新型并联机床的刚度计算模型

本文建立了并联机床的有限元刚度模型,通过实例计算得出机床的动平台中心距定台中心Ｚ坐标较小及动平台姿态角较小时可获得高刚度;根据实例计算结果和机床倒锥状的结构特点,提出了并联机床主刚度的概念,建立了主刚度简化模型,并以此作为衡量机床刚度的准则。     

6-UPS并联机床静刚度的有限元分析和实验研究

用有限元方法分析一种6-UPS并联机床的静刚度，基于AN—SYS建立该机床的有限元模型，考虑了并联机床的支链和机架的变形，并利用Matrix27单元来模拟铰链；通过APDL语言实现有限元模型的参数化设计，计算出并联机床在工作空间内的刚度分布。静刚度实验表明了该模型的有效性。通过该有限元模型还可以对并联机床的动态性能做进一步分析。     

基于ANSYS的3-TPT并联机床静刚度有限元分析

利用大型有限元分析软件ANSYS对东北大学研制的3-TPT并联机床在某一工作位置的三种不同受力情况下的机床主体结构进行了线性静态分析。得出了该机床的刚度和应力分布情况。其分析结果和实际情况基本吻合。为机床的局部改进和后续的优化提供了依据。     

一种冗余并联机床静刚度有限元分析与优化设计

为了研究并联机床的静刚度,采用有限元法研究了一台冗余并联机床的静刚度,利用UG建立整机三维模型并倒入ABAQUS建立有限元模型,分析了一台冗余并联机床在不同位姿下的刚度.结果表明,冗余并联机床比非冗余并联机床刚度高,整机x,y向刚度低,z向刚度高.为了提高机床x,y向刚度,提出了两种机床机构的改进方法,为机床的设计和优化提供了依据.     

并联机床静刚度研究

常见的并联机床静刚度分析理论发展尚未完善。本文在研究并联机床静力学的基础上,使用能量法分析在外载荷作用下的并联机床变形量,从而获得在不同位姿下并联机床的静刚度。利用上述方法,针对一台五自由度的并联机床进行了分析,获得了其静刚度。为并联机床静刚度研究及其设计提供了理论依据和方法支持。     

基于Pro／E的并联机床静刚度分析

利用CAE工程分析软件Pro／E对3-TPS并联机床的主体结构进行了线性静态有限元分析,该机床在某一工作位置的三种不同受力情况下的刚度和应力分布情况,分析结果与实际情况基本吻合,为机床的局部改进和后续优化提供了依据。     

并联机床静力学及静刚度研究

从机器人学的角度来看,并联机构的静力学和运动学之间存在一定的联系,对于少自由度并联机构,其运动学和静力学之间的关系比较复杂,特别是静刚度计算问题更为复杂。使用矢量法推导了五自由度并联机床速度Jacobian矩阵和力Jacobian矩阵之间的关系,并应用此关系解决了并联机床的静力学问题。在并联机床静力学和运动学研究的基础上,提出了一种新的静刚度计算方法,并对并联机床在一些位姿下的静刚度进行了计算。计算结果表明,该方法可行,为并联机床的设计、机构学特性的研究提供了具有使用价值的指导。     

基于COSMOS的并联机床有限元分析

针对新颖的五自由度五轴并联机床结构，在三维建模的基础上，借助有限元分析软件COSMOS，根据并联机床具有随位形变化而变化的动态特性，分析了该机床主轴在不同关键位置时整机的静刚度和固有频率。结果表明，机床具有良好的性能。     

5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床完整刚度模型及其刚度特性

基于全雅可比矩阵和虚功原理建立了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床的完整刚度模型。首先基于螺旋理论推导出约束分支中的约束雅可比矩阵;然后锁定分支中的主动副并利用互易积原理求得驱动雅可比矩阵,最后提出了冗余驱动雅可比矩阵。利用约束力、驱动力和冗余驱动力与外力的映射关系,结合虚功原理,得到系统整体刚度矩阵。考虑虎克铰、轴承等传动部件的轴向变形对分支轴向刚度的影响,构造了各个分支的轴向刚度模型。借助激光跟踪仪对所建立的刚度模型进行了实验测试。结果表明:该刚度模型的误差为2%~5%,验证了理论分析的可靠性。在此基础上,以机床的线刚度和角刚度的最小值为刚度性能指标,分析了其在工作空间内的分布情况。分析显示:机床线刚度的最小值主要分布在Y轴两侧,角刚度的最小值则主要分布在-0.05≤z≤0.05m和-0.11≤y≤-0.05m,因此,在进行并联机床工具规划时应该尽量避免该区域。文中内容可为并联机床刀具运动轨迹的优化提供参考依据。     

