输电铁塔几何非线性影响的初步分析

输电线路中常规铁塔的分析设计按线性杆单元结构建模,未考虑几何非线性的影响。随着铁塔规模的增大,结构的二阶效应(P-Δ效应)的影响将增大。现通过3种不同程序软件对真型试验塔进行内力计算,同时与试验数据进行对比分析,研究二阶效应对铁塔受力的影响,以期给工程设计提供一些有益参考。     

汽车起重机主副臂结构的几何非线性分析

为提高起重机作业时的起升高度,汽车起重机在伸缩主臂的基础上引入了固定副臂,使得主副臂结构的长细比变大,导致结构的非线性变形更加显著。为准确计算主副臂结构几何非线性变形的理论解,基于小变形理论,采用微分方程法,推导考虑轴力二阶效应的臂架挠度表达式。利用ANSYS软件对主副臂结构进行几何非线性仿真分析,并将理论解与仿真解进行对比分析,二者误差均在1%以内。分析结果表明:推导的主副臂结构挠度表达式是正确性,可以用于主副臂结构的几何非线性变形计算。     

初始几何缺陷对履带起重机桁架臂临界失稳载荷影响分析

针对履带起重机桁架臂初始几何缺陷对其承载能力影响问题,对相关规范和企业标准进行统计整理,将初始几何缺陷分为两类:臂节几何缺陷和臂节组装产生的几何缺陷.对一致缺陷模态法进行改进,在线性屈曲分析的基础上,考虑了缺陷分布的随机性,建立了模态参与系数的概率模型,提出了多阶模态随机耦合法模拟臂节几何缺陷,并采用等效载荷法模拟臂节组装产生的几何缺陷.算例分析表明,理想臂架的临界失稳载荷为392 t,本文所提方法模拟臂架几何缺陷所得最不利临界失稳载荷为361 t,相比降低了7.9％;考虑前四阶单阶模态作为臂节几何缺陷所得最不利临界失稳载荷为368 t.综合上述结果,本文所提几何缺陷模拟方法可以模拟出最不利的缺陷,并且获得最不利缺陷分布下的临界失稳载荷,为桁架臂初始几何缺陷模拟提供一些借鉴和参考.     

组合式桁架臂稳定性有限元数值方法研究

作业的高要求促使起重机臂架向组合臂方向发展,臂架系统的稳定性愈显突出。现有商用有限元软件存在建模复杂、计算不收敛等不足,为提高建模计算效率,建立了臂架稳定性计算系统。首先分析臂架结构特性,对臂架系统进行力学简化;然后通过惯性矩等效方式将臂架从格构式结构简化为实腹式梁结构,在等效过程中考虑拉板效应和扭转惯性矩的影响;最后基于MATLAB平台完成算法并形成计算系统,实现计算的参数化及批量化。对比结果表明该系统具有精确性和快速性。     

计及动力刚化项的柔性机械臂几何非线性模型

通过考虑动力刚化效应,建立了大范围、高速、轻质柔性机械臂的几何非线性模型。数值仿真结果揭示了某些传统动力学建模的缺陷和新模型的有效性。     

基于非线性微分方程的机械臂运动位置控制方法

针对当前机械臂运动位置控制方法存在机械臂关节节点位置的跟踪效果差和机械臂运动位置控制能力差的问题,提出基于非线性微分方程的机械臂运动位置控制方法。首先对机械臂动力学进行分析,获取内部三连杆结构作用原理和机械臂动力学目标函数,再利用坐标求权矩阵重构机械臂动力学目标函数,获取机械臂相关的非线性微分方程,将非线性微分方程的输出结果,即机械臂动力学参数代入 CPG 神经网络中,构建机械臂运动控制模型。实验结果表明,所提方法的械臂关节节点位置跟踪效果好、机械臂运动位置控制能力强。     

