离散支承的回转壳有限元分析

文中推导了文献[1]中指出的回转薄壳单元的全部计算式;用函数约束法处理了回转结构的离散支承,将二维的壳结构化为若干一维问题计算,缩短了计算时间;本文指出了函数约束的物理解释,并用虚功原理推导了刚度矩阵变换公式。     

复矢量法在虚位移原理中的应用

提出了用复数－极坐标矢量法（简称复矢量法）来求虚位移、较传统的方法（解析法、几何法）概念清晰,过程简单,且不需画出虚位移方向,为虚位移原理求解质点系的平衡问题提供了较大的方便。     

虚功原理在结构杆件内力计算中的应用

提出了应用虚功原理计算静定结构杆件内力的方法.首先,对于刚体平面运动的7种情形:给定两点虚位移方向和其中一点虚位移大小、两点虚位移大小和其中一点虚位移方向、两点虚位移大小和另外一点虚位移方向、两点虚位移方向和另外一点虚位移大小、瞬心位置和一点虚位移大小、瞬心位置和一点虚位移投影、虚位移在两个方向的投影,归纳出刚体中任意...     

温度作用下钢柱屈曲性能分析

为了讨论两端简支钢柱在温度荷载作用下的弹性稳定性,考虑了温度沿钢柱截面非均匀分布的影响,基于构件的非线性位移应变关系,利用能量原理推导了钢柱的非线性平衡方程及屈曲方程,给出了计算临界屈曲温度荷载的方法.由分析结果可知,温度变化对钢柱的稳定性影响很大,当钢柱长细比较大时,即使温度变化值较小也能引起钢柱的屈曲;当钢柱温度变化沿截面均匀分布时,利用提出方法所求得的临界屈曲温度荷载与经典欧拉方法一致;当柱截面平均温度变化为零时,沿截面的不均匀温度分布不会引起钢柱的屈曲.温度沿截面的不均匀分布对于钢柱的稳定性是有利的,而且随着构件长细比的增大,沿截面温度不均匀分布对钢柱稳定性的有利作用增强.有限元验证结果说明所提出的方法可用于温度作用下钢柱屈曲性能的分析.     

完全解耦式锻造操作机运动机理与动力学

为了实现锻造操作机升降运动与水平移动之间的解耦,提出了一种从结构组成原理上实现解耦的锻造操作机机构,并对该机构的运动机理和动力学性能进行了研究与实验验证。首先,基于Hoekens四连杆机构介绍了完全解耦式锻造操作机的结构组成原理;运用螺旋理论工具分析了完全解耦式操作机机构的自由度,对其升降运动和水平移动之间的解耦机理进行了剖析。然后,基于虚功原理建立了操作机机构动力学模型,比较分析了该解耦式操作机机构和典型平行连杆式操作机机构在升降运动和锻造加工过程中的受力性能。最后,研制了该新型解耦式操作机的比例实验模型,采用激光跟踪仪测试了钳杆在升降过程中的水平位移变化量。实验结果表明:在升降运动过程中,钳杆在水平方向的位移变化量在1mm之内,基本上验证了该完全解耦式锻造操作机能够实现升降运动与水平移动之间的解耦。     

柔性压电智能反射面的静态形状控制

建立了柔性压电智能反射面系统的有限元模型和优化控制模型,给出了结构力学建模和形状控制方法以及相应的优化算法.首先,将蜂窝夹层结构的压电智能反射面等效为多层复合板;基于Kirchhoff假设和经典层合板理论,根据虚功原理推导了柔性压电智能反射面的有限元方程;采用蜂窝等效理论计算了反射面蜂窝夹芯等效弹性模量,有限元模型中的单元为四节点四边形压电板单元,每个作动器单元中引入额外的电势自由度.然后,根据建立的有限元方程,推导了反射面变形均方根误差与作动器控制电压的关系式;以均方根误差最小为优化目标,建立了柔性压电智能发射面的静态形状控制优化模型;采用Lagrange乘子法处理了压电作动器工作电压的限制.最后,用提出的方法分析已有模型并验证建模方法.以600mm口径的平面柔性智能反射面为例,验证了采用压电陶瓷贴片对反射面静态形状控制的可行性及优化算法有效性.仿真结果表明:通过控制压电陶瓷贴片作动器,可以使反射面的静态形状误差减小97%以上,而且作动器的控制电压均在极限电压范围内.     

高强度双角钢十字组合断面承载力研究

该文结合试验研究和理论分析对双角钢十字组合断面受力性能做了初步探索,分别考察了构件的长细比、肢宽比和填板对承载力的影响。根据薄板能量理论和虚功原理,推导出构件极限承载力公式,提出了适用于工程设计的建议计算方法,并与国内外规范计算结果进行了比较。结果表明：该理论分析模型的适用性较好,建议计算方法对工程设计有一定的适用价值。     

3-RPRR类平面全柔性并联机构设计及分析

全柔性并联机构具有空间多自由度运动特性,但其结构尺寸往往不能满足微纳精密加工与制造领域的需求,具有明显的局限性。基于同构型全柔性并联机构,以几何约束为条件,设计出具有与同构型全柔性并联机构空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性并联机构。建立3-RPRR全柔性并联机构和3-RPRR类平面全柔性机构三维模型。采用Hyperworks软件对两种机构整体进行有限元分析,并结合虚功原理推导出两种全柔性构型的静刚度模型。最后对两种机构进行模态分析。研究结果表明,3-RPRR类平面全柔性并联机构在刚度、抗干扰性以及抗振性方面均优于其同构型的全柔性并联机构。     

基于虚功原理剪叉机构驱动力计算

简述剪叉升降平台的原理及分类;介绍了典型剪叉机构采用虚功原理的推力计算方法。结合工程应用,通过三维作图方法测量输出端位移变化与输入端位移变化关系,代替虚功原理的运动学分析,减小计算量。     

连续型折纸机械臂的刚度调节分析

针对变形三浦折纸机构设计的连续型机械臂的刚度调节问题,探讨了几何参数对折纸机械臂刚度的影响。首先,基于杆铰模型法,保持3组折纸机械臂模型的锥角、长度一致,对机械臂施加压力,利用Matlab仿真程序分析了机械臂在伸展和收缩状态下的弯曲刚度,计算出相应的弯曲刚度比。结果表明,当机械臂端面多边形的边数从5增加到7时,弯曲刚度比随着多边形边数的增加而增加,可实现折纸机械臂在伸展状态下具有刚性、在收缩状态下具有柔性。其次,利用虚功原理对折纸机械臂的力-位移关系进行建模,明确了锥角与机械臂负载受力的关系。最后,分析了3组锥角不同的折纸机械臂。结果表明,随着初始锥角的增加,抵抗外力的性能并不是一直增强,即锥角的变化会对机械臂的负载性能产生影响。