单向平动微位移工作台的静刚度分析

文章根据梁单元有限元法,把柔性铰链视为变截面梁单元,建立了柔性铰链的单元刚度矩阵;在此基础上,建立了单向平动微位移工作台的有限元计算模型,得到了微位移工作台的位移输出特性;同时,选取不同的柔性铰链参数,用有限元分析软件对微位移工作台进行分析计算并与理论计算进行比较,结果表明2种方法计算的结果相吻合,验证了理论模型的正确...     

鼠笼弹性支承的刚度实验测试及计算分析

为了获得鼠笼弹性支承准确的刚度值,基于实验测试、有限元数值仿真和理论公式推导,进行了鼠笼弹性支承刚度的实验和计算研究。首先,施加不同的外力,进行鼠笼刚度的测试;然后,从网格划分、有无倒角、外力施加位置和边界约束条件四个方面开展鼠笼刚度有限元的数值仿真计算的研究;最后,在充分考虑鼠笼条截面形状、鼠笼条的弯曲方向和受力方向不平行等因素的基础上,进行了鼠笼刚度理论公式的推导。对比实验测试、有限元仿真和理论公式计算得到的鼠笼刚度值可知,网格划分、边界约束条件、有无倒角对鼠笼刚度的有限元计算结果有较大影响,其中,网格划分的影响最大,而外力施加位置对鼠笼刚度的实验测试结果影响较小。     

滚珠丝杠等效刚度解析表达研究

为了得到精准的滚珠丝杠等效抗拉及抗扭刚度的计算公式,对一种丝杠刚度的计算方法进行了研究.通过理论推导、数值仿真和基于修正的二维对数正态分布的密度函数拟合得到了考虑不同参数的滚珠丝杠的抗弯和抗拉刚度的解析表达式.对比公式计算结果和有限元仿真结果,可以发现本文的刚度表达公式具有更强的通用性和计算精度.     

新型微动工作台的设计与计算

文章设计了一种新型压电式双自由度微位移工作台,提出了一种采用直角双杆机构代替平行四杆机构实现双自由度运动的方法; 基于卡氏第二定理推导了新型工作台在不同方向上的输出刚度解析表达式,在此基础上推导出了工作台的前2阶固有频率;根据得到的输出刚度表达式,定量地分析了柔性铰链参数及连杆长度对工作台输出刚度的影响;同时针对3组不同尺寸参数的工作台,采用有限元法对其进行数值计算,并与理论计算比较,结果表明2种方法计算结果吻合很好,说明了理论模型的正确性.     

基于MEMS技术的平面W型微弹簧刚度特性研究

为了方便平面W型微弹簧的设计和制造,对其刚度特性表征方面进行了研究.运用能量方法推导出平面W型微弹簧弹簧常数计算公式.通过镍质平面W型微弹簧的实际拉伸实验,对推导出的微弹簧弹簧常数计算公式进行了验证,公式计算结果与测试结果基本相符.同时在有限元模拟分析软件———ANSYS中进行了仿真计算,二者一致性很好.在公式和仿真计算的基础上,找出了各结构参数对其刚度的影响规律.研究结果为平面W型微弹簧的优化设计与加工提供了理论指导.     

基于MEMS技术的平面W型微弹簧刚度特性研究

为了方便平面W型微弹簧的设计和制造,对其刚度特性表征方面进行了研究.运用能量方法推导出平面W型微弹簧弹簧常数计算公式.通过镍质平面W型微弹簧的实际拉伸实验,对推导出的微弹簧弹簧常数计算公式进行了验证,公式计算结果与测试结果基本相符.同时在有限元模拟分析软件--ANSYS中进行了仿真计算,二者一致性很好.在公式和仿真计算的基础上,找出了各结构参数对其刚度的影响规律.研究结果为平面W型微弹簧的优化设计与加工提供了理论指导.     

亚微米弹性微位移工作台系统的设计及其精度分析

精密微位移工作台系统是实现亚微米级定位精度的关键技术。文中推导出柔性铰 键在Ｒ≤ｔ条件下的理论设计公式，用该理论设计并研制了亚微米弹性微位移工作台及 其闭环控制系统，实验结果表明分辨率优于 ０．０１ μｍ，定位精度达±０．０３ｕｍ．满足亚 微米级定位精度的要求，从而证明了设计理论与实践相符。     

鼠笼弹性支承的刚度计算及其影响因素的分析

为了更加准确地计算出鼠笼弹性支承的刚度值,基于鼠笼弹性支承受力特性、鼠笼的加工方法和理论公式的推导等,进行了鼠笼弹性支承刚度的计算和影响因素分析。首先,在现有计算公式的基础上,结合鼠笼的加工方法和几何关系对理论计算公式进行了进一步的推导;然后,结合实验测试分析了鼠笼半径对鼠笼弹性支承计算刚度值的影响;最后,对比了推导公式和现有公式的计算准确性。研究结果表明：鼠笼半径对鼠笼弹性支承计算刚度值的影响较小,同时推导公式比现有公式计算的结果更加准确。     

