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。     

新型四自由度并联机构运动学分析及其优化设计

提出一种能够实现两维移动和两维转动的四自由度并联机构,该机构包含3条UPS型驱动分支和1条UPR型驱动分支.建立了该并联机构的三维模型及位置反解方程,利用虚设机构法求出机构一阶和二阶影响系数矩阵,并推导了速度和加速度表达式.利用Jacobian 矩阵条件数对机构进行全域性能指标分析,得到机构尺寸变化对性能的影响趋势,以及所给尺寸范围内速度、加速度性能较好的尺寸.数值算例验证了性能指标分析的正确性,为机构优化设计提供了理论依据.     

一种三自由度并联机构刚度分析及仿真

以一种三自由度并联机构2-TPR&SPR为研究对象,对其刚度进行分析.首先利用螺旋理论的方法得到该并联机构的全Jacobian矩阵,在此基础上,考察机构外力、外力矩对支链驱动力及约束力的映射关系.随后利用力与位移的对偶关系,推导出机构的刚度矩阵,最后通过一组数值仿真实例,验证刚度分析的正确性.     

高速弹性机构稳态振动响应的一种高效解法

给出了输入杆具有恒定转速的高速弹性机构稳态振动响应的一种高效解法。该方法适合于求解大型二阶周期时变的振动系统，计算精度和效率高，且节省高速内存，使在微机上进行高效的运动弹性动力分析与综合成为可能。对一弹性连杆机构进行了数值计算，并与有关文献的实验结果进行比较。结果表明，它们之间吻合很好。     

基于约束力旋3SPS+UP并联机构刚度和弹性变形

针对具有约束分支的3SPS+UP少自由度并联机构刚度与弹性变形问题,采用基于主动/被动约束力旋求解其总刚度矩阵和弹性变形的方法.结果表明:对3SPS+UP并联机构的受力状态进行分析,并确定主动/约束力旋的姿态,分析3SPS+UP并联机构的主动/约束分支的弹性变形,导出主动/约束分支的伴随矩阵,约束力旋对3SPS+UP并联机构的弹性变形有巨大的影响.得出结论:当建立3SPS+UP并联机构的总刚度矩阵和求解弹性变形时,必须考虑约束力旋.     

三自由度SP+SPR+SPS并联机构的运动学和工作空间分析

提出了一种新型的SP+SPR+SPS三自由度并联机构。首先,分析了该机构的位置正、反解。其次,导出了该机构的Jabobian矩阵和Hessian矩阵,并求得了速度、加速度及静力学公式。再次,采用计算机辅助设计的变量几何法求解了该机构的工作空间。最后给出了该机构运动学的数值算例。     

新型空间5自由度并联机构的奇异位形分析与规避

采用约束支链法设计了一种新型空间5自由度并联机构,用于实现动平台的三维移动和两维转动.文中首先利用螺旋理论分析了该并联机构的自由度,推导了机构的约束子矩阵和运动子矩阵,在此基础上建立了机构的完整雅克比矩阵;然后,利用该雅克比矩阵分析了机构发生奇异的条件,并通过选择动平台工作范围或改变结构尺寸,给出了规避并联机构奇异位形的具体方法;最后,通过数值算例验证了所提奇异位形规避方法的正确性和有效性.     

组合机构运动学分析的统一数值方法

研究了组合机构的运动学统一建模方法以及平面高副运动变换矩阵的结构和数值计算方法，并讨论了高副的退化及处理。     

具有大刚度曲柄的弹性曲柄摇杆机构的动态特性研究

本文应用传递矩阵法导出了具有大刚度曲柄的曲柄摇杆机构固有频率的简捷解析式;首次证明这类机构在其弹性杆轴向变形可忽略的条件下,它的固有频率不仅与机构位置无关,而且可简化为各弹性杆简支状态下固有频率值的集合,并在数值上等于机构的临界速度.     

空间机构运动学建模与分析方法的研究

为了快速高效地建立空间机构运动模型以进行运动学特性分析,运用多体动力学原理,提出了一种计算机符号建模与数值的计算方法.在每根杆件上的运动副处建立笛卡尔直角坐标系,用这些坐标系之间的关联关系来描述空间机构的结构形态,推导了同一杆件上2个坐标系之间的变换关系,得到了杆件形状矩阵.根据运动副的类型和属性,推导了同一运动副处不同杆件上2个坐标系之间的变换关系,得到了运动副约束矩阵.通过在运动链上连续使用变换矩阵,建立了空间机构的数学模型,并用推导的运动方程对时间求导,得到了空间机构的速度和加速度方程.研究表明,由开发的空间机构运动学分析软件,结合空间4杆机构的运动学分析,验证了建模与求解方法的正确性,从而为空间运动机构建模与运动学分析提供了一种有效的方法.     

