【摘 要】
:
目前,在计及弹性变形的机构运动精度可靠性研究中,对柔性变形的处理方法主要有两种:运动-弹性动力学方法和混合坐标法。前者未考虑柔性变形与系统大范围运动的耦合作用对系统动态响应的影响;后者基于小变形、小转动假设导致模型本身不精确。绝对节点坐标法基于连续介质力学原理提出,能够更加精确地描述大变形、大转动的柔性多体系统动力学问题。本文基于绝对节点坐标法对大变形柔性多体系统建立动力学方程,将增广拉格朗日乘子
论文部分内容阅读
目前,在计及弹性变形的机构运动精度可靠性研究中,对柔性变形的处理方法主要有两种:运动-弹性动力学方法和混合坐标法。前者未考虑柔性变形与系统大范围运动的耦合作用对系统动态响应的影响;后者基于小变形、小转动假设导致模型本身不精确。绝对节点坐标法基于连续介质力学原理提出,能够更加精确地描述大变形、大转动的柔性多体系统动力学问题。本文基于绝对节点坐标法对大变形柔性多体系统建立动力学方程,将增广拉格朗日乘子法用于微分-代数方程的求解,为提高动力学分析效率提出了一种改进的区域分解并行策略。最后,基于以上研究对大变形柔性多体系统进行运动精度可靠性分析。主要研究内容如下:(1)介绍了基于绝对节点坐标法的梁单元和板单元几何描述方式,推导了单元的质量矩阵、广义外力矩阵、弹性力矩阵及其雅可比矩阵,将以上各部分组集得到柔性多体系统的动力学方程。(2)将增广拉格朗日乘子法用于求解基于绝对节点坐标法的柔性多体系统动力学方程,采用质量正交映射校正法对速度和加速度进行违约校正。基于MATLAB平台,通过对梁单摆和板单摆两个动力学问题进行仿真分析,验证了增广拉格朗日乘子算法能够正确求解微分-代数方程。另外,也验证了基于绝对节点坐标法的有限单元对刚性系统、小变形系统和大变形系统描述的正确性。(3)基于有限元撕裂对接法,提出一种可以并行分析大变形柔性多体系统动力学问题的改进区域分解方法。基于C++语言在OpenMP平台上实现该并行策略,通过数值算例验证了该并行算法的精度和有效性,并且研究了该算法的并行性能。(4)基于柔性多体系统建模及求解的研究,以由柔性矩形板和滑块组成的曲柄滑块系统作为研究对象,进行动态特性分析。采用蒙特卡洛法并基于首次穿越理论对曲柄滑块机构的位移动态精度可靠性进行分析。
其他文献
非正弦振动是目前最佳的连铸结晶器振动模式。本文以连铸结晶器非正弦振动模式为研究对象,对等速时长波形这种新型振动模式进行研究,提出波形基本参数的最佳取值范围和同步控制模型的建立方法。通过对弯月面处初凝坯壳建立连续变截面悬臂梁力学模型,来分析等速时长波形基本参数对初凝坯壳初始裂纹产生的影响,提出减少初始裂纹的波形基本参数优化方向。将等速时长波形与另外两种非正弦振动波形进行波形性能的分析比较。本文主要结
在热连轧生产过程中,带钢温度对带钢质量有重要影响,是决定成品带钢加工性能和物理性能最为重要的参数。带钢产线上主要分布有加热炉后、粗轧后、精轧前、精轧后和卷取前五个测温装置。而测温装置所处环境相对恶劣,使其成为轧制生产系统中最易发生故障的部位之一。当测温装置发生故障时,将不能获得带钢的真实温度,使轧制成品的质量达不到标准,故需要对热连带钢生产线上多测温装置进行故障诊断。本文以粗轧后温度为起点,卷取前
近年来随着大数据技术的广泛应用,超量数据的高效处理成为可能。结合大数据分析技术,通过构建基于大数据技术的产线质量控制系统对相关参量数据进行分析,从而获得更加可靠、有效的质量预报与控制模型,进而指导产品生产。由于转炉炼钢过程中发生着复杂的物理化学反应,仅利用传统数学模型很难解决相对复杂的生产问题。此外,由于炼钢过程是多因素相互交叉影响的过程,使得传统模型的适用范围和模型精度受到很大影响。因此,建立更
