整形器对SHPB入射波形影响规律的定量研究

波形整形器是实现分离式霍普金森压杆（SHPB）实验恒应变率加载的重要手段之一,为研究整形器对入射波形的影响规律,本文以紫铜、黄铜、铝等软材料为研究对象,在37 mm霍普金森压杆（SHPB）设备上开展了整形器直径和厚度、撞击杆速度、长度等因素对入射波形状影响规律的实验研究,并结合数值模拟仿真研究与量纲分析,给出了入射波T₁和T₂拐点的量纲一应力、量纲一时间的定量表达式,T₁拐点的量纲一应力σ/σ*与量纲一参数Y/σ*,（d/D_b）2和h/L_b分别呈线性关系;T₂拐点的量纲一时间t/t*与量纲一参数h/L_b、Y/σ*都是呈线性关系的.      

基于时间优化的多模态输入整形法抑制柔性系统的振动

多模态输入整形器能够很好地抑制多模态系统的残余振动,而且通过时间优化能够减少系统响应的时间延迟.介绍了两种基于时间优化的多模态输入整形器:多模态部分和负脉冲输入整形器与多模态单位幅度负脉冲输入整形器.构建了一种三自由度柔性机器人的两模态部分和负脉冲与单位幅度负脉冲输入整形器.通过数字仿真,这两种输入整形器在有效抑制机器人残余振动的同时减少了系统响应的时间延迟,且两模态单位幅度负脉冲输入整形器能够改善系统减振的效果.     

用于机器人末端残余振动控制的控制误差优化输入整形器

针对工业机器人关节柔性引起的末端执行器残余振动问题,提出一种基于控制误差优化输入整形器的振动控制算法。该算法结合零振动二阶微分输入整形器(ZVDD)方程和系统响应时滞时间方程,构建了关于整形器脉冲幅值参数的线性约束方程组;以整形后末端运动过程控制误差和定位误差为优化目标,建立了控制误差代价函数;利用拉格朗日乘子法解出脉冲幅值参数的表达式并进行迭代运算求得最优解;采用预测路径规划来补偿系统时滞时间。实验结果表明:所设计的控制误差优化输入整形器能将机器人J5轴末端残余振动加速度减少至整形前的11.7%,与ZVDD输入整形器相比能减少系统响应时滞时间约88%和最大过程控制误差约60.3%,与CEM输入整形器相比能减少定位误差约53.7%。该算法可以在有效抑制残余振动的基础上,减小传统输入整形器引起的系统响应时滞时间、末端运动过程控制误差和定位误差,对提高工业机器人的定位速度和精度具有一定的参考意义。     

基于负脉冲输入整形法抑制一种3自由度并联机器人的振动

为了获得快速、准确的系统运动响应,设计了负脉冲输入整形器.介绍了一个3自由度并联机器人系统,以及系统模型和动态方程.给出了含有负脉冲的ZV,ZVD,EI输入整形器的构造方法,并应用到这个3自由度机器人系统.从减少系统响应的时间延迟、鲁棒性等方面对负脉冲整形器进行研究,并与正脉冲输入整形器进行了对比.数字仿真的结果证明负脉冲输入整形器能够在抑制残余振动的同时减少系统响应的时间延迟.     

脉冲整形器在聚碳酸酯的SHPB试验中的应用

对聚碳酸酯材料进行不同应变率下SHPB试验的动态力学响应的研究,同时采用脉冲整形器技术分析了其尺寸和撞击速度与脉冲波形的影响关系,再应用到SHPB试验中以获得聚碳酸酯试件在试验过程中满足动态应力平衡的条件,以及获得近似恒应变率加载的条件.试验结果表明,聚碳酸酯材料具有应变率敏感效应,并且强度随着应变率的增大而提高.     

超硬砂轮修整的研究——制动式整形器的理论与实践

超硬砂轮修整的困难,是生产上推广应用的主要障碍之一。本文对制动式整形器进行了理论上的分析,并进行了实验。找出了影响整形效率和整形精度的规律,提出了制动式整形器合理使用的方法和适合的参数。整形器价格低廉,可直接在生产上使用,是一种有效的整形工具。     

基于不同材料模型的混凝土SHPB试验数值模拟

为了分析不同材料模型对混凝土分离式霍普金森压杆(SHPB)试验数值模拟结果的影响,在LS-DYNA软件中分别运用KC,HJC,CSC三种材料模型对混凝土的SHPB试验进行模拟.利用脉冲整形器对入射波进行整形以减小弥散效应,实现恒应变率加载,并从SHPB试验的基本假定出发验证了有限元模型的准确性.通过数值模拟得到了不同撞击速度下基于3种材料模型的混凝土破坏过程及其应力-应变曲线.结果表明:KC,HJC,CSC三种模型基本上能够反映混凝土的动态力学特性,且KC模型和CSC模型的失效模式为核心塌陷,而HJC模型则表现出留核现象;在相同的平均应变率下,HJC模型和KC模型的动力放大系数大于CSC模型;随着平均应变率的增加,峰值应变增大,CSC模型和HJC模型的割线刚度减小,而KC模型的割线刚度变化不明显.     

接缝设传力杆水泥混凝土面层结构力学分析

建立接缝无传力杆及设传力杆时水泥混凝土面层结构的三维有限元模型,运用数值分析方法,分析接缝处水泥混凝土面层的荷载应力、弯沉值和弯沉差,研究了地基模量、传力杆直径对荷载应力及弯沉差的影响规律,并对条件相同的计算结果进行了对比分析.结果表明:计算点的主应力、剪应力、弯沉值和弯沉差随着传力杆直径的增加而呈现减小趋势;当传力杆直径大于35mm时,传力杆直径的增加对降低水泥混凝土面层内计算点的应力值效果已不明显;接缝设传力杆时水泥混凝土面层计算点荷载应力和弯沉差明显小于无传力杆时相应的计算结果;当地基模量不大于800MPa时,建议基于剪应力去估计接缝传荷效率;当地基模量大于800MPa时,建议基于弯沉值或主应力去估计接缝传荷效率.     

TC4钛合金平板高速撞击损伤及弹道极限特性

为研究高速撞击下TC4钛合金平板的损伤行为和弹道极限特性,首先利用空气炮和LS-DYNA软件对直径25.4 mm钢弹高速正撞击3 mm厚TC4钛合金平板的过程进行了实验和仿真分析研究,得到TC4钛合金平板的损伤结果和弹道极限速度;并基于实验结果验证了有限元模型的准确性。然后利用有限元方法进一步分析了平板厚度、撞击角度和弹头形状对TC4钛合金平板撞击损伤及弹道极限特性的影响。研究结果表明:平板厚度越大,弹丸撞击角度越小,平板的弹道极限速度越大;而弹丸直径相同时,弹头形状对薄板的弹道极限速度有一定影响;此外,平板厚度、撞击角度及弹头形状对平板的撞击损伤形式有较大影响。     

冲击作用下有限长线性硬化杆的动态屈曲

通过分析弹丸对线性硬化杆的冲击和线性硬化杆对刚性靶的高速撞击，得到冲击条件下杆屈曲发生的临界条件．在分析中考虑了应力波的传播、反射以及应力波之间的相互作用．分析了杆中的应力和屈曲发生的可能性．结合具体材料进行计算，得出了临界屈曲条件，总结出屈曲发生时撞击力和屈曲位置之间的关系以及撞击速度与杆长径比之间的关系．这些结论对于冲击作用下有限长线性硬化杆弹塑性动态屈曲问题实验研究具有一定意义．