大跨度充气膜结构形态分析方法研究

为求解大跨度充气膜结构的准确形态,阐述了一种形态分析方法.分析流程为构建初始形、假定初始态、迭代求解预应力及变形、逆向变位改变初始形、逆位移形再迭代计算、求得平衡形态.以某充气膜结构为例计算,平衡形态下最小von mises应力为0.723×106 N/mm2,最大von mises应力为13.4×106 N/mm2....     

空间充气可展抛物面天线反射面设计与精度分析

空间充气可展抛物面天线由于其显著的优点正得到日益广泛的研发关注.该文提出了基于理想抛物面逆向分瓣裁切粘合成形的反射面设计法,分析了引入形面误差的因素,给出了形面误差参数定义,研究了反射面分瓣数、裁切逼近方式和数值网格划分等对形面误差的影响.分析了微重力、放置方式对形面精度的影响.论文所研究的内容对空间充气可展天线设计研究具有参考价值.     

基于三维激光扫描的汽车零部件逆向设计研究

采用三维激光扫描技术,结合逆向软件Geomagic Studio和三维设计软件CATIA对汽车座椅进行逆向设计.首先介绍了汽车座椅的三维扫描、数据采集和点云处理过程,然后进行曲面设计和数字化建模,获取汽车座椅的三维和二维图形,最后探讨了两种3D打印模式在汽车座椅快速成型上的应用,证实了三维扫描和3D打印在汽车座椅逆向设计及制造中的可行性.     

大跨度钢管砼拱桥拱肋吊装中的扣索索力计算

采用有限元计算与优化分析相结合的方法对扣索索力进行逆向求解.索力的计算以拱肋各标高控制点的高程偏差平方和最小为优化目标,以拱肋的内力及各个控制点的标高偏差为状态变量,采用一阶分析法对设计变量扣索索力值进行迭代优化.基于ANSYS软件的结构分析功能和优化功能,应用此方法对一座钢管混凝土拱桥拱肋的悬拼吊装中的索力进行了计算.结果表明,该方法计算精度高,线形控制效果好.     

面向瞬态成像仿真的遮挡目标逆向重构方法

由于瞬态成像硬件系统存在结构复杂、价格昂贵以及性能评估困难等问题,提出了一种新的逆向重构算法,并利用软件仿真的方法建立了瞬态成像链路．该方法首先根据仿真场景简化像素累积函数,并引入检测概率的方法获得三维空间中目标体素的采样; 然后利用射线追踪的方法计算目标的全局检测概率,通过阈值分割得到目标的三维点云信息;最后融合点云进行三维场景渲染．实验结果表明,这种方法能够仿真遮挡目标三维场景的瞬态成像过程,并且逆向重构算法增强了遮挡目标重构的效果．     

充气膜结构有限元找形的体积微分法

为确定充气膜结构找形分析时,在内压已知情况下膜面张力的大小,根据多元函数泰勒展开公式推导了该类结构充气膨胀的体积微分方程,并由基于U.L.格式的非线性有限单元法,建立了以节点位移和膜面初始张力为未知量的平衡方程,编制了在给定内部气压及膨胀体积情况下的找形分析程序。对球面及圆柱面充气膜结构进行了找形计算,得到的数值结果与由球面及圆柱面的矢高、内压、初始张力相互关系得到的理论解进行比较并得到了验证。计算结果表明,提出的基于有限元的体积微分法可有效的用于充气膜结构的找形分析。     

基于温度循环迭代精确施加斜拉桥初始索力

为了准确施加斜拉桥的恒载初始索力,提出了一种基于ANSYS平台控制温度索力迭代施加的方法,从而精确施加斜拉桥初始成桥索力.以设计索力作为目标值,考虑斜拉桥几何非线性因素,初始索力以初始温度的形式施加到斜拉索上,运用APDL二次开发软件编制了斜拉桥成桥索力迭代计算程序,并将该程序应用于双塔双索面钢-混凝土叠合梁斜拉桥结构分析中.结果表明,桥塔两侧斜拉索的计算索力与目标索力误差均在5%以内,该初始索力迭代方法具有方便快捷和效率高的优点.     

薄膜充气拱褶皱特性分析

为掌握薄膜充气结构褶皱发生及拓展演化规律,通过数值模拟和实验相结合的方法研究了薄膜充气拱的皱曲问题．据此分析了充气压力、材料厚度、结构尺寸和载荷工况4个参数对薄膜充气拱褶皱特性的影响．在此预报了薄膜充气拱在不同载荷工况下的初始起皱力、初始起皱位置、褶皱扩展演化规律及承载力并开展了薄膜充气拱的皱曲实验,验证了文中的有限元模拟结果．研究结果表明:结构尺寸对薄膜充气拱的褶皱特性影响最大,充气压力次之,材料厚度影响最小;在5种载荷工况中,Fx拉最安全,Fz面外最危险,其他3种载荷介于二者之间．     

类人型五指手构型的优化设计

针对人手抓握多点接触的特点,提出了一种基于形封闭理论的五指手构型优化设计方法。根据抓握动作要求确定出五指手构型优化设计所需要的参数,并通过J判别函数方法判别多参数输入下五指手球形抓取和圆柱形抓取的形封闭性。引入范数域宽作为参数优化性能指标,采用区间迭代算法实现在满足形封闭前提下的五指手构型的可行区间最大化。以球形抓取为例,优化出了拇指指骨长度等5个重要参数的最佳设计结果。抓取仿真试验结果表明,优化后的参数范数域宽至少提高17%,显著提升了五指手稳定抓取的能力。     

T形钢连接梁柱半刚性节点初始转动刚度计算公式

为了确定T形钢连接半刚性节点的初始刚度,分析T形钢连接梁柱节点的变形特征.以节点处与梁端受拉侧翼缘相连的T形钢为研究对象,将T形连接件翼缘受力视为简支梁,建立T形钢连接节点在弹性阶段的初始转动刚度计算模型,推导初始转动刚度的计算公式.采用数值模拟和已有试验数据,对所推导公式进行对比分析.结果表明,节点的初始转动刚度主要取决于T形钢连接件的翼缘厚度、T形钢翼缘上螺栓的位置和梁的高度,通过推导公式所得的初始刚度大于数值模拟和试验所得刚度.为了更加准确地预测节点初始转动刚度,引入刚度修正系数,分别采用修正后的刚度公式和已有的计算公式计算案例.结果表明,修正后的刚度公式能够更好地符合试验结果.