棱柱桿侵徹巖土動力學(xué)分析

本文利用ｄ’ａｌｅｍｂｅｒｔ原理建立了單桿柔性機(jī)械的動力學(xué)方程，并用模態(tài)展開法對其進(jìn)行了離散化。最后，給出了計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果。為進(jìn)一步開展多桿柔性機(jī)械臂動力學(xué)分析其控制打下了基礎(chǔ)。

以大型空間結(jié)構(gòu)的可伸展機(jī)械臂從折疊狀態(tài)被釋放的伸展過程為工程背景,分析受圓柱面單面約束的彈性螺旋桿在慣性力作用下恢復(fù)為直桿的動力學(xué)過程.對彈性桿空間大變形的分析不允許利用小變形假設(shè)進(jìn)行簡化.kirchhoff動力學(xué)比擬理論是研究細(xì)長彈性桿超大變形的有效工具.但由于圓柱面約束的存在,不能直接利用無分布力的kirchhoff模型,而必須在方程中增加分布的約束力.以表述截面姿態(tài)的歐拉角為變量,建立受圓柱面約束彈性桿的動力學(xué)方程.在圓柱面約束條件下,認(rèn)為彈性桿在伸展過程中仍維持半徑不變的螺旋線形態(tài),僅螺旋線傾角和桿的扭率隨時(shí)間變化.對簡化后的非線性微分方程導(dǎo)出解析積分,以描述伸展運(yùn)動的動力學(xué)過程,導(dǎo)出螺旋桿伸展速度的變化規(guī)律,以及從初始狀態(tài)伸展為直桿所需時(shí)間的簡明的解析形式計(jì)算公式.

以輪式wz30-25型液壓挖掘裝載機(jī)為實(shí)例,基于多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論,在三組反鏟機(jī)構(gòu)液壓缸的運(yùn)動作用下,研究了挖掘裝載機(jī)整機(jī)系統(tǒng)在鏟斗斗齒切向產(chǎn)生的挖掘力響應(yīng)。在斗桿液壓缸挖掘和鏟斗液壓缸挖掘兩種工況下,進(jìn)行了挖掘力響應(yīng)分析。在各工況下,影響挖掘力的重要參數(shù)有很多,包括液壓系統(tǒng)的壓力、液壓缸的尺寸、各液壓缸間的相互作用力、整機(jī)穩(wěn)定性和地面附著性能。將推導(dǎo)這些因素和最大挖掘力之間的函數(shù)關(guān)系。

多電機(jī)同步聯(lián)動系統(tǒng)的動力學(xué)分析與建模

基于有限元分析技術(shù),建立臂架的有限元模型,在ansys軟件中對履帶起重機(jī)的起臂過程進(jìn)行動力學(xué)分析.用link180單元模擬變幅拉板,利用其在溫度載荷下的變形特性,通過設(shè)置相關(guān)的線性熱膨脹系數(shù)和溫度載荷,使單元長度勻速縮短,帶動臂頭,完成起臂控制.以位移約束的方法代替常規(guī)載荷約束的方法,解決了起臂過程模擬中,由于拉板力大小和方向隨時(shí)間不斷變化,無法定義載荷步的問題.ansys軟件結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析模塊中含有瞬態(tài)分析模塊,可對履帶起重機(jī)起臂的動態(tài)過程進(jìn)行模擬和有限元分析,為實(shí)際的履帶起重機(jī)起臂調(diào)試過程提供參考.

針對隙控式全射流噴頭在惡劣工作條件下出現(xiàn)的附壁力小、驅(qū)動力矩小等不足,研究了獲得射流元件的最大附壁驅(qū)動力矩和減小摩擦阻力矩的方法,對射流元件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以保證噴頭的正常運(yùn)轉(zhuǎn).分析了隙控式全射流噴頭的轉(zhuǎn)動驅(qū)動力矩和摩擦阻力矩,噴頭轉(zhuǎn)動驅(qū)動力矩由射流附壁時(shí)與射流元件側(cè)壁產(chǎn)生的驅(qū)動力矩,射流與出口蓋板的作用力矩組成,噴頭的摩擦阻力矩由空心軸端面摩擦阻力矩,空心軸與軸套間的摩擦力矩,密封機(jī)構(gòu)摩擦阻力矩組成.根據(jù)動量守恒方程推導(dǎo)出附壁射流中心線方程,得到中心線附壁點(diǎn)距離及附壁沖角的計(jì)算公式.推導(dǎo)了理論狀態(tài)下,附壁力矩最大值與結(jié)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系.由剛體轉(zhuǎn)動定律計(jì)算出全射流噴頭的力矩公式及全射流噴頭步進(jìn)角度公式.

