检索结果-内蒙古大学图书馆

针对传统常力机构存在的运动副间隙、装配误差和摩擦磨损等问题,设计了一种基于柔顺机构的常力微动平台。平台利用直梁正刚度和双稳态梁屈曲行为产生负刚度来实现其零刚度特性。平台由对称的直梁、双稳态梁和刚性连接块组成,直梁和双稳态梁通过连接块并联连接。采用伪刚体法和椭圆积分法相结合的建模方法,建立反映常力平台力学性能的理论模型。通过与有限元分析结果进行比较,分析结果显示所建立的模型能准确反映常力平台的力学性能。基于所建立的力学模型,提出一种提高平台常力运动范围和承载能力的优化设计方法。制作样机对该平台力学性能进行实验测试,实验结果表明,平台能在输出位移范围为[0.6~1.7]mm内能够保持约48N常力,证明了常力平台设计思路的可行性、所建模型的准确性和优化方法的有效性。

关键词：柔顺机构常力机构伪刚体法零刚度椭圆积分法

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含非线性大变形构件的柔顺机构建模与分析

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振动与冲击 2019年第11期38卷 110-115页

作者：李鹏飞曹博宇汪振宇赵晨王立鹏西安理工大学机械与精密仪器工程学院

柔顺机构的大范围运动引起柔性构件产生几何非线性大变形,使得机构的建模与分析变得困难。分别采用椭圆积分法和绝对节点坐标法(ANCF)建立柔顺机构的力学模型,获得了机构运动过程中柔性构件的变形和驱动力的变化规律。以一种固定-导向... 详细信息

柔顺机构的大范围运动引起柔性构件产生几何非线性大变形,使得机构的建模与分析变得困难。分别采用椭圆积分法和绝对节点坐标法(ANCF)建立柔顺机构的力学模型,获得了机构运动过程中柔性构件的变形和驱动力的变化规律。以一种固定-导向柔顺梁为例,仿真与实验结果验证了以上方法的有效性;以一种柔顺双稳态机构为例,仿真结果验证了ANCF法对复杂柔顺机构动力学特性分析的有效性;通过以上两种方法的建模与分析过程对比,ANCF法对柔顺机构建模与分析更具有适应性。

关键词：柔顺机构非线性大变形绝对节点坐标法椭圆积分法

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基于半圆型波纹周期梁的柔顺恒力机构优化设计

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农业机械学报 2023年第12期54卷 449-458页

作者：刘敏袁奇张佳占金青吴剑华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所合肥230031

为了解决柔顺恒力机构中正刚度模块的几何非线性问题,基于半圆型波纹周期梁设计了正刚度模块,负刚度模块采用双稳态梁,利用正负刚度叠加原理设计了柔顺恒力机构。采用莫尔积分法和柔度矩阵法建立了正刚度模块的理论模型,采用椭圆积分法... 详细信息

为了解决柔顺恒力机构中正刚度模块的几何非线性问题,基于半圆型波纹周期梁设计了正刚度模块,负刚度模块采用双稳态梁,利用正负刚度叠加原理设计了柔顺恒力机构。采用莫尔积分法和柔度矩阵法建立了正刚度模块的理论模型,采用椭圆积分法建立了负刚度模块的理论模型,并通过ANSYS有限元仿真软件分析了柔顺恒力机构的力-位移曲线以验证理论模型,两者相对误差在10%以内。为了扩大恒力区间范围,采用响应面法对柔顺恒力机构的几何参数进行优化,并对影响恒力范围的几何参数进行了灵敏度分析。利用3D打印技术加工柔顺恒力机构样机进行实验验证,实验结果表明,机构能在输入位移1.1~6.2 mm的范围内保持约18.8 N的恒力,验证了所设计的柔顺恒力机构的可行性、优化方法的有效性和理论模型的准确性。

关键词：柔顺恒力机构半圆型波纹周期梁双稳态梁莫尔积分法椭圆积分法

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圆环非线性恢复力的梁约束模型建模

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应用力学学报 2024年第3期41卷 604-611页

作者：韩文举陆泽琦牛牧青陈立群哈尔滨工业大学(深圳)理学院深圳518055 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

圆环隔振器是一种以圆环结构为基础的非线性隔振器,圆环结构在压缩变形过程中会受到压力和环面拉伸的耦合作用,从而产生非线性恢复力,对圆环结构非线性恢复力的精确建模是研究隔振器性能的关键。将圆环结构等分为多段曲梁,利用梁约束模... 详细信息

圆环隔振器是一种以圆环结构为基础的非线性隔振器,圆环结构在压缩变形过程中会受到压力和环面拉伸的耦合作用,从而产生非线性恢复力,对圆环结构非线性恢复力的精确建模是研究隔振器性能的关键。将圆环结构等分为多段曲梁,利用梁约束模型对每段曲梁建立计及几何非线性的力-位移关系模型,结合曲梁间的力传递关系和几何约束关系,建立了圆环整体在压缩过程中的非线性恢复力模型,并计算了圆环变形过程中所有分段点处的正应力。通过电子伺服疲劳试验机对圆环结构在压缩过程中的恢复力进行了测量,验证了梁约束模型的建模精度。研究结果表明,利用梁约束模型可以表征圆环结构非线性恢复力特性,其建模精度与椭圆积分法相当,而模型表达式和求解过程都比椭圆积分法简洁。圆环在压缩量最大时正应力最大,此时最大正应力在圆环的上下端点。梁约束模型的建模精度随着分段数的增加而提高,当分段数大于12时,梁约束模型的恢复力计算误差小于2%。

