柔性三角梁约束微纳测头的变刚度特性分析

针对目前多数微纳测头约束支撑机构刚度不可调的问题,基于柔性三角梁约束支撑原理,构造一种具有变刚度特性的新型微纳测头结构。利用压电叠堆器驱动柔顺机构以控制约束支撑梁所受轴向力,进一步调节梁的支撑刚度以及约束支撑机构的整体刚度。应用最小势能原理分别建立约束支撑机构的垂直刚度和横向刚度的理论模型,并利用有限元分析法获得支撑刚度随压电叠堆器输出轴向压力的刚度曲线。对比支撑刚度理论值和仿真值大小,结果表明建立的理论刚度模型正确。研究揭示了该新型微纳测头的变刚度机理,为其实际应用过程中的变刚度控制奠定了重要的理论基础。     

MEMS三维微触觉测头的低频振动测试系统

针对一种MEMS三维微触觉测头,构建了基于Suss Microtec三维微定位器和PI压电陶瓷的动态测试装置,对测头的动态性能进行了表征．分别测试了测头在轴向和横向负载下对不同幅度低频振动信号的响应情况,研究了测量过程的短时重复性能．结果表明,压电陶瓷位移。电压曲线的非线性误差在轴向测量模式下小于0．102％,横向测量模式下小于0．507％     

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.     

多坐标测量机用动态测头结构参数的理论分析

动态测头的各向异性是影响测头随机误差的主要因素,造成测头各向异性的原因主要是测头设计本身。本文通过建立测头空间力学方程,找到了减少测头各向异性的测头结构参数最佳设计的途径。     

柔性铰链三维测头的设计及力学特性分析

为了提高三维测头集成度和测量精度,设计了一种基于柔性铰链的整体式三维测头机构.通过分析柔性铰链机构和其力学特性,建立了柔性铰链机构转角与受外力作用之间的关系.在计算柔性铰链转角的基础上,给出了柔性铰链的弹性系数k的数学表达式.由理论分析可知,测头受力F和工作台位移δ呈线性关系,从理论上保证了测量精度.     

三坐标测量机测头的校正方法和误差分析

三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件,主要用来触测工件表面。为确保测量机的测量精度和测量效率,现通过对三坐标测量机测量系统接触式测头结构特点的分析,并对测头校正时所产生的误差进行分析探讨,提出了测头直径有效的校正和使用方法,从而获得最佳的有效工作长度和测针刚性,提高了测量精度。     

基于运动副变胞实现的变胞机构构型综合

变胞机构具有可变拓扑结构的特点,其构型综合的难度很大.文中通过分析变胞运动副的约束变化特征和结构实现方式,提出一种变胞机构构型综合方法.采用约束函数的算术运算描述运动副在增加、消除和改变类型共3类变胞过程中的约束变化特征;通过归纳设计常见运动副变胞的结构形式,构建变胞运动副结构设计目录;以此为基础,结合形态学矩阵法构造变胞源机构,通过求解变胞运动副的约束变化特征,选择变胞运动副结构,综合变胞机构构型.示例表明,文中方法不仅能综合出多种满足功能需求的变胞机构构型,还能改进机构结构与性能.     

梁端约束对钢筋混凝土梁耐火性能的影响

利用已编制的钢筋混凝土结构高温反应的全过程分析程序,通过带有杆端约束的钢筋混凝土梁的耐火极限分析, 初步探讨轴向约束刚度比、转动约束刚度比和高跨比对梁的耐火性能的影响规律.研究表明, 转动约束刚度比不变时, 随着轴向约束刚度比的增大,梁的耐火极限逐渐减少,当轴向约束刚度比增大到一定程度时,这一趋势逐渐减缓;轴向约束刚度比不变时,随着转动约束刚度比的增大,梁的耐火极限逐渐增大, 当转动约束刚度比增大到一定程度时,这一趋势逐渐减缓;随着高跨比的减少,梁的耐火时间逐渐减少.     

正交三维扫描测头标定的多区域变参数法研究

针对正交三维扫描测头的3个探测方向间存在着相互干涉,即耦合的问题,提出了一种基于多区域变参数系数矩阵的正交三维扫描测头标定方法.运用3×3系数矩阵对测头进行标定,该方法依据测头变形量的正负将标准球划分为4个基本区域,通过控制测头接触标准球上不同区域中的若干探测点,在每个探测点上向标准球球心方向连续步进测量,利用两者变化量之间的关系建立标定方程,运用最小二乘方法确定出4个标定矩阵,实现了正交三维扫描测头的高精度标定.采用2种方法对标定结果进行了实验验证,实验结果表明,多区域变参数系数矩阵的标定方法是可行的,具有标定快速、准确的优势,为正交三维扫描测头的高精度测量奠定了坚实的基础.     