針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsns)容易被惡意攻擊的問題,引入獎(jiǎng)勵(lì)因子與懲罰因子,提出一種wsns防御系統(tǒng)與惡意節(jié)點(diǎn)的博弈模型。通過對模型的量化分析,計(jì)算出博弈雙方的收益函數(shù),根據(jù)復(fù)制動態(tài)原理,進(jìn)行演化動力學(xué)分析。給出博弈雙方的演化穩(wěn)定策略,揭示攻防雙方策略選擇的規(guī)律,為wsns防御機(jī)制設(shè)計(jì)提供理論參考。數(shù)值實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了演化穩(wěn)定策略命題的正確性和獎(jiǎng)勵(lì)因子、懲罰因子的有效性。

沖擊地壓巷道圍巖支護(hù)作用動力學(xué)分析——建立了沖擊地壓巷道圍巖支護(hù)作用動力學(xué)模型，模型將上覆巖層簡化為由多個(gè)質(zhì)量塊組成的塊系，巖塊簡化為剛體，巖塊間的連接簡化為kelvin-voigt模型，把支護(hù)系統(tǒng)簡化為彈簧和耗能阻尼器，初始巖塊受沖擊載荷作用。支護(hù)系...

為了保障隧道施工安全,圍繞造成隧道施工事故的人為失誤風(fēng)險(xiǎn)、隧道支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)、測量失誤風(fēng)險(xiǎn)、隧道結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)動力學(xué)分析并構(gòu)建模型,然后設(shè)計(jì)四種不同實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行仿真模擬。研究結(jié)果表明:隧道施工風(fēng)險(xiǎn)影響效果大小的排序是:人為失誤風(fēng)險(xiǎn)>隧道支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)>測量失誤風(fēng)險(xiǎn)>隧道結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)。

橋式起重機(jī)在起吊過程中,結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性復(fù)雜。以主梁薄弱截面(跨中)為研究對象,運(yùn)用結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論,從橋式起重機(jī)起吊過程的特征出發(fā),將起吊過程簡化為二質(zhì)量二自由度系統(tǒng),并確立系統(tǒng)主要參數(shù)。運(yùn)用該模型建立起吊過程各階段系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程。最終求解得出起吊過程跨中的動位移時(shí)間函數(shù),通過動位移時(shí)間函數(shù)得出預(yù)張緊階段結(jié)束時(shí)間和最大動位移值。最后以某起重機(jī)為實(shí)例驗(yàn)證了動力學(xué)分析結(jié)論。

運(yùn)用非線性有限元法,采用三維殼單元shell93和空間梁單元beam189,利用耦合和約束理論,在ansys中建立金屬軟管的有限元模型,對金屬軟管進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)有限元分析,得到金屬軟管在一個(gè)周期內(nèi)的阻尼迴滯曲線以及動態(tài)響應(yīng),并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,證明了有限元建模及其計(jì)算結(jié)果的正確性,為金屬軟管的力學(xué)性能和動態(tài)設(shè)計(jì)分析以及將來的壽命分析的研究提供了參考。

研究平面十二桿連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器所有構(gòu)件和運(yùn)動副中的力,分析出力與輸入力矩以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動位置之間的關(guān)系,這些力的最大值將確定相應(yīng)部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)大小。最后,通過算例說明具體的計(jì)算設(shè)計(jì)過程。