关键词：圆环隔振器非线性恢复力梁约束模型最大正应力椭圆积分法

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具有零刚度特性的常力微动平台设计、建模与性能分析

具有零刚度特性的常力微动平台设计、建模与性能分析

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作者：陈星星江西理工大学

学位级别：硕士

常力机构广泛应用于振动保护、隔振缓冲、静力平衡和重力补偿等领域,为了满足精密工程领域对常力的需求,使其更好的应用于微操作、微定位等精密工程领域,避免过大的接触力对一些微小零件尤其是易损物体造成损伤和破坏,基于柔顺机构设计... 详细信息

常力机构广泛应用于振动保护、隔振缓冲、静力平衡和重力补偿等领域,为了满足精密工程领域对常力的需求,使其更好的应用于微操作、微定位等精密工程领域,避免过大的接触力对一些微小零件尤其是易损物体造成损伤和破坏,基于柔顺机构设计具有零刚度特性的常力微动平台具有重要的理论和实际意义。本文采用正负刚度组合原理设计了三种一维常力平台和一种二维常力平台,并对一维常力平台进行了性能优化和结构改善,主要内容如下:针对传统常力机构存在的运动副间隙、装配误差和摩擦磨损等问题,采用正负刚度组合原理设计了一种基于柔顺机构的常力微动平台。平台是利用直梁正刚度和双稳态梁屈曲行为产生负刚度实现其零刚度特性。平台由对称的直梁、双稳态梁和刚性连接块组成,直梁和双稳态梁通过连接块并联连接。采用伪刚体法和椭圆积分法相结合的建模方法,建立反映常力平台力学性能的理论模型。通过与有限元分析结果进行比较,分析结果表示所建立的模型能准确反映常力微动平台的力学性能。基于所建立的力学模型,提出一种提高平台常力运动范围和承载能力的优化设计方法。制作样机对该平台力学性能进行实验测试,实验结果表明,平台能在输出位移范围为[0.6-1.7]mm内保持约48 N常力,说明常力平台所建模型的准确性和优化方法的有效性。为了解决零刚度常力微动平台的正负刚度匹配问题,提出一种利用具有线性力学关系的正负刚度结构形成零刚度常力平台的设计思路。为了形成零刚度结构,分别设计了Z字型和梯形两种力-位移关系为线性的正刚度结构。将所设计的两种正刚度结构与具有线性负刚度力学特性的双稳态梁结构进行组合,设计了两种新型的常力微动平台。采用伪刚体方法建立了正刚度结构的力学模型,基于该模型采用线性的正负刚度匹配原理确定平台的结构参数。制作样机并与具有非线性力学关系的正刚度结构平台进行比较分析,理论和实验结果表明所设计的平台的常力范围可达2.4 mm,比非线性结构组成的平台增大了1.3 mm,说明了常力平台设计的可行性。所提出的方法为常力微动平台设计提供了一种更为简易的设计思路。为了解决常力平台在运动过程中的单一常力行程问题,使其适用于需要不同常力范围的场合,设计了三种具有两个常力范围的常力微动平台。用同一线性正刚度结构分别与两个不同的负刚度结构进行组合得到了具有两个常力范围的常力不可调平台;用两个正刚度结构与两个负刚度结构组合设计了可调常力大小的两行程常力可调平台;用一个线性正刚度结构与具有两个负刚度区域的两级负刚度结构并联组合得到了具有两个常力范围的连续两行程常力平台。提出了一种基于多级负刚度结构的多行程常力平台的设计思路。对所设计的平台进行了有限元分析,分析结果说明了所设计的两行程常力平台的有效性。制作了平台样机对该平台力学性能进行实验测试,实验结果表明平台分别在[1.3-4.8]mm和[6.7-9.5]mm范围内具有常力性能,验证了所提出的两行程常力平台设计方法的可行性,为多行程常力机构的设计提供一种思路。针对一维常力微动平台运动维度受限,难以应用于多维运动场合的问题,设计了一种并联式二维常力微动平台。平台由对称的正刚度结构、负刚度结构、导向结构和解耦结构组成,在单一方向上由一个双稳态梁负刚度结构和三个复合梁正刚度结构并联形成零刚度以实现常力行为。有限元分析和理论结果表明该平台能实现两个方向的常力运动,且具有良好的解耦性能。制作了平台样机并对该平台力学性能进行实验测试,实验结果表明该二维常力微动平台在[1.6-4.0]mm范围内具有常力性能,说明了所设计的二维常力平台的有效性。