基于改进遗传算法的三坐标测量机光学测头的标定

针对三坐标测量机上安装激光测头时机械调整误差大以及传统补偿算法鲁棒性差的缺点，提出了三坐标测量机非接触扫描测量时PH10回转体上光学测头安装姿势误差的补偿方法，建立了安装姿势误差的数学模型，通过对标准球球心的最小二乘拟合，给出了误差模型待标定参数的无约束最优化目标函数的惩罚函数形式，提出了一种改进的遗传算法，在并行组合模拟退火算法中采用了改进的多点交叉算子和自适应变异算子，同时使用了两次最优保存策略，通过仿真实验证明了算法求解的精确性．     

基于ANSYS的转子支座静刚度计算方法及实验验证

针对旋转机械常用的刚性支座、鼠笼弹性支座,利用ANASYS建立了支座静刚度计算模型。利用螺纹杠杆原理设计了可产生10kN拉力的支座施力机构,开展了多种支座静刚度测量实验。实验结果表明：有限元计算的静刚度最大误差为8.3%,验证了支座静刚度模型的正确性;刚性支座水平径向和垂向静刚度数值差异很大,刚度表现出很强的各向异性;鼠笼弹性支座径向静刚度差异很小,刚度表现为各向同性。静刚度有限元计算模型中正确的载荷类型为余弦面载荷分布。边界约束条件为：针对刚性支座,在支座底板螺栓孔周围施加全约束,在底板其它区域则给予轴向约束;对于鼠笼弹性支座,在鼠笼弹性结构与刚性支座联接面上施加全约束。     

TIG电弧弧柱机制的静电探针分析

利用自行研制的运动铜丝静电探针,对TIG电弧进行低扰动诊断,测量弧柱区不同位置的电位.结合静电探针与等离子体相互作用机理分析电位波形的形成机制.研究发现,当探针位于电弧的中央区域时,探针与载流等离子体和非载流等离子体发生交替接触,使探针上的电位呈负电位和零电位交替变化.据此提出摆动载流通道TIG电弧模型.在电极的阴极斑点和工件的阳极斑点之间,形成一种直径小于弧柱的载流通道,它以数百赫兹的频率,在电弧内部温度较高的等离子区旋转和摆动,承担所有的电弧电流.而在载流通道没有运动到的外围温度区域,则呈现温度较低的负离子区.     

大跨径三塔缆索承重桥梁力学参数敏感度分析

建立了主跨为1 400m的三塔悬索桥、三塔斜拉桥和三塔斜拉-悬吊协作体系3种桥型的有限元分析模型.考虑几何非线性效应,利用ANSYS参数化设计语言(APDL)编制了计算程序,分析了主梁的最大挠度、索塔塔顶最大位移及主缆抗滑移系数对主梁刚度、索塔刚度、塔梁约束刚度、矢跨比、中央扣等参数的敏感程度,并进一步确定了主梁刚度和索塔刚度合理取值范围.结果表明:主梁刚度对悬索桥影响较小;主塔刚度是3种桥型的核心参数;塔梁约束可改善3种桥型的力学性能;减小矢跨比或设置中央扣可提高结构刚度,但会降低主缆抗滑性能.     

变刚度悬架的虚拟匹配优化

为解决某客车变刚度悬架的匹配优化问题,首先对传统的汽车悬架匹配方法和流程进行了总结,然后提出了基于计算机辅助优化(CAO)技术的虚拟匹配优化方法,并给出了相应的匹配流程.该匹配方法先建立整车的虚拟优化模型,再编制优化匹配程序并设定优化目标,然后联合优化模型仿真进行虚拟匹配.为建立准确的虚拟模型,特对该车的前后轮胎和空满载下簧载惯性参数进行了测试.文中匹配的悬架参数包括前悬架扭杆的扭转刚度、前后减振器的阻尼系数、前后稳定杆的扭转刚度、后悬架板簧的初级刚度与复合刚度和板簧衬套的径向刚度.匹配时需要考虑空载和满载两种状态下的车辆性能.通过虚拟匹配得到了该车变刚度悬架的匹配结果,然后根据该结果试制了悬架样件,最后在某汽车试验场进行了对比验证试验.结果表明,所采用的虚拟匹配方法对变刚度悬架参数的匹配优化是有效可行的,这对汽车底盘的虚拟开发及优化具有一定的借鉴指导意义.     

