一种用于弹性机构有限元动力学分析的刚体单元

在考虑构件弹性小变形的机构动力学有限元分析中,某些构件的弹性特性对动力学过程影响很小,因此可以作为刚体单元来处理,该文对这种刚体单元作了详细的描述,建立了其质量矩阵和刚度矩阵,这种单元可以作为考虑构件弹性变形的机构动力学有限元法的单元库中的一种基本单元,用于模拟机构系统中的刚性构件。     

低噪声变截面弹性连杆机构的优化设计

以减小噪声辐射为目的,对变截面弹性连杆机构的优化设计进行了研究.构造了变截面梁单元的位移模式,采用有限元法建立其运动微分方程.以机构杆件截面参数为设计变量,以机构的声辐射功率和机构杆件质量的加权和作为目标函数,利用改进的约束变尺度法进行优化分析,最后通过算例验证了所述方法的有效性.     

平面弹性五杆机构的振动与构件弹性振动的平衡优化

采用SPACAR软件建立平面弹性五杆机构的有限元模型,在Matlab环境下对其进行动力学仿真分析.仿真结果表明,通过不断增大曲柄转速,机构的振动和构件的弹性振动均不断加剧.将机构的振动、构件的弹性振动以及二者的综合作为3种不同的优化目标,利用部分冗余伺服电机(PRSM)法对SPACAR建立的有限元模型进行平衡优化,探讨3种优化目标的优化效果.结果表明:以构件的振动为目标函数虽然可以改善杆件的弹性振动,但是会使机构的整体振动加剧;以机构振动力矩为目标函数或者以构件的振动和机构的振动二者的综合为目标函数均可同时平衡机构的振动和构件的弹性振动,但前者对机构振动的平衡效果更好.     

采用变长梁单元的柔性平面连杆机构的KED分析

本文采用变长梁单元来处理机构中的所谓“导杆”构件,在弹性小变形范围内,导出了考虑弯曲、剪切及轴向三种变形型式和计及截面转动惯量、端点集中质量、纵向弯曲影响的柔性平面连杆机构系统最一般的弹性运动微分方程式,不仅使其与全转动副柔性平面连杆机构KED分析在形式上得到了完全统一,而且更简明地给出了求其稳态解的Four柏r级数系数方程式.作为算例,文中给出了一转动导杆机构相应数值计算结果.     

NHR-200 核供热堆抗震模型(1 : 10)动力分析

分别采用壳单元模型和多串梁模型对２００ＭＷ核供热堆（ＮＨＲ－２００）紧贴式安全壳,压力壳及吊篮,上部导向架等堆内构件进行了详细的动力分析。壳模型中各部件之间的连接以等效梁单元模拟。由于这种模型考虑了壳体局部变形对刚度的贡献,因此比传统的梁模型更加准确、可靠。在多串梁模型中,作者对壳体支撑截面提出一种新的简化办法,以沿支座弹性主轴的弹簧单元模拟壳体局部变形对刚度的贡献,建立了可以同时考虑水平和竖直地震输入的三维模型。另外,通过对压力壳和吊篮之间不可压流场的分析,得到了流体的耦合附加质量矩阵,并通过修改总体质量阵的办法引入多串梁模型。     

弹性梁单元惯性激励力的精确表达式

将惯性力作为作用于构件上的体积力，在处理方法上将惯性力作为作用于构件上的分布载荷求得节点载荷，推导出了弹性梁单元惯性激励力的精确表达式。     

具有刚性运动的弹性梁单元动力学微分方程的精确表达式

抛弃了传统ＫＥＤ分析时普遍采用的“瞬时结构假定”,利用矩阵理论对梁单元动力学微分方程做了重新推导,导出了具有刚性运动的弹性梁单元的拉格朗日方程的精确表达式,该方程较以前的梁单元的动力学方程式表达简洁,易于使用,并且具有较高的精度,解决了传统的机构弹性动力学微分方程中精度要求高的表达式形式过于复杂之间的矛盾,该梁单元的动力学方程可供ＫＥＤ分析、比较和计算时使用。     

平面弹性连杆机构的KED分析

本文放弃了文献中引用的运动学假设和瞬时结构假定,考虑了刚体运动和弹性变形运动之间的耦合项,分析了梁的横向位移对轴向应变的影响。利用虚位移原理和达明贝尔原理,建立了构件和系统的运动微分方程式。以四杆较接机构为例,进行了KED分析。从所得结果可以看出,本文更好地反映出弹性对机构动态误差的影响。     

2种纤维弹塑性梁单元特性

首先对2种基于纤维截面的弹塑性梁单元,即沿单元长度积分的纤维弹塑性梁单元和基于子单元法建立的带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元的本构特征进行了分析,然后以地震作用下一桥梁工程为例,从静力和动力2个方面对比了这2种单元的主要非线性特性.结果表明:前者可以模拟受力过程中沿单元长度方向截面刚度的连续变化,后者则可以体现双线性特征;带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元是对纤维弹塑性梁单元的一种较好的近似,但在动力分析中,如果有未屈服构件的显著影响,则会出现相对略大的差异.     

机器人柔性操作机弹性动力学方程

本文将机器人柔性操作机主体机构的构件现象为质量连续分布的弹性体，首次根据弹性体振动理论求解机构各位姿的固有频率和主振型并建立了机构弹性动力学方程。     

基于频率响应的悬臂工字型钢梁的结构损伤分析

基于结构动力学的基本理论,分析了悬臂工字型钢梁的振动模态特性,推导出结构损伤因子与损伤位置和损伤程度的函数关系.根据结构频率响应,运用频率平方变化比的方法进行结构损伤的初步检测与评估.应用ANSYS有限元分析软件对一悬臂工字型钢梁在11种工况下进行模拟计算,采用单元刚度折减来模拟结构损伤,并对工字型钢梁进行模型实验.     

