基于绝对节点坐标法的柔性绳索体建模仿真研究

将绝对节点坐标法应用于柔性绳索体动力学建模和仿真的研究之中,利用绳单元建立了二维悬臂梁、三维柔性网和刚-柔耦合柔性网三种模型。借助Bathe积分策略和广义极小残量法(GMRES)对长时间历程、非对称大型稀疏矩阵方程组进行了分析求解,得到了三种模型的动力学仿真结果。通过对柔性绳索体的建模和仿真研究,确立了适用于大变形、大位移柔性绳索体动力学研究的方法,并提出了该研究领域未来发展方向应是绝对节点坐标法与各向异性材料本构关系的结合。     

飞矛对空间运载火箭残骸的锚固捕获特性研究

随着在轨废弃航天器的不断增多,飞矛捕获成为一种清除大型空间碎片的新式方法。首先通过分析典型废弃航天器的特征属性,选定了运载火箭末子级作为飞矛捕获的在轨演示目标。接着提出了一种一体式多层级倒刺结构的飞矛,通过飞矛撞击末子级靶板的有限元动力学仿真,研究了不同初速下飞矛的锚固效果。最后为模拟空间捕获场景,赋予了捕获目标不同的自旋速度,研究了飞矛对运动末子集靶板的锚固特性。结果表明飞矛的撞击固定末子级靶板的最佳锚固初速为70m/s,并且在此速度下运动状态下的末子级靶板仍可被飞矛锚固捕获。可见飞矛在空间中捕获运载火箭残骸的方案是可行的,并且揭示出飞矛捕获方式对目标运动状态的不敏感性。     

基于绝对节点坐标方法的压发装置建模与优化

研究压发装置的精确建模与产品性能优化问题. 基于绝对节点坐标方法的缩减板单元对压发装置电路板进行建模,通过实验确定电路板的材料参数及支撑弹簧与触发装置的非线性刚度特性,采用非线性力–位移关系建立了支撑弹簧与触发装置力学模型,搭建了压发装置结构的精确有限元模型;设计了压发装置加载实验系统,采用实验数据验证了上述有限元模型的正确性. 根据目标触发载荷范围,优化了压发装置中支撑弹簧的刚度及长度参数. 数值模拟直接指导了压发装置参数设计,并已成功应用于型号研制.      

螺栓滑移引起的铝合金板式节点网壳变形研究

板式节点螺栓滑移会引起铝合金网壳结构发生明显变形,变形主要取决于节点轴向变形,可通过节点轴向刚度模型来模拟螺栓滑移.为考虑实际工程中螺栓尺寸的随机误差,提出节点轴向刚度的随机多折线模型,分析发现,考虑螺栓尺寸误差计算得到的网壳挠度,可采用理想四折线模型结果拟合. 基于轴向刚度四折线模型,分析网壳挠度随螺栓预紧力的变化规律,发现当预紧力高于特定临界值时,网壳变形很小,反之网壳挠度会迅速增大. 进一步分析发现：最大网壳挠度与螺栓孔径差、网格环数呈正比,受跨度、矢跨比和支座形式影响较大,与杆件截面及节点板尺寸、荷载大小相关性较小. 基于此,提出螺栓滑移引起的最大网壳挠度计算公式,并对工程中常见的拉铆钉和普通螺栓,给出孔隙优化建议.     

基于绝对节点坐标的废塑料薄膜振动特性研究

将废塑料薄膜进行分选回收是目前高效节能的垃圾处理方式,废旧塑料薄膜的振动特性会直接影响分选的精度.基于绝对节点坐标法对废塑料薄膜进行了振动特性分析,基于薄板单元模型理论提出了一种三维柔性薄膜单元模型,引入Neo-Hookean本构模型求解单元的质量矩阵和刚度矩阵,建立废塑料薄膜动力学方程表达式.利用MATLAB软件对薄...     

基于粒子群算法的空间机械臂关节驱动力矩优化设计

采用绝对节点坐标方法对空间柔性机械臂臂杆进行动力学建模,采用自然坐标法对机械臂关节进行建模,最终得到刚柔耦合的空间机械臂动力学模型.对冗余自由度机械臂进行逆运动学分析,由规划的末端轨迹得到了含自运动项的关节转角轨迹.利用动力学方程中Lagrange乘子的物理意义,对机械臂系统进行逆动力学分析,推导了关节轴瓦与轴颈在运动过程中受到的关节驱动力/力矩.利用粒子群算法优化机械臂的自运动项,得到了最小化的关节驱动力矩能耗,从而形成了一种冗余空间机械臂关节驱动力矩优化设计新方法.在平面三连杆柔性机械臂进行了数值仿真,仿真结果表明:所提出的方法在实现末端轨迹跟踪的同时,能有效降低关节力矩能耗;得到的关节力矩连续性好,能够满足工程实际需要.      

