中腹摆弹臂的递归学习输入成形振动抑制方法

改变传统大口径舰炮旁侧路的复杂供弹模式,提出了一种应用中心单线摆弹机理的中腹供弹方式,针对中腹摆弹机构的动力特性分析,在摆弹臂变形场的描述中计及了纵向变形的二次耦合项,建立了中腹摆弹臂的一次近似刚-柔耦合动力学模型;并提出了基于一次近似理论的递归学习输入成形控制方法,联合PD反馈控制对中腹摆弹臂残余振动的抑制进行了研究,通过对不同射角下中腹摆弹臂残余振动控制的数值仿真,表明递归学习输入成形方法对大变形情况下中腹摆弹臂的振动具有显著的抑制效果.      

大口径舰炮供弹系统变幅同步摆机构分析

为解决中腹供弹系统中摆弹的同步技术问题,运用机构综合原理,对现有俄式76 mm舰炮的摆弹机构进行理论分析,建立简化的计算模型,通过自由度计算、初始位置和自适应性研究,建立了实现同步的凸轮曲线方程,掌握了中腹同步变幅摆弹技术的设计方法,为中腹摆弹的同步技术实现奠定了理论基础。     

考虑间隙的摆弹机构动力学特性分析与仿真

为了研究大口径舰炮含间隙的摆弹机构动力学特性,结合含间隙机构的动力学建模方法,对含间隙的摆弹机构进行建模,并运用动态静力分析的方法,对摆弹机构各部件进行受力分析。利用达朗贝尔原理列出各部件的动力学平衡方程,求解出的各部件质心加速度和角加速度方程,获得整个系统的力平衡方程矩阵和约束矩阵。通过MATLAB/Simulink仿真得到在恒定力矩作用下,摆弹机构各构件的运动规律和约束力变化规律,为舰炮的摆弹机构设计及优化提供了依据。     

大口径舰炮摆弹机构的动态设计

根据某舰炮摆弹机构的摆弹时间与结构强度的设计要求,对摆弹机构进行了动态设计。利用摆弹机构的刚体动力学方程,获得了机构的初始设计参数;利用有限元法,得到了摆臂的Craig-Bampton模态,建立了将摆臂作柔体处理的机构动力学方程,获得了摆臂的动态应力时间历程以及在停止位置的弹药振动响应;通过对不同弹簧刚度、不同弹簧预压力、不同摆臂厚度情况下计算结果的比较分析,得到了一组满足设计要求的较佳设计参数。所采用的机构动态设计方法可提高机构设计的可靠性和准确性,为工程设计提供了依据。     

考虑材料阻尼的平动柔性梁动力学建模与仿真

利用Lagrange方程和粘弹性模型,建立了同时考虑构件变形和材料阻尼影响的平动柔性梁的动力学方程.描述构件变形时采用一次耦合动力学模型,在纵向变形中考虑了横向变形产生的耦合效果.通过算例仿真了同时考虑构件变形和材料阻尼影响的平动柔性梁的动力学响应.     

柔性悬臂梁的刚柔耦合动力学数值分析

对固结在转动刚体上柔性梁的动力学问题进行了研究．采用拉格朗日方程建立了三种不同情形的转动刚体上柔性悬臂梁系统的动力学方程、对系统耦合与非耦合方程进行了仿真，并通过仿真计算比较说明非耦合方程的局限性．     

基于绝对节点坐标法的柔性双臂机构动力学分析

基于绝对节点坐标法对具有变截面特征的柔性双臂机构进行了动力学分析.通过将边界函数引入到质量矩阵和刚度矩阵的积分上下限,建立了新型变截面梁单元模型.基于牛顿方程建立了柔性双臂机构的动力学模型.通过数值仿真案例,分析了材料特性及几何参数对柔性双臂机构动力学性能的影响.结果表明:材料弹性模量的增长可提高结构刚度减少结构变形;保证机械臂质量不变可通过改变截面形状来减少结构变形,提高运动精度.     