在实际工程问题中,机械结构存在诸多影响其结构性能的不确定因素,如材料特性、载荷环境、结构尺寸等,其中任何一个不确定性因素的较小波动都可能导致结构性能的较大偏差。对机械结构进行不确定性优化设计就是充分考虑不确定因素的存在,从而获得稳定高效的结构设计方案。由于机械产品加工制造过程中存在误差以及产品应用环境等因素的影响,机械结构的实际参数值无法达到设计时的具体数值。实际情况相较于预期的微小偏差都可能导致
滚动轴承是广泛应用于旋转机械中的重要支承件,其应用范围非常广泛,从日常生活中常见的机械结构到工业燃气轮机、直升机减速器等高端装备。从滚动轴承诞生之日起,在上百年的发展过程中,滚动轴承早已系列化、规范化、标准化。滚动轴承本身的价值不大,但一旦出现故障,将有可能影响整个设备的正常运行,造成重大的经济损失。在滚动轴承漫长的服役期内,有可能出现压痕、剥落、磨损、点蚀等各种局部故障,这些故障可能诱发系统振动
近年来,随着人们对新型材料的不断研究和开发,多孔炭材料逐渐展现出其独特优势。多孔炭材料具有低密度、高比表面积、高孔隙率等优良性质,使其在分离过滤、催化剂载体、隔热消音等领域有着重要的应用价值。本研究着眼于现阶段研究的碳材料绝大多数只追求较高的比表面积,而忽略了其整体结构以及强度方面的性能,旨在研究出一种高强度、较高孔隙率,整体形状可控且具有一定比表面积的多孔炭材料。本文通过共混炭化法,以沥青和烟煤
本文以动力伺服刀架为研究对象,通过结合可靠性的相关知识、刚度退化相关理论和振动传递路径的分析方法对动力伺服刀架振动传递路径系统考虑变刚度前提下的可靠性分析、路径参数定量评估和稳健优化设计做了系统的研究。动力伺服刀架作为数控机床的关键功能部件,其结构系统在振动过程中必定会伴随刚度退化,通过将刚度累积损伤理论引入构建的振动传递路径运动微分方程,结合随机有限元法和可靠性的基本理论,推导出在考虑刚度退化条
由于润滑、动力、冷却等需要,在装甲车中使用着大量的液压管路系统。液压管路系统作为装甲车内输送燃油的装置,它在使用过程中的可靠性高低直接关系着整个装甲车的安全性。来自路面的振动和燃油的冲击是管路系统所受到激振力的主要来源,当激振力频率接近管路系统的固有频率时就会发生共振现象而使管路系统破损。因此,需要在考虑流固耦合的情况下对液压管路系统进行振动特性分析和可靠性分析。本文围绕液压管路系统的振动特性和可
纯钛作为生物医用材料中应用范围较广泛的一种,具有良好的生物相容性,被广泛用作人体植入性器件的原材料,但是,由于其强度较低,限制了其在医疗领域的应用。当纯钛TA1微细管材作为血管支架或者骨固定针等长期植入性器件时,还应对其生物耐蚀性进行进一步提升,以保证长期甚至终身携带此器件患者的身体健康状况。通过大塑性变形工艺细化金属材料的微观组织并提高其综合力学性能,在金属材料研究领域已经有了较为深入的研究,获
航空轴承支架是巡航导弹、飞机等航空产品的重要部件。虽然支架类零件单体质量相对于航空设备的总质量占比不大,但是由于每种支架都会在同一航空设备上大量使用,因此其质量控制尤为重要。每一系列支架零件质量的减轻都会在带来巨大经济效益的同时,为配备该支架的航空设备带来性能上的提升。同时,加工精度和表面质量也是影响航空轴承支架性能的重要因素。但是在实际生产过程中,航空轴承支架的轻量化设计与高精度制造之间存在很多