一种新型并联机床的刚度和固有特性的有限元分析

建立了一种新型并联机床刚度分析和弹性动力学分析的有限元模型，研究了参数变化对主进给机构刚度和固有频率的影响，计算结果表明：该新型并联机床与基于Stewart平台的并联机床相比，Z方向刚度与相当而X、Y方向的刚度优于后者；加大中间腿的截面积可以大大提高并联机床的刚度，研究结果为优化并联机床的结构参数，提高其结构搞震性和切削稳定性奠定了基础。     

一种考虑胶瘤的胶接简化有限元模型:应力与刚度分析

胶接接头中总存在胶瘤,由于建模复杂,胶接接头有限元分析中胶瘤常被忽略.但胶瘤能减少峰值应力,提高结构强度和刚度.为此,提出一种简化的胶接有限元模型,即用壳单元代表胶瘤,体单元代表被粘体和胶层,并用弹性理论建立壳单元等效厚度公式.以体单元精细模型结果作为对比的真实解,考察五种载荷工况下,单搭接头简化有限元模型的胶层应力和刚度.分析表明,壳单元等效厚度公式正确,胶接简化有限元模型精度高,可用于诸如汽车等大型结构中;用壳单元简单模型可定量分析胶瘤大小和形状对接头应力和总体刚度性能的影响.     

300km/h电动车组柴田式密接车钩弹塑性有限元分析及损伤计算

根据列车连挂作业车钩冲击力历程,分析国产300km/h电动车组柴田式密接车钩钩体和钩舌相互接触作用过程。在强度计算的多步分析中,根据载荷条件依次建立接触对,保证接触平滑和计算稳定。根据强度计算结果,分析钩体的薄弱部位及应力应变水平,为车钩的抗冲击性能评估提供依据。根据材料的稳态循环应力应变关系和应变寿命曲线,分析车钩在经历一次压缩—冲击载荷循环后各部位的损伤情况,为寿命估计提供计算依据。     

汽车钢板胶焊接头的计算模型及其应力场特征研究

基于对胶焊接头局部结构和硬度分布的分析,建立了胶焊接头的计算模型。同时,对胶焊搭接接头拉伸剪切试验的载荷—位移曲线作了讨论。采用所建立的模型进行有限元计算,获得了两种弹性模量胶粘剂胶焊接头和单纯点焊接头的应力场,所得结果证实了计算模型模拟胶焊接头的有效性。     

LOADS INFLUENCE ANALYSIS ON NOVEL HIGH PRECISION FLEXURE PARALLEL POSITIONER

A large workspace flexure parallel positioner system is developed, which can attain sub-micron scale accuracy over cubic centimeter motion range for utilizing novel wide-range flexure hinges instead of the conventional mechanism joints. Flexure hinges eliminate backlash and friction, but on the other hand their deformation caused by initial loads influences the positioning accuracy greatly, so discussions about loads' influence analysis on this flexure parallel positioner is very necessary. The stiffness model of the whole mechanism is presented via stiffness assembly method based on the stiffness model of individual flexure hinge. And the analysis results are validated by the finite element analysis (FEA) simulation and experiment tests, which provide essential data to the practical application of this positioner system.     

