmentation of nominal tool path to small linear elements, translating nominal position of elements to real positions using the Kinematics error model, finding compensated positions using the error compensation algorithm, converting newly generated elements to new tool paths using the packing algorithms and finally editing old NC program using NC code generator algorithm. Experimental tests showed 4-8 times accuracy improvement for linear, and S-pline tool paths deviations.     

人形跑步机器人的逆运动学分析

提出一种人形跑步机器人逆运动学的分析方法。由于机器人在跑步时存在一个双脚离地的腾空阶段,因此建立了惯性坐标系、参考坐标系和物体坐标系,用来确定机器人身体各个部分的相对位置。采用齐次坐标转换矩阵分析机器人质心和双脚轨迹与机器人各个关节角度、角速度、角加速度等的关系,并用Newton-Raphson方法根据机器人质心轨迹和双脚轨迹计算出各个关节的运动参数,完成逆运动学分析。并通过算例验证这种方法的有效性。     

链节式八足机器人的运动分析及步态规划

以链节式八足机器人为研究对象,从运动学分析、稳定性研究和步态控制的角度出发,分析了机器人的姿态变换和运动步态规划问题。首先阐述了该机器人的整体机械结构,然后利用逆运动学方法求解了机器人末端执行机构的位置,多组可行解的存在说明该机器人可通过多种方式实现姿态的灵活变换;其次利用正运动学方法求解了机器人末端执行机构的速度,证明该机器人具有快速行走的特性;与此同时,还进行了机器人末端执行机构运动稳定性的分析和机器人多种步态的规划,可看出其具有良好的静态稳定性和动态稳定性,并可看出该机器人在步态规划方面具有可规划性好、可控制性强的特点。研究成果可为多足机器人技术的发展提供借鉴与参考。     

径向柱塞式液压泵滚子运动学分析

对径向柱塞泵滚子进行了运动学分析,推导出了滚子的运行速度和角速度计算公式,并进行了仿真分析,指出滚子修缘和安装时,要确保定子和转子轴线相互平行,使得滚子和定子的偏压力角为零,以避免自旋的产生。