Scaled down model design of shaking table test of Taizhou Bridge

Taizhou Bridge is the first kilometer level three-pylon two-span suspension bridge in the world and the structural complexity has significant effects on the seismic performance of the bridge. Shaking table test of Taizhou Bridge is arranged to investigate the effects of non-uniform ground motion input, collision between main and side spans and optimal seismic structural system. It’s very important and difficult to design and manufacture the scaled down model of Taizhou Bridge used during the shaking table test. The key point is that the girder and pylons are very hard to be manufactured if the similarity ratio is strictly followed. Based on the finite element method (FEM) analysis, a simplified scaled down model is designed and the bending stiffness of the girder and pylon are strictly simulated, and the torsion stiffness and axial stiffness are not strictly simulated. The inner forces and displacements of critical sections, points of simplified model and theoretical model are compared by FEM analysis, and it’s found out that the difference between the seismic responses is relatively small. So, the simplified model can be used to conduct the shaking table test by the FEM verification.     

考虑阻尼的变刚度薄壁杆件动力稳定

采用有限单元法，研究有阻尼条件下，受轴向周期性动力荷载作用的变 刚度薄壁杆件动力稳定问题。承受轴向周期性变化外荷载的薄壁杆件，其非线性几何刚度矩阵随着轴向外荷载的变化而改变，即本质为变刚度薄壁杆件的动力稳定性问题。用有限单元法离散变刚度薄壁杆件，通过公式变换，将有阻尼条件下变刚度薄壁杆件的振动方程，转化为Mathieu方程。同时应用Matlab程序，设计语言编制程序求解。通过算例求得变刚度薄壁杆件可能发生的、相应于弯曲振动、扭转与翘曲耦合振动的动力不稳定区域。指出由于薄壁杆件的动力不稳定区域具有连续的激发区域，阻尼的增加并不能绝对地抑制振幅无限增长。对薄壁杆件的共振，以及动力不稳定的参数激发振动进行分析比较，指出它们表现形式虽然有相似之处，却是完全不同的两种振动形式。提出防止薄壁杆件动力不稳定的发生，比防止薄壁杆件的共振更复杂。在许多情况下，通用的减振和隔振方法，对于参数激发振动的动力不稳定是无效的。     

动力总成悬置软垫结构参数优化系统开发

采用软件集成的方法,开发一套悬置软垫结构参数优化系统。该系统以MATLAB为平台,通过调用ABAQUS批处理程序采用有限元方法自动计算不同结构参数下的软垫刚度,用神经网络映射结构参数与刚度之间的非线性关系,建立起优化目标函数,用遗传算法优化结构参数并计算出优化结构参数后的软垫刚度与目标刚度之间的误差。实例验证表明,该系统可以根据所提出的三向刚度要求,快速、准确地确定悬置软垫的结构参数,具有可行性。     

塔-梁纵向连接方式对多塔自锚式悬索桥抗震性能的影响规律

以福州市某在建的三塔自锚式悬索桥为工程背景,建立三维有限元模型,应用直接积分法进行非线性时程分析,分别研究纵向漂浮体系和约束体系下三塔自锚式悬索桥的抗震性能.计算结果表明:相对纵向漂浮体系而言,纵向约束体系中塔梁纵向约束可以有效地限制主梁的纵向振动,使得索鞍抗滑安全系数较大,边塔及中塔地震变形较小,主梁截面弯矩较小,梁端伸缩缝位移需求也较小.因此,从多塔自锚式悬索桥的抗震安全性角度考虑,建议采用塔-梁纵向约束体系.     

炮塔拆装台架变径设计与目标交互优化

为解决现役各种自行火炮炮塔拆装台架通用性差、种类冗杂的问题,通过分析其尺寸需求,设计了一种变径炮塔拆装台架,为实现拆装台架的轻量化设计并提高台架刚强度,提出了拓扑优化和尺寸优化相结合的目标交互优化设计方法.首先,以台架最易发生破坏的托盘质量最小为优化目标,最大许用位移、许用应力为约束条件,单元密度为设计变量,对托盘进行拓扑优化;然后,对拓扑优化结果进行规整,以提高刚强度为优化目标,质量不增加为约束条件,重要尺寸参数为设计变量,对托盘进行尺寸优化.结果表明,优化后托盘质量由1 421 kg减为1 032 kg,结构刚强度均有较大幅度提高,并通过工装试验验证了优化结果的有效性.      

一种支持多故障定位的低开销监测站点部署方法

在节点覆盖约束条件下,以最小化监测站点数目为目标,提出了一种支持多故障定位的监测站点部署方法.该方法以传统k-path算法为基础,使用基于弱连接节点求取独立路径的改进算法来选取监测站点.仿真实验表明:进行故障定位时,该算法所需的监测站点数少于k-path算法,而故障定位能力则强于k-path算法,具有更好的性能.使用该...