关键词：常力机构柔顺机构椭圆积分法伪刚体方法常力平台

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细长梁大挠度的微分变换法求解

细长梁大挠度的微分变换法求解

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作者：倪圣崧湖南科技大学

学位级别：硕士

梁作为一种承重构件被广泛运用于各种工程实践中,房屋建筑、桥梁隧道、道路地基,船舶车辆等都可以见到梁的身影。在以上这些民用领域对于梁的基本要求是具有极大的刚度,在长期荷载和反复活载作用下不发生影响正常使用的变形。对于上述... 详细信息

梁作为一种承重构件被广泛运用于各种工程实践中,房屋建筑、桥梁隧道、道路地基,船舶车辆等都可以见到梁的身影。在以上这些民用领域对于梁的基本要求是具有极大的刚度,在长期荷载和反复活载作用下不发生影响正常使用的变形。对于上述这类要求不出现大变形的梁构件在实际工程中通常采用小挠度理论来解答。但在其他非民用领域例如航空航天领域中天线骨架,压电传感器的微梁元件,或者是在特种涂层或薄膜实验中都会运用到具有大挠度变形特点的细长梁构件。此类梁构件具有柔度大,长细比大,自重轻等特点。它们在受到荷载作用时往往表现出非线性大挠度弯曲。因为这些领域中对梁的自重限制和变形极为敏感,所要求的挠度控制也极为严格,同时还要求计算方法的简便。所以必须考虑这类细长梁的大挠度变形而且求解方法必须在极其精确的同时具有较少的求解过程。本文提出了一种改进过的新的简单方法——微分变换法(DTM)来计算细长梁的大挠度变形。该方法对边界条件和连续性条件也进行微分变换,代入大挠度微分方程的变换函数将原方程转化为代数方程求解轻易求得了梁上任意点的转角和挠度。本文以细长悬臂梁和简支梁作为研究对象,基于欧拉-伯努利梁理论建立梁的大挠度微分方程,采用微分变换法对其求解。具体内容如下: 1.以自由端在集中力作用下的细长悬臂梁为研究对象,分别采用微分变换法和椭圆积分法求解等截面悬臂梁的最大挠度。以椭圆积分法获得的结果作为精确解,微分变换法获得的结果与之比较进行了误差分析。计算结果表明微分阶数k取值越高,微分变换法结果越精确,在k取到12时结果收敛,与椭圆积分法所求结果相比最大相对误差仅为1.6%; 2.以悬臂梁为研究对象,分别采用微分变换法求解了悬臂梁受两个集中力时的挠度曲线。结果表明微分变换法计算的悬臂梁挠度随力的增大呈现非线性增长; 3.以在自由端受非随动集中荷载作用的悬臂梁为研究对象,利用微分变换法求解悬臂梁的大挠度微分方程,获得梁的挠度曲线和自由端的载荷-挠度曲线,进而分析其临界荷载以及其屈曲模式。结果表明细长悬臂梁的屈曲符合极值型屈曲的特征; 4.以细长简支梁为研究对象在其跨上不同位置布置集中荷载,用微分变换法求解其大挠度方程并与椭圆积分法获得的结果进行对比,而两种方法所求挠度最大相对误差仅为0.85%。 5.以细长简支梁为研究对象,研究了四种支座细长梁的横向振动模态并与典型方法对比。结果表明微分变换法结果与典型方法相吻合,具有极高的精度。

关键词：细长梁大挠度微分变换法椭圆积分法小挠度后屈曲振动模态

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半圆环隔振器的非线性特性研究

半圆环隔振器的非线性特性研究

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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：韩文举牛牧青陈立群哈尔滨工业大学(深圳)

非线性隔振相较线性隔振可以提高隔振器低频隔振性能,半圆环隔振器是一种以半圆环结构为基础的非线性隔振器,半圆环结构在压缩变形过程中会受到压力和环面拉伸的耦合作用,从而产生非线性恢复力,文章基于椭圆积分法对半圆环隔振器的非线... 详细信息

非线性隔振相较线性隔振可以提高隔振器低频隔振性能,半圆环隔振器是一种以半圆环结构为基础的非线性隔振器,半圆环结构在压缩变形过程中会受到压力和环面拉伸的耦合作用,从而产生非线性恢复力,文章基于椭圆积分法对半圆环隔振器的非线性恢复力进行了建模研究。利用欧拉-伯努利梁理论对半圆环结构建立压缩变形下的力-位移关系模型,采用椭圆积分法对半圆环隔振器的力-位移关系式进行近似解析分析。建立了半圆环隔振器在简谐激励下的动力学方程,采用谐波平衡法对隔振系统稳态响应进行近似解析分析,得到半圆环隔振器的位移传递率。数值仿真结果表明,半圆环隔振器具有高静态低动态刚度特性,半圆环隔振器存在最优的预压荷载,在最优荷载下,位移传递率达到最小值。通过电子伺服疲劳试验机对半圆环隔振器力-位移关系的理论分析结果进行实验验证,通过振动实验验证了半圆环隔振器的动力学分析结果。

关键词：半圆环隔振器非线性恢复力椭圆积分法位移传递率谐波平衡法

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