FATIGUE LIFE PREDICTION OF CRANKSHAFT MADE OF MATERIAL 48MnV BASED ON FATIGUE TESTS,DYNAMIC SIMULATION AND FEA

S-N curve and fatigue parameters of 48MnV are obtained using small sample tests and staircase or up and down method, which paves the way for predicting fatigue life of crankshaft made of 48MnV. The fatigue life of the crankshaft of a six-cylinder engine is calculated using different damage models such as S-N method, normal strain approach, Smoth-Watson-Topper (SWT)-Bannantine approach, shear strain approach, and Fatemi-Socie method based on dynamic simulation and finite element analysis (FEA) of crankshaft. The results indicate that the traditional calculation is conservative and the residual fatigue life of crankshaft is sufficient to maintain next life cycle if the crankshaft is remanufactured after its end of life.     

APPLICATION OF FEA TO THE COLLOCATION OF ACTUATOR/SENSOR IN THE INTELLIGENT STRUCTURES

INTRODUCTIONThere are two characteristics of piezoelectriccomPOnents that permit them to be used as sensorsand actuators in advanced intelligent structure. Thefirst is called the direct piezoelectric effect that impliesthat when some mechanical force or pressure isapplied on a piezoelectric comPOnent, a charge/voltageis generated.The second is called the conversepiezoelectric effect that implies that when somecharge or voltage is imPOSed on a piezoelectriccomPOnent, the comPOnent will…     

球囊扩张式冠脉支架的动静态扩张过程的变形机理研究

研究冠脉支架在压握收缩、压握卸载、自由扩张、球囊卸载等植入过程的静态扩张变形强度和在冠脉内受到脉流循环载荷时的疲劳强度。建立冠脉支架系统的有限元模型,全面考虑冠脉支架、压缩壳、球囊和冠脉血管之间的相互作用,定量评价冠脉支架的静态强度和疲劳强度。为了检验冠脉支架受到脉流循环载荷时的疲劳强度,将冠脉支架植入到人工血管中,实施加速寿命疲劳试验。试验结果表明,支架结构完整,支架表面无破损和裂纹等失效形式。所提出的冠脉支架系统的有限元建模方法,将为冠脉支架的优化设计与失效评价提供可靠的科学依据。     

绕后台阶与准方腔耦合流道流场的数值计算与试验研究

用Galerkin有限元法对绕后台阶与准方腔耦合流道流场进行数值模拟。数学模型采用的是流函数—涡量形式的N-S方程,分别计算了雷诺数214.2、428.4和642.6三种情况下流场的结构,计算所得瞬态流场和稳态流场以直观速度矢量图和等值线图的形式给出,并绘出了部分纵截面上速度分布剖面图,分析了雷诺数对流场结构的影响。同时应用近年来发展起来的且获得广泛应用的全场瞬时速度测量技术,即粒子图像测速技术PIV)对流场进行了试验研究,所得速度矢量图与数值计算结果吻合较好。计算和试验结果表明:绕后台阶与准方腔流道流场比较复杂,同时具有后台阶流动和方腔流动的结构特征。研究结果对工程实际具有重要意义。     

EFFECTS OF LEAD WIDTHS AND PITCHES ON RELIABILITY OF QUAD FLAT PACKAGE （QFP）SOLDERED JOINTS

The finite element method(FEM)is used to analyze the effects of lead widths and pitches on reliability of soldered joints.The optimum simulation for QFP devices is also researched.The results indicate that when the lead pitches are the same,the maximum equivalent stress of the soldered joints increases with the increasing of lead widths,while the reliability of the soldered joints reduces. When the lead widths are the same,the maximum equivalent stress of the soldered joints doesn't decrease completely with the increasing of lead pitches,a minimum value of the maximum equivalent stress values exists in all the curves.Under this condition the maximum equivalent stress of the sol- dered joints is relatively the least,the reliability of soldered joints is high and the assembly is excel- lent.The simulating results indicate the best parameter:The lead width is 0.2 mm and lead pitch is 0.3 mm(the distance between two leads is 0.1 mm),which are benefited for the micromation of QFP devices now.The minimum value of the maximum equivalent stress of soldered joints exists while lead width is 0.25 mm and lead pitch is 0.35 mm(the distance between two leads is 0.1mm),the devices can serve for a long time and the reliability is the highest,the assembly is excellent.The simulating results also indicate the fact that the lead width is 0.15 mm and lead pitch is 0.2 mm maybe the limit of QFP,which is significant for the high lead count and micromation of assembly.