鼠笼弹性支承的刚度计算及其影响因素

为了更加准确地计算出鼠笼弹性支承的刚度值,基于鼠笼弹性支承受力特性、鼠笼的加工方法和理论公式的推导等,进行了鼠笼弹性支承刚度的计算和影响因素分析。首先,在现有计算公式的基础上,结合鼠笼的加工方法和几何关系对理论计算公式进行了进一步的推导;然后,结合实验测试分析了鼠笼半径对鼠笼弹性支承计算刚度值的影响;最后,对比了推导公式和现有公式的计算准确性。研究结果表明,鼠笼半径对鼠笼弹性支承计算刚度值的影响较小,同时推导公式比现有公式计算的结果更加准确。     

空间3-DOF全柔性微动平台的设计与分析

本文设计了一种空间3-DOF全柔性微动平台并对其进行了有限元仿真分析.基于Kutzbach-Gr bler公式对机构的自由度进行了计算;采用桥式位移放大机构作为微位移的放大机构,使微动平台的运动空间进一步扩大,并对桥式微位移放大机构的放大比进行了理论计算与ANSYS有限元仿真分析,理论计算与仿真结果的误差为;对微动平台利用ANSYS workbench进行仿真分析,其误差为;研究结果为以后柔性微动平台的设计与制造起到了积极的指导作用.     

仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的性能参数分析

针对仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的使用要求,采用复合材料的层合板理论和将能量法与实验法相结合的方法,推导了压电驱动器的静态位移、阻力、等效质量、刚度和阻尼系数的计算公式,得到压电驱动器的二阶集总参数模型.驱动器位移测试结果表明,利用推导公式计算所得位移的理论值比实测值小.同时,利用传递函数绘制的伯德图所得压电驱动器共振频率为2.540kHz,与理论公式计算结果的误差仅为0.5%,从而验证了所建立计算模型的正确性.     

考虑撬力作用位置的T型连接初始刚度计算方法

为考虑撬力作用位置对T型连接初始刚度的影响,更准确预测T型连接初始刚度,依据能量驻值原理推导出不考虑和考虑螺栓抗弯刚度时,T型连接撬力作用位置的预测公式,并给出了依据该公式确定普通钢和高强钢T型连接撬力作用位置的具体方法.在此基础上,给出了普通钢和高强钢T型连接初始刚度的计算流程.最后,采用该计算流程对一系列T型连接算例的初始刚度进行计算,并将理论计算和有限元模型计算结果进行对比.研究结果表明,理论与有限元模型计算结果的最大偏差在10%,以内,验证了撬力作用位置预测公式和T型连接初始刚度计算流程的合理性.     

二维随机裂纹的断裂分析

将随机有限元方法引入断裂分析中,考虑到裂纹尺寸的随机性,进行了J积分的随机分析.首先基于Taylor级数展开的随机有限元方法,讨论了位移和应力的数字特征表示方法,指出位移和应力的偏导数计算是随机有限元的关键,并推导了位移和应力的偏导数计算公式以及刚度矩阵的偏导数和Jacob矩阵的偏导数的计算公式.然后推导了二维弹性J积分的随机有限元列式,编制了随机有限元程序.最后对程序进行了精度考核,与Monte-carlo方法相比,误差为0.35%.     

变截面波形钢腹板弹性整体 屈曲计算及几何参数分析

为研究变截面波形钢腹板的抗剪性能,首先,在正交异性板理论和薄板小挠度理论的基础上,运用伽辽金法对波形钢腹板弹性整体剪切屈曲强度的计算公式进行推导;其次,将推导公式计算值与ANSYS有限元计算值及规范公式计算值进行对比分析,并将公式推导值与文献试验值进行对比;最后,运用有限元法研究不同波纹型号、腹板厚度和梁高变化形式对变截面波形钢腹板弹性剪切屈曲性能的影响规律.结果表明:推导公式计算值与有限元值试验值吻合良好,规范公式由于忽略了扭转刚度Dxy对波形钢腹板整体剪切屈曲强度的贡献,规范值计算偏于保守;随着波纹尺寸的增加,剪切屈曲强度总体呈先增大后减小的趋势,其中1600型波形钢腹板的抗剪性能达到最大;随着腹板厚度的增加,剪切屈曲强度逐渐增大;变截面波形钢腹板的剪切屈曲强度大于等截面波形钢腹板的抗剪强度,并且随着梁底与水平方向的夹角β的增大,变截面波形钢腹板剪切屈曲强度增加.所得结论可为变截面波形钢腹板的抗剪设计提供参考依据.     