段法能量平衡方程组的主变量修正解法

本文对模拟高温热交换场的段法数学模型的能量平衡方程组提出了主变量修正解法。利用方程组的主变量性将一组n元非线性方程的求解,分解为n个一元非线性方程的求解;而对于每个一元非线性方程,又采用简化直接法求解,减少一个迭代层次。本解法在任意初值下均可保证收敛。     

Griffith裂纹积分变换解法中对偶积分方程的简单解法—形式函数待定法

本文在Abel积分方程法解Griffith裂纹问题对偶积分方程的基础上,提出了求解这种对偶积分方程的一种简单方法即形式函数待定法。     

弹性地基上自由边矩形板的弯曲

本文采用有限傅里叶余弦变换法,建立了求解四边自由基础板的典型方程组.应用拉氏变换,给出六种特殊荷载作用下常微分方程式的特解,从而可以求出它们所对应的弯曲问题的精确解.文中给出两个算例.应用本文提供的方法,可以计算一些工程结构问题,例如水闸底板等.     

透平机叶轮应力和变形计算的新优化方法

从计算机计算的特点出发，采用应力法，根据二阶常微分方程组的不同解法，给了了透平机叶轮在弹性范围内应力和变形计算的两种数值计算方法。1是将常微分方程组初值的龙格-库塔法与最优化计算方法相结合；2是将常微分方程组边值差分解法与最优化计算方法及3点插值法相结合。该方法克服了2次计算法的不足，特别适合编程用计算机计算求解。计算实表明该算法的计算结果跟解析值非常接近，误差很小，说明此算法是正确合理的。该方法实现了透平机叶轮应力和变形的快速和精确的计算，有一定的普遍意义，有较大的通用性和工程使用价值。     

山区河流平面二维水沙数学模型研究

根据泥沙交换原理，建立了河道非均匀沙悬移质水流挟沙力及推移质输沙率的计算模式，将非均匀沙推移质与床沙的交换形式概化为单向淤积、单向冲刷及淤粗冲细3种基本形式，并建立了每种交换形式下的非均匀沙推移质有效输沙率的计算公式．针对天然河道边界复杂及天然河道长宽尺寸一般相差悬殊的特点，本文采用正交贴体网格．在此基础上建立了正交曲线贴体坐标系下的平面二维全沙数学模型．采用有限体积法对拟合坐标系下的水沙基本控制方程进行了离散，在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法．在北盘江坝油滩河道中对水位、水流流速以及河床冲淤等进行了验证计算及分析．数值实验表明，该模型能正确地模拟山区河流复杂的水流以及河床的冲刷、淤积过程。     

迭代法解线性方程组的收敛性比较

迭代法是解线性方程组的一个重要的实用方法,特别是适用于求解在实际中大量出现的系数矩阵为稀疏阵的大型线性方程组,而Matlab程序能够提高实际计算的能力和计算的速度。用Matlab程序来实现解线性方程组Jacobi的迭代和Gauaa-Seidel迭代,特别给出一种新的迭代方法的Matlab程序,并对这3种迭代法收敛条件及收敛速度做出比较。     

FURTHER RESEARCH ON THE SPLINE MODEL METHOD OF KED ANALYSIS IN A PLANAR FLEXIBLE LINKAGE

This paper relates to the deep research on the Splinc Model Method of KED analysis. With the use of cubic B-splinc function as a link's transverse deflection interpolation function, the principle of virtual displacement is presented as a basic theory for the general formulation of the equations of motion, and thus abandoned the kinematic assumption and the instantaneous structure assumption which arc used in the Spline Model Method. In thc same time, the nonlinear terms sue as coupling terms between thc rigid body motion and elastic deformation arc included. New member's spline models are established. Mass matrix, Coriolis mass matrix, normal and tangential mass matrix, linear stiffness matrix, nonlinear stiffness matrix and rotation matrix arc derived. The kinematic differential equations of a member and system are deduced in the end. The Newmark direct integration method is used as the solution scheme of the kinematic differential equations to get the periodic response.     

二维流场模拟的矩阵标识法

采用二分步法，从积分型方程出发，在有限控制体上建立守恒型差分格式，对二维浅水波方程进行求解。求解线性代数方程组采用矩阵标识法，提高了计算效率，特别适合于流域大尺度水流的模拟。计算网格采用无序编码方法，灵活方便。算例表明，本文方法能够模拟宽广湖泊一类大尺度的二维水流。     

数值求解一类高阶线性Volterra积分微分方程的Tau方法

Tau方法是一种数值求解偏微分方程的多项式近似解法．运用Tau方法数值求解Volterra积分微分方程，给出误差估计和几个数值算例说明算法的有效性．     

2DOF空间3-RPS并联机器人位置运动学混合算法

空间2自由度并联机构可用于高作用力下精确控制姿态的两个分量的工作场合.建立了2自由度3-RPS并联机器人的位置运动学约束方程;对其正逆运动学算法进行了讨论.对求解并联机器人位置正解的杆长搜索法进行了改进,并结合解非线性方程组的拟牛顿法,提出了一种能解决方程组多解并且计算精度较高的混合算法,推导了2自由度3-RPS并联机器人位置反解的求解过程.通过实例验证了算法的正确性和所能达到的精度.