柔性多体系统弹性碰撞动力学建模

以平面柔性双摆为研究对象,基于Hertz接触理论,考虑几何非线性,用变分原理建立了柔性体的动力学变分方程,根据运动学约束关系,运用缩并法,建立了柔性双摆系统接触碰撞的动力学方程.首先通过柔性单摆和固定刚性物体的撞击实验验证了建模理论的正确性.在此基础上,对柔性双摆系统进行仿真计算,得到了撞击力变化规律,并揭示了横向变形和角速度在冲击波传播过程中的突变现象.     

考虑摆振销影响的无轴承旋翼气弹稳定性分析

采用格林-拉格朗日应变张量推导了桨叶的应变-位移关系,把无轴承旋翼桨叶作为多路传力系统进行处理,并应用哈密顿原理建立了桨叶运动的有限元方程,气动模型采用二维准定常片条理论和动力入流模型,研究了摆振销对无轴承旋翼悬停状态下气弹稳定性的影响.结果表明:摆振销可引入负的变距-摆振耦合,明显提高无轴承旋翼桨叶的一阶摆振模态阻尼;摆振销垂直偏置距离对无轴承旋翼桨叶的一阶摆振模态阻尼具有重要影响,距离增加,有利于加大一阶摆振模态阻尼,从而提高旋翼的气弹稳定性.     

基于弹塑性接触的柔性多体系统碰撞动力学

为了研究作大范围回转运动的柔性梁与固定刚性质量发生正碰撞的动力学问题,该文以柔性多体系统刚柔耦合动力学理论为基础,考虑非线性耦合变形项和碰撞力势能概念,利用假设模态法和Lagrange方程建立了含碰撞力的系统刚柔耦合动力学方程.该方程可以处理系统无碰撞和有碰撞的全局动力学问题.基于单轴压缩弹塑性接触模型将接触碰撞过程分为弹性加载、塑性加载和弹性卸载3个阶段,给出了描述碰撞过程的方法和接触判定条件.碰撞动力学仿真算例描述了碰撞过程中的碰撞力、变形、角位移等动力学特性.弹塑性接触模型与非线性弹簧阻尼模型的仿真结果对比发现,两种接触模型描述接触碰撞阶段和碰撞能量损失的方法不同,得到的碰撞力大小亦不同;弹塑性接触模型更接近实际情况,适用性较强.     

降雨条件下土坡三相流耦合模型验证与分析

基于非饱和土力学的基本理论,建立了考虑孔隙介质可压缩性的二维非饱和土坡固-液-气三相耦合控制方程,利用COMSOL multiphysics软件的PDE平台,将所建立的耦合控制方程的数值模拟结果与经典Liakopoulos砂柱排水的试验结果进行比较,验证了所建立的三相耦合控制方程的正确性,并讨论不同因素对渗流场和位移场的影响.模拟结果表明:渗透率k_s对降雨渗流过程的推进起阻滞作用,同时延缓了非饱和土坡的变形,但影响较弱.进气值系数对非饱和土坡变形沉降的过程有一定影响,但总体影响也较弱.     

计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型及其控制策略

为了实现柔性机械臂主动柔性控制，基于Kane方程推导建立在惯性参考坐标系中的刚-柔机械臂的非线性动力学模型，并利用假设模态的方法对方程进行离散．在对刚-柔机械臂进行主动柔顺控制时，柔性机械臂要受到未确定外部环境的约束，因此，建立了计及环境特征的一般柔性多体系统动力学模型以及计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型，并分析研究了刚-柔机械臂主动柔顺控制策略．     

Thermoelastoplastic Deformation Analysis of Electromechanical Equipments under Electrocaloric Shock