一种新型变几何桁架机器人机构的运动分析

对由三个四面体和一个八面体并联组成的新型变几何桁架机器人机构 ,进行了结构分析和位置分析 ,并利用导出法推导出机器人手部的速度显式解析解。结果表明 ,这种机构在机器人运动学分析中具有计算简单、计算精度高的特点 ,能够满足机器人实时控制的需要     

一种五自由度机械臂逆运动学求解的几何法

针对五自由度机械臂自由度不足而导致的基于笛卡尔空间轨迹规划产生的目标末端位姿,可能不存在运动学逆解的情况,提出了一种基于自由度约束的末端位姿描述,并根据该位姿描述得出了一种五自由度机械臂逆运动学求解的几何方法。该方法基于机械臂模型的几何特性,通过将轨迹规划和运动学逆解2个阶段进行一定程度的结合,确保了轨迹规划得到的目标末端位姿的运动学逆解的存在性。通过仿真实验分析,证明了该方法的可行性与精确性。     

一种空间悬索的几何非线性计算方法

以单元两节点的矢径与切矢量作为描述变量,对空间悬索进行单元离散,采用Hermite插值建立悬索单元。基于空间悬索曲率连续这一物理事实,单元公共节点处矢径的二阶导数连续,将悬索中间节点的切矢量用两端节点矢径与切矢量表达,实现系统自由度缩减。依据虚功率原理,建立空间悬索非线性平衡方程,对平衡方程求时间导数,得到系统方程的雅可比矩阵。采用三点抛物线近似悬链线的方式建立悬索初始形状,得到非线性方程的初值。对于仅承受重力且已知无应变原长的悬索,采用端部载荷与重力平衡的方式,计算出悬索两端的载荷。在此基础上,实现在已知悬索一端载荷大小的情况下,计算悬索无应变原长。提出了一种空间柔性悬索的几何非线性计算方法,通过数值算例,验证了方法的可靠性,为空间静态悬索计算,提供一种新的计算途径。     

基于非线性累积损伤理论的起重机桁架臂K节点疲劳寿命研究

起重机桁架臂焊缝数量多、受力状况复杂,K节点的疲劳寿命采用线性Palmgren-Miner(PM)法则进行计算的精度较差。提出了基于虚拟样机技术的"实测+仿真+比对+统计"组合策略的载荷谱获取方法,可以极大幅度降低实测应力谱的工作量和成本。首次将Huffman非线性累积损伤理论应用于桁架臂K节点疲劳寿命分析,通过设定焊接构件不同的初始损伤,得到了使计算疲劳寿命趋于适度保守的初始损伤建议值。疲劳试验结果表明:此方法比PM法则计算精度更高,由于只需要循环应力-应变曲线和常幅应变寿命曲线等少量的材料性能数据,计算简单,工程应用价值较大。     

考虑参数相关性的结构二阶可靠性分析方法

提出了一种基于vine copula函数的二阶可靠性分析方法（VC-SORM）,为存在复杂多维相关性的结构可靠性分析提供了有效手段。通过vine copula函数将随机向量多维概率分布函数转换为多个二维copula函数,基于极大似然估计法和AIC信息准则对各二维copula函数进行最优化选择,从而构建出联合概率分布函数,并进行一阶可靠性分析;在一阶可靠性分析的基础上,对功能函数进行二阶近似,获得精度更高的可靠性分析结果。最后通过两个数值算例验证了该方法的有效性。     

基于最小二乘法的差动变面积式电容传感器非线性拟合

分析了差动变面积式电容传感器的非线性因素,研究了用最小二乘法进行电容传感器非线性拟合的方法,并给出了用最小二乘法求得的差动变面积式电容传感器的拟合特性曲线函数关系,最后给出了拟合曲线与实验测得数据的误差。     