大变形弹塑性梁的刚 柔耦合动力学特性

研究了大变形弹塑性梁的刚 柔耦合动力学特性.从弹塑性梁的非线性本构关系和非线性应变 位移关系出发,给出了曲率的精确表达式;基于绝对节点坐标法,用虚功原理建立了大变形弹塑性梁的动力学变分方程;用有限元法对梁进行离散,建立了大变形弹塑性梁的刚 柔耦合动力学方程.对重力作用下的柔性单摆进行数值仿真.结果表明,弹塑性梁的横向变形呈现平均值大和振幅衰减的特征,计算结果较基于小变形理论的一次近似模型稳定,适用于大变形问题.
     

柔性多体系统接触碰撞动力学研究

用有限元方法对柔性系统的接触碰撞问题进行了数值仿真计算．以柔性杆与刚块纵向碰撞为例，建立了接触碰撞动力学模型，利用有限元方法建立了接触碰撞期间的动力学方程．通过对不同的参数进行大量的数值仿真，结果表明，有限元方法能够仿真在接触碰撞期间的柔性杆纵向振动的弹性波，碰撞力时间响应的数值解与解析解吻合较好．     

三维梁系结构刚体元-柔性连接元动力分析模型

将多体动力学与结构动力学结合，研究适用于空间梁结构的刚体元－柔性连接元模 型进行动力分析。推导出一般情形下柔性连接元的广义弹簧系数矩阵和刚体元的质量矩阵都 是非对角的。引入零长度刚性元模拟多个刚体元汇交于一点和相邻刚体元轴线不在一直线上 等情形。给出的特征值问题算例证明了这种模型的有效，可推广应用于非线性动力响应分析。     

基于向量式有限元的大跨度钢结构施工力学分析方法

针对大跨度钢结构施工容易产生刚体位移等强烈非线性过程的特点,采用向量式有限元分析方法进行施工过程模拟.基于向量式有限元的基本理论,引入张拉索单元,通过控制张拉索单元的原长,实现大跨度预应力钢结构张拉全过程模拟;引入千斤顶单元,实现大跨度钢结构的脱架模拟.在此基础上,利用MATLAB语言编制了基于向量式有限元理论的施工过程分析程序,并通过悬臂梁拼装、索桁架张拉成形以及大跨度张弦桁架的张拉施工过程模拟分析,与传统分析方法进行比较,验证理论推导和自编程序的正确性与有效性.结果表明,采用基于向量式有限元的施工力学分析方法能够准确模拟结构拼装、预应力张拉成形和结构脱架等施工过程.     

大型柔性太阳电池翼模态参数计算

采用有限元方法建立了空间站太阳电池翼模态参数计算模型。针时柔性太阳电池翼的结构特点，提出了其有限元建模的关键技术问题，建立了柔性基板、连接刚度、太阳电池片、主展开桁架的有限元分析模型，并给出了某型号柔性太阳电池翼模态参数计算的数值结果。     

基于压电陶瓷的光学微扫描器及其有限元分析

研究基于压电陶瓷和柔性铰链的光学微扫描器及其放大机构的位移放大原理,分析单轴圆弧型柔性铰链性能,利用有限元方法对光学微扫描器的柔性铰链放大机构进行仿真.结果表明:柔性铰链的最小厚度值为圆弧半径的2倍时,微扫描器位移放大结构达到稳定位移,放大机构的放大率提高到压电陶瓷驱动位移的3.25倍,进一步验证了放大机构设计的合理性.     

Dynamic Analysis of Kineto-Elastic Beam System with Second-order Effect

Dynamic equations of motional flexible beam elements were derived considering second-order effect. Non-linear finite element method and three-node Euler-Bernoulli beam elements were used. Because accuracy is higher in non-linear structural analysis,three-node beam elements are used to deduce shape functions and stiffness matrices in dynamic equations of flexible elements. Static condensation method was used to obtain the finial dynamic equations of three-node beam elements. According to geometrical relation...     

采用威布尔分布的道岔梁的寿命预测及评估

由于跨座式单轨车辆行驶的道岔梁受循环动载荷作用时会在局部产生裂纹,循环作用的应力或应变作用次数积累后,焊缝脆弱区会产生疲劳断裂,故文中借助有限元理论和疲劳损伤累计理论对道岔梁进行寿命预测.基于静态叠加法,借助多体动力学软件ADAMS,建立动力学仿真模型并获取载荷谱;在有限元软件中获得单位载荷下的应力-应变结果,并利用疲劳分析软件Femfat对焊缝进行建模,定义其接头类型,进行仿真计算.结合实际运行工况对焊缝进行寿命预测,结果表明:在极限工况下,焊缝疲劳强度能满足实际工况的运营需求.     

Simulation and Analysis of Spatial Weft Insertion Mechanism Considering Flexibility and Clearance

A 3D model of the spatial four-bar weft insertion mechanism was built with unigraphics NX(UG) according to the actual requirement,and dynamics simulation was carried out by importing the model into ADAMS.Without considering the clearance,the motion characteristic curve of the sword belt was generated through ADAMS combined with MATLAB.In this paper the hinge between the rod and the sector gear was selected as an example with different values of clearance,outputting the motion characteristic curve of the sword belt.Finite element analysis(FEA)was conducted,the flexible body was generated by importing the forked frame into ANSYS,and flexible dynamics simulation was carried out by importing the flexible body into ADAMS to replace the rigid rod.A comprehensive comparison of the output characteristics of the sword belt was conducted in the consideration of the clearance or flexible.Analysis of the force on the left hinge of the rod was carried out with the ADAMS post processing module.With the same clearance,considering the flexibility,amplitude of fluctuation of the force on the hinge increased obviously.