A coupled thermomechanical model is presented to investigate the thermoelastoplastic deformation mechanism of electromechanical equipments under the condition of electrocaloric shock. In the coupling model, differentiating from the previous analyzing viewpoint that looked upon deformation work as additional heat source, temperature- field equation is established by considering the weakening role of deformation work on the intensity of internal heat source; in the process of setting up displacement-field equation, G-derivative of nonlinear functional is introduced into the traditional theory of elastoplastic finite deformation to simplify the expression of structural stiffness; stress-field equation is constructed by using the least square method to improve the stress solution obtained by constitutive equation. The presented model is converted into finite element program to simulate deforming process of 3-D structures with temperature-dependent material properties. As an example, thermal deformation analysis of Shanghai metro cars＇ brake resistor is performed and compared with experimental results for illustrating the validity of the presented model.     

精确运动弹性动力学分析方法的显式表达

该文从柔性体的虚位移原理出发，建立精确运动弹性动力分析方法(kineto-Elastodylnamic Analysis)的一种新表达，其运动方程计入刚体大运动与弹性变形的非线性耦合项，整体坐标系下的单元运动方程采用显式表达，避免了在方程中采用旋转变换矩阵的导数，且方程形式及系统方程的组装方式都与基于瞬时结构假设的一般运动弹性动力分析方法保持相同，只需在一般运动弹性动力分析方程中添加几项便可得到该文方程。最后，给出平面连杆机构系统的详细表达，并举例说明。     

刚体-柔性梁系统的撞击动力学分析

该文研究了刚体-柔性梁系统作大范围旋转运动时的撞击动力学问题。采用子系统法建立了考虑“动力刚化”效应的系统刚柔耦合动力学方程，并采用假设模态描述变形，将偏微分形式的动力学方程转化为常微分方程。基于系统的动力学方程导出撞击时系统的广义冲量-动量方程，与撞击恢复系数方程相结合求出撞击动力学响应。文中给出了算例，验证了该文方法，并对大范围旋转运动下的刚体-柔性梁系统的动力学进行了探讨。     

岩石裂隙中非恒定渗流与变形耦合作用的DDA方法

由于渗流作用,会在岩石裂隙中形成非稳定流,非稳定流作为裂隙表面荷载会使岩体产生变形,变形又会影响岩土结构的渗流特性,从而产生渗流和变形耦合的作用.根据最小能量原理构造出单元DDA(不连续变形分析)瞬时平衡方程.编制了基于DDA的岩石裂隙中稳定渗流和不稳定渗流压力水头的有限单元计算程序,通过对实验结果与计算结果的比较,验证了计算程序所使用的数学模型的可靠性.地下水是影响边坡受力变形及稳定性的一个重要因素.通过对某隧洞破坏过程的模拟,用这种渗流-变形耦合DDA法研究了地下水对裂隙边坡稳定性的影响.模拟结果与实际发生的结果一致,验证了本文方法的可靠性.     

基于ANSYS六自由度串联机械臂联接轴的结构优化

在六自由度串联机械臂结构优化设计过程中,建立了六自由度串联机械臂中薄弱环节联接轴的有限元模型,采用ANSYS软件对联接轴结构进行分析,得出了联接轴在工作状态下的应力分布规律以及变形状况,表明了联接轴的结构设计满足了刚度和强度要求,同时也为对其结构进行进一步优化提供了理论依据.     

两种刚柔耦合动力学模型的对比研究

以由中心刚体与弹性梁构成的刚柔耦合系统为对象，对比研究了一次近似和传统零次近似这两种耦合动力学模型在同一问题上表现出来的不同性质，首先从变形理论出发，导出了在结构动力学中被忽略的变形位移的二次耦合项，建立了由中心刚体与弹性梁构成的刚柔耦合系统的一次近似动力学模型，通过计算反例，揭示了对于刚柔耦合多体系统，即使没有大范围旋转运动提供了的强离心场，在某些条件下零次近似模型也不能正确描述柔性体的刚柔耦合动力学性质，而一次近似动力学模型却能得到符合实际情况的结果。