星载环形天线重力补偿新方法

针对环形天线地面展开试验中由吊丝非铅锤效应引起的重力补偿不足和吊丝附加水平横向力等问题,提出了一种吊丝主动水平定位与运动的重力补偿方法。对环形天线展开过程进行运动学分析得到了各桁架节点水平位移与桁架展开角的函数关系,进而实现天线展开过程中滑轮车对桁架节点位置的精确跟随;对环形天线展开过程进行力学分析,得到了各个吊丝的配重质量;基于ADAMS软件对所提重力补偿方法和吊丝配重法进行对比分析,验证了方法的合理性和正确性。     

基于模糊因子法的模糊智能桁架结构动力特性分析

研究了模糊参数压电智能桁架结构的动力特性分析问题。在压电主动杆和被动杆的物理参数和几何尺寸 同时具有模糊性时,利用模糊因子法建立了结构刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的瑞利商表达式出发,利用区间 运算推导出结构特征值模糊变量的计算表达式。通过算例分析了模糊智能桁架结构参数的模糊性对其动力特性的 影响,并验证了本文方法的合理性与可行性。     

非线性代数方程的值域求根迭代法

提出求了解非线性代数方程的值域根值迭代算法,该方法利用猜测根值代入非线性代数方程,将其转化成代数方程组,进行迭代计算,由此推导出不带导数形式的迭代算法,并给出该迭代格式的收敛性证明。最后计算实例表明,该迭代方法形式简单,收敛速度快,且易于计算机编程计算。     

基于八邻域跟踪算法的封闭区域几何尺寸测量

提出了基于八邻域跟踪算法的任意形状封闭区域几何尺寸测量。首先对目标图像进行二值化．然后再利用八邻域跟踪目标区域边缘得到目标边缘坐标点,最后根据欧氏距离公式和格林公式计算目标区域的周长和面积。该方法实现容易、计算结果准确、测量精度较高,为图像的进一步分析提供了依据。     

非统性隔振系统的两点设计法

提出一种设计非线性隔振系统的方法——两点设计法,使得在两个额定频率的激励下,系统都有良好的隔振效果,又可保证响应的无量纲值都很小,系统具有近线性特点,可用等效线性化方法.文中还给出适选两设计点时所应遵守的正解、近线性、非主共振和有效隔振等四项原则,讨论了设计中如何实现这四项原则,并举例予以说明     

采煤机截割部传动系统的非线性动力学建模及仿真

针对采煤机截割部齿轮传动系统在运行中产生振动、制造噪声污染等现象,综合考虑啮合刚度、啮合阻尼、综合误差等因素,建立了采煤机截割部齿轮传动系统的非线性动力学模型,运用变步长Runge-Kutta方法对系统微分方程进行了求解。通过分析相平面图和庞加莱截面研究了啮合刚度、阻尼比及激振频率对齿轮系统动态特性的影响。研究结果表明:在一定区间内,阻尼比逐渐减小时,太阳轮位移响应由单周期运动转为多周期运动,最终进入混沌运动;啮合刚度增大时,太阳轮位移响应同样从周期运动逐渐进入混沌运动;激振频率逐渐增大时,太阳轮位移响应呈现由周期响应转变为混沌响应再转变为拟周期响应的现象。     

非线性几何框架模型在电动汽车车身正向设计中的应用

传统汽车车身正向设计流程中构建概念简化模型时精度较低,无法良好反映详细设计阶段中梁截面单元的复杂实际问题。为提高汽车车身正向设计的准确性并探索电动汽车车身正向设计的开发流程,提出了一种采用非线性几何框架及复杂梁截面单元来逼近车身造型的概念简化模型构建新方法。将所提方法应用于电动汽车车身正向设计,进一步完成概念设计、分析预测、详细设计与分析以及样车试验阶段的测试与分析,并提出了概念简化模型的合理性评估依据。研究结果表明：概念简化模型的静/动态性能指标误差均小于25%,所提概念简化模型构建方法能在电动汽车车身正向设计中得到很好的应用,并能合理预测后期详细设计及样车的整体性能。