考虑节点板刚度的屈曲约束支撑核心段应变的理论及试验研究

建立了考虑框架节点板刚度的支撑核心段应变表达式,以提高屈曲约束支撑核心段应变计算的精度,确保支撑按照预设的方案屈服.通过解析法推导了焊接连接节点板的刚度表达式,再利用框架层间位移与支撑轴向变形几何关系,建立考虑节点板刚度的核心段应变表达式;随后通过足尺屈曲约束支撑框架的拟静力试验和框架实体有限元分析验证所提公式的准确性;所提公式、试验和有限元三者结果吻合较好.误差分析表明,公式用于计算支撑屈服时的层间位移角可以减少60%以上的误差,并可用于支撑核心构件的优化设计.     

单轴柔性铰链设计方法研究

针对微机电系统中常用单轴柔性铰链机构原始理论设计的复杂性 ,提出了简洁而准确的单轴柔性铰链设计计算方法。从基础理论出发推导出了柔性铰链刚度及转角设计公式 ,分析了柔性铰链设计中结构参数与性能的关系。通过一种压电驱动微动工作台设计实例分析了单轴柔性铰链机构在微机电系统中的应用。实践证明了该方法的简便、可靠与实效性     

基于等效耦合刚度的平面折展滑块机构分析

柔性铰链是实现平面折展柔顺机构运动的关键部分。如何设计得到柔度好、精度高的柔性铰链一直是柔顺机构研究的关键问题。综合考虑影响平面折展机构铰链刚度和精度特性的等效弯扭及拉压刚度,以LET铰链为例,分析在不同载荷下各个参数对弯扭与拉压等效耦合刚度的影响趋势,从而提出弯扭与拉压等效耦合刚度的概念。通过大量的实例计算和分析,推导出LET铰链弯扭与拉压等效耦合刚度的经验公式。基于等效耦合刚度经验公式,对平面折展柔顺滑块机构进行分析。应用等效耦合刚度公式与不应用等效耦合刚度公式两种情况的分析结果和有限元仿真结果表明,应用等效耦合刚度经验公式的滑块位移计算精度得到很大的提高,验证了等效耦合刚度经验公式的适用性。     

T 形钢管混凝土柱荷载-位移骨架曲线模型

文章采用有限元分析软件ABAQUS对T形钢管混凝土柱的抗震性能进行了数值分析,基于低周反复荷载作用下有限元计算的荷载-位移滞回曲线,得出了 T形钢管混凝土柱的荷载-位移骨架曲线,通过对有限元计算结果进行回归分析,提出了T形钢管混凝土柱荷载-位移骨架曲线模型,充分考虑了轴压比、套箍系数、长细比对骨架曲线的影响,推导了模型参数（弹性阶段刚度、屈服荷载、强化阶段刚度）计算表达式,并引入修正系数η对弹性阶段刚度进行修正,最后将模型计算结果与有限元计算结果进行了对比。分析结果表明：弹性阶段刚度有限元计算值偏大,经修正误差控制在一定范围内;轴压比、套箍系数、长细比对屈服荷载和强化阶段刚度影响较大;模型计算结果与有限元计算结果吻合较好,该模型具有一定的计算精度和应用价值,可为后续研究提供参考。     

钢筋混凝土梁开裂弯矩不同计算方法对比分析

基于试验、理论及仿真分析研究了钢筋混凝土梁开裂弯矩不同计算方法的适用性.利用自主研制的反向加载试验设备完成了7根梁的受弯开裂试验;推导了双筋截面梁开裂弯矩求解的理论表达式;分析了梁开裂弯矩不同近似计算方法的异同;采用ABAQUS构建了试验梁的仿真分析模型,得到了梁开裂弯矩的仿真解.将不同计算方法得到的结果与试验值进行对比分析,结果表明:钢筋混凝土梁开裂弯矩不同算法的结果较实测值均偏大,其中仿真值误差最小;横向受力裂缝出现时,梁刚度并不发生突变,仅当裂缝贯通保护层且发展到一定程度时其刚度才降低;现有梁开裂弯矩近似计算公式更适宜于估算梁刚度第一个突变点对应的弯矩值.     

双层微穿孔管消声器传声损失理论计算与分析

基于一维平面波理论和微穿孔结构吸声理论,推导双层微穿孔管消声器传声损失理论模型,并将理论计算值与三维有限元声学仿真结果进行对比,利用消声器传声损失理论公式,对比双层和单层微穿孔管消声器的传声损失,分析内外层膨胀腔厚度对双层微穿孔管消声器声学特性的影响。研究结果表明:双层微穿孔管消声器在中低频的传声损失要大于单层微穿孔管消声器;增加内外层膨胀腔的厚度,可以提高双层微穿孔管消声器的消声特性;当双层膨胀腔总厚度固定,外层膨胀腔厚度大时,消声器在中低频的声学性能更好。