采用現(xiàn)代cae技術(shù)進(jìn)行了螺桿鉆具水帽的結(jié)構(gòu)力學(xué)和流體動力學(xué)分析,通過分析獲知:在額定工況下水帽的靜安全系數(shù)較高,內(nèi)部流體最大流速主要集中在傳動軸頂部螺紋處。結(jié)合現(xiàn)場失效情況和理論分析,提出了增大水帽入口流道流入角(<90°)的改進(jìn)措施,經(jīng)計(jì)算,采用改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)可以較好地緩解水帽腔體、傳動軸頂部螺紋、傳動軸上部腔體的沖蝕情況,從而提高了螺桿鉆具整體的使用壽命。

對某水壩船閘人字門拉桿斷裂事故進(jìn)行斷裂動力學(xué)的定性與定量分析.在定量分析中,編寫了該裂紋結(jié)構(gòu)受沖擊載荷作用下的全尺寸三維動態(tài)有限元程序,并進(jìn)行了大規(guī)模的數(shù)值計(jì)算,確定了表面裂紋動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子,論證了該事故發(fā)生的原因.分析結(jié)果有助于防止水壩船閘人字門拉桿類似事故的發(fā)生以及采取相關(guān)措施.

簡要介紹多體系統(tǒng)動力學(xué)的原理及多體系統(tǒng)動力學(xué)計(jì)算的積分方法,利用動力學(xué)仿真軟件adams,對牛頭刨床的六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析,并通過虛擬樣機(jī)技術(shù),對牛頭刨床加速度和壓力角進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).為實(shí)際的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù),也為虛擬樣機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)提供了實(shí)例.

針對混凝土泵車臂架回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的振動性能,基于多體動力學(xué)理論建立包括回轉(zhuǎn)齒輪嚙合驅(qū)動的臂架剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型,對其動態(tài)特性和振動響應(yīng)進(jìn)行動力學(xué)預(yù)測分析。動力學(xué)仿真求解和試驗(yàn)測試結(jié)果表明,仿真模型與試驗(yàn)樣機(jī)的固有頻率誤差為4%左右,阻尼比誤差為13%,臂架末端橫向振動位移曲線基本吻合,驗(yàn)證了動力學(xué)模型和仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。通過對典型姿態(tài)下臂架回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動力學(xué)預(yù)測,得到臂架在水平、弓形和l形姿態(tài)下的末端橫向振動位移的最大幅值分別為1300mm、980mm和244mm;振動衰減時(shí)間分別為50s、55s和62s;橫向振動阻尼比分別為0.0267、0.02和0.01;橫向振動固有頻率分別為0.2246hz、0.2539hz和0.3027hz;預(yù)測分析結(jié)果為臂架的減振研究提供理論依據(jù)。

本文以土質(zhì)路基上crtsⅲ型無碴軌道結(jié)構(gòu)作為研究對象，采用有限元軟件ansys建立模型，對crtsiii型板武無碴軌道進(jìn)行研究。采用瞬態(tài)動力學(xué)方法對crtsiii型板式無碴軌道進(jìn)行分析，總結(jié)其規(guī)律。本文主要比較兩種情況（一組輪對及兩組）下軌道結(jié)構(gòu)的垂向動力響應(yīng)情況，從而求出軌道部件在路基上的響應(yīng)，研究總結(jié)其在動力作用時(shí)的受力變形規(guī)律。

針對需要考慮構(gòu)件變形的特殊情況,完全把模型當(dāng)做剛性體系統(tǒng)來處理則不能達(dá)到精度要求,還必須把模型的部分構(gòu)件做成可以產(chǎn)生變形的柔性體來處理,以模仿其真實(shí)情況,這對提高系統(tǒng)的精度,尋找應(yīng)力集中位置,提高機(jī)械的可靠性具有重大意義。結(jié)合機(jī)械動力學(xué)分析軟件adams和有限元前后處理軟件hyperworks聯(lián)合進(jìn)行剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)分析。以蝸輪蝸桿為例,剛?cè)狁詈戏治龅慕Y(jié)果與剛體動力學(xué)分析結(jié)果對比,柔性體蝸桿角加速度、位移更符合實(shí)際情況。且分析所得應(yīng)力值和云圖可以為其設(shè)計(jì)提供精確的參考。