柔性多体系统设计灵敏度的高效计算方法

通过使用绝对节点坐标方法和非线性应变位移关系,提出了一种组装柔性多体系统设计灵敏度方程的方法.该方法不仅可以避免推导灵敏度方程所需的大量符号计算,而且能够提高计算灵敏度的效率.给出了平面柔性曲柄滑块机构的算例,通过直接微分法与伴随变量法的对比,表明所提出的方法不仅能够保证精度,而且对于中等规模的设计灵敏度分析,能够使直接微分法达到与伴随变量法相当的效率,具有广泛的工程应用价值.     

高速IDS中一种改进的数据包捕获方法的研究

在大的网络流量环境和中断批处理的情况下,数据包捕获的丢包率出现了急剧地上升.如何降低数据包捕获的丢包率是高速IDS研究的难点之一,针对这一问题,提出了一种改进的数据包捕获方法,它将Libpcap整合到Linux内核中,并结合了基于NAPI的自适应轮询方法和Linux的内存映射机制,减少了中断与系统调用的开销.实验证明,在数据包长度较小的情况下,所提方法可有效降低丢包率和CPU占用率,从而改善了包捕获的性能.     

基于ANSYS的输电导线找形方法研究

输电导线的初始找形是进行后续各种塔线体系结构动力分析的基础和前提.针对输电导线找形在ANSYS上的实现,本文提出了一种节点滑移法,并将该方法用于实例找形分析中,得到的导线的弧垂值和应力值与它们各自的理论值之间的误差很小,在工程允许范围内,证明了用该方法进行导线找形计算的准确性和可行性.本文提出的节点滑移法与实际架线过程近似,克服了常规方法的一些不足,拓展了导线找形这个课题的研究.     

基于Petri网的侦查中数学建模应用研究

将Petri网理论引入刑事侦查中,通过数学建模来解决侦查破案的具体问题。通过实例分析表明该方法能够精确定位和打击团伙犯罪嫌疑人,并形成海量的数据分析方法。     

考虑节点几何位置偏差的既有网壳结构稳定计算方法

基于概率和数理统计理论,提出了一种通过分析已抽检节点实测几何位置信息并采用截断高斯分布函数形成未抽检节点几何位置信息的方法.基于蒙特卡罗法,得到既有网壳结构的一组稳定系数,通过概率论方法给出了临界稳定系数的确定方法,最后提出了考虑几何位置误差的既有网壳结构整体的计算流程.以一个K6型单层网壳结构为算例,验证了该方法的可行性.     

对VTflinc软件计算流体包裹体最小捕获压力方法中参数的研究

为提高VTflinc软件计算最小捕获压力的准确度,通过岩相学、荧光光谱、模拟试验等方法和手段对该软件所需的参数进行研究。结果表明:荧光干扰导致油包裹体边界失真是气相充填度计算误差产生的主要原因。透射光图片无荧光干扰,可作为标准校正CLSM光切片中的油包裹体的边界;根据空间相近原则选择亲缘性油藏作为初始组分,其条件不够充分,还应考虑荧光的一致性;油/水伴生包裹体判识时应首先考虑包裹体的产状和期次,判识后也要注意发生次生变化的油/水伴生包裹体,并将其剔除。     

无线传感网中多重绕射的UTD-PO方法研究

针对无线传感网中超宽带信号的多重绕射传播特性,提出一种利用时域一致性绕射理论(UTD)和物理光学(PO)的方法。该方法利用一组简单的递推关系来代替一致性绕射理论中复杂的斜率绕射项,从而提供了一种简化的基于时域一致性绕射理论的多重绕射分析方法。利用上述方法推导了著名的Bertoni模型的时域冲激响应,利用卷积运算可以简便地预测无线传感网中超宽带信号的多重绕射传播特性。数值结果表明,这种基于时域UTD-PO的分析方法不仅能够用来准确地分析多重绕射模型而且还能够明显提高运算效率。     

移动自组网中信号衰落的影响与应对方法研究

研究无线信道大尺度路径损耗和小尺度信号衰落的基本原理。对NS-2仿真软件进行开发,设计基于瑞利分布的小尺度信号衰落模型,实现真实电波传播环境的仿真。通过仿真实验分析小尺度信号衰落所产生的瞬时链路对通信性能所产生的影响,并提出相应的改进思路和策略。