壓力開關(guān)的誤觸發(fā)現(xiàn)象影響著航天運(yùn)載器的正常工作,采用動力學(xué)分析方法,搭建了壓力開關(guān)及其試驗(yàn)系統(tǒng)的動力學(xué)模型,并分析了壓力開關(guān)的正弦振動工況下的相應(yīng)特性。通過將振動環(huán)境加載到壓力開關(guān)及相關(guān)試驗(yàn)系統(tǒng)的動力學(xué)仿真模型中;分析壓力開關(guān)振動環(huán)境下的特性、誤觸發(fā)現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)理及解決方法。

液壓破碎錘工作環(huán)境十分惡劣,其中活塞桿、釬桿、活塞缸體是其最易失效的零件。針對yyc300型行程反饋式液壓破碎錘,利用solidworks進(jìn)行實(shí)體建模,在ls-dyna中對活塞桿撞擊釬桿、釬桿受力侵徹混凝土的過程進(jìn)行了剛?cè)狍w運(yùn)動、非線性接觸碰撞動力學(xué)仿真,獲得了液壓破碎錘主要零部件—沖擊缸體、釬桿、活塞桿的應(yīng)力云圖以及液壓破碎錘的應(yīng)力集中點(diǎn)在撞擊過程中的應(yīng)力變化曲線及混凝土破碎情況。依據(jù)對混凝土破碎結(jié)果的分析,可為選擇液壓錘型提供依據(jù),通過對液壓錘關(guān)鍵部位應(yīng)力變化的試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了仿真結(jié)論的正確性。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 碩士學(xué)位論文 基于假想柔順控制的膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人動力學(xué)分析及其運(yùn)動控 制 姓名：謝興旺 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：檢測技術(shù)與自動化裝置 指導(dǎo)教師：余永研 2011-05 摘要 摘要 近年來隨著全球范圍內(nèi)人口老年化趨勢日益加劇，可穿戴型助力機(jī)器人已 經(jīng)成為重點(diǎn)的研究領(lǐng)域之一，膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人作為可穿戴型助力機(jī)器人的重要 組成部分，科學(xué)家對其技術(shù)的開發(fā)和研究已經(jīng)取得巨大的進(jìn)步。膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器 人將環(huán)境感知和多傳感器信息融合和運(yùn)動控制等多種功能集于一身，是典型的人 機(jī)一體化系統(tǒng)。當(dāng)人穿上膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人時(shí)，機(jī)器人在人的智力指導(dǎo)下為人的 行走提供助力從而擴(kuò)展了人的運(yùn)動能力和活動范圍。 在國家自然科學(xué)基金“可穿戴型智能助力機(jī)器人技術(shù)研究”的資助下，本 文采用假想柔順控制策略和pid控制算法，實(shí)現(xiàn)了膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人為人提供助 力的目的。具體內(nèi)容包括： 1．通過分析

為解決水力機(jī)械流固耦合計(jì)算中載荷傳遞的問題,提出了一種新的界面模型。該模型包括流場載荷輸出、載荷轉(zhuǎn)換和固體場載荷自動施加三部分。流場載荷輸出算法通過輸出控制僅輸出耦合界面上的流場網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)壓力信息,可以縮短下一步搜索時(shí)間并節(jié)省存儲空間;載荷轉(zhuǎn)換方法基于局部網(wǎng)格信息,對每個(gè)固體點(diǎn)考慮其相鄰的流場三角形網(wǎng)格,采用鄰近點(diǎn)加權(quán)平均法得到固體點(diǎn)的載荷,并將載荷轉(zhuǎn)換的信息放在映射矩陣;固體場載荷自動施加算法根據(jù)固體網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)排列順序確定壓力載荷施加表面,并生成壓力載荷施加的命令流文件。最后將該模型應(yīng)用于雙吸離心泵葉輪的流固耦合特性分析中,結(jié)果表明,載荷轉(zhuǎn)換誤差在1%以內(nèi),該方法能夠高效、高精度地處理不同網(wǎng)格體系間的載荷傳遞。