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平面全柔顺并联机构构型拓扑优化设计

平面全柔顺并联机构构型拓扑优化设计

作者：冯文结江西理工大学

学位级别：硕士

全柔顺并联机构综合了柔性机构和并联机构两类机构特性，在先进制造、精密装备、纳米级定位以及生物工程等很多领域内的应用变得日益广泛。随着应用的发展，对平面不同构型的全柔顺并联机构的需求也日渐增多，使得平面全柔顺并联机构构... 详细信息

全柔顺并联机构综合了柔性机构和并联机构两类机构特性，在先进制造、精密装备、纳米级定位以及生物工程等很多领域内的应用变得日益广泛。随着应用的发展，对平面不同构型的全柔顺并联机构的需求也日渐增多，使得平面全柔顺并联机构构型设计方面面临新的挑战。因此，引入简单的、实用的创新设计理论和方法已成为柔顺并联机构设计研究的新热点。本文以平面全柔顺并联机构为研究对象，基于拓扑优化理论对平面全柔顺并联机构构型进行设计研究，并应用有限元软件对所设计的平面全柔顺并联机构进行分析，验证了将拓扑优化理论应用于平面全柔顺并联机构构型设计有效性。本文从以下几个方面做了探讨：（1）针对平面两自由度全柔顺并联机构进行设计，建立其材料插值方法（SIMP）拓扑优化模型，采用优化准则（OC）算法对该模型进行求解，应用过滤技术消除数值解中棋盘格和网格依赖病态问题。在后处理中采用图像光滑滤波技术对上述拓扑图进行处理，得到光滑的曲线边界。并采用有限元对该机构进行静力学分析，得出其运动特性满足设计要求，定量的验证了该方法的有效性。（2）针对支链式平面三自由度全柔顺并联机构进行设计，建立其SIMP拓扑优化模型，采用优化准则（OC）算法对该模型进行求解，应用过滤技术消除数值解中棋盘格和网格依赖病态问题。在后处理中采用图像光滑滤波技术对上述拓扑图进行处理，得到光滑的支链式平面三自由度全柔顺并联机构轮廓边界。并采用有限元对该机构进行静力学分析，得出其为运动特性满足设计要求，定性的验证了该方法的有效性。（3）针对平面三自由度并联机构进行了微分运动学分析，推导了其输入输出之间的映射关系，基于这种映射关系建立整体式全柔顺并联机构材料插值方法（SIMP）模型，采用改进的优化算法（OC）算法对其进行求解，应用过滤技术消除棋盘格和网格依赖数值解病态问题。在后处理中采用图像光滑滤波技术对上述拓扑图进行处理，得到光滑的整体式平面三自由度全柔顺并联机构轮廓边界。并利用有限元软件对其进行静力学分析，得出基于微分运动分析下的柔顺并联机构微运动特性满足设计要求，定量验证了该方法的有效性。本文以拓扑优化为工具，以平面全柔顺并联机构为研究对象，将平面全柔顺并联机构构型设计和拓扑方法以及性能分析有机的结合在一起，初步实现了平面全柔顺并联机构构型拓扑优化设计，从结构拓扑层面实现平面并联机构设计。

关键词：平面全柔顺并联机构拓扑优化密度惩罚材料模型优化准则算法

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基于三维柔性微动平台拓扑优化方法的研究

机械传动 2014年第2期38卷 35-38页

作者：朱大昌冯文结刘运鸿江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

针对三维全柔顺微动平台进行了结构上的拓扑优化设计,研究了不同体积比下,三维全柔顺微动平台优化的结果。基于三维全柔顺微动平台,运用拓扑优化理论对所设计的全柔顺并联微动平台进行结构上的优化。在全柔顺机构优化过程中刚度和柔度... 详细信息

针对三维全柔顺微动平台进行了结构上的拓扑优化设计,研究了不同体积比下,三维全柔顺微动平台优化的结果。基于三维全柔顺微动平台,运用拓扑优化理论对所设计的全柔顺并联微动平台进行结构上的优化。在全柔顺机构优化过程中刚度和柔度对优化设计同样的重要,因此该拓扑优化设计为多目标的优化设计,采用线性加权法将各个目标函数按一定的加权系数进行线性组合构成新的目标函数。基于MATLAB对设计的柔顺并联微动平台的拓扑优化过程进行仿真。对不同的体积比下优化结果进行了比较,得出当体积比为0.65所得结构为最佳机构,并且与ANSYS分析结果进行对比,得出的结果吻合。

关键词：拓扑优化柔顺并联机构目标函数体积比

基于影响系数3-RPS并联机构运动学分析与仿真

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机械传动 2014年第3期38卷 76-79页

作者：朱大昌冯文结刘运鸿江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

利用环路方程法推导了3-RPS三自由度并联机构的一阶、二阶影响系数表达式。在3-RPS并联机构的一阶、二阶影响系数的基础上,研究了其运动学逆解问题。建立基于影响系数的运动学模型,运用Matlab软件进行了并联机构运动学仿真,分析驱动位... 详细信息

利用环路方程法推导了3-RPS三自由度并联机构的一阶、二阶影响系数表达式。在3-RPS并联机构的一阶、二阶影响系数的基础上,研究了其运动学逆解问题。建立基于影响系数的运动学模型,运用Matlab软件进行了并联机构运动学仿真,分析驱动位移、速度和加速度曲线,得出3-RPS并联机构一阶、二阶影响系数的特性,其一阶、二阶运动影响系数与原动件运动无关,只与其运动学尺寸、类型和位置有关。

关键词： 3-RPS并联机构一阶影响系数二阶影响系数运动学特性

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3-RPC型并联机器人模糊PID控制系统研究

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机械传动 2014年第2期38卷 114-117页

作者：朱大昌刘运鸿冯文结江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

基于SolidWorks和Matlab软件关联接口技术,将3-RPC型并联机器人SolidWorks三维模型转换为SimMechanics机构仿真分析模型,并分别进行传统PID和模糊PID控制系统设计。通过系统仿真实验与计算结果对比,得出模糊PID控制在并联机器人控制精... 详细信息

基于SolidWorks和Matlab软件关联接口技术,将3-RPC型并联机器人SolidWorks三维模型转换为SimMechanics机构仿真分析模型,并分别进行传统PID和模糊PID控制系统设计。通过系统仿真实验与计算结果对比,得出模糊PID控制在并联机器人控制精度方面优于传统PID控制,且具有良好的系统稳定性。

关键词： 3-RPC型并联机器人 PID控制模糊PID控制

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作者：冯文炳

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高功率脉冲射频管DC灯丝加热

强激光与粒子束 1998年第3期10卷 395-398页

作者：冯文荃南京大学加速器研究所

直流灯丝供电是减小灯丝相位推移影响及提高管子稳定性和寿命的重要方法之一。本文分析研究了高功率脉冲射频管灯丝加热遇到的一些特殊问题，包括选择最佳线路拓扑，使低压灯丝与高压脉冲兼容，实现脉冲、直流与交流平衡；对不同种类的... 详细信息

直流灯丝供电是减小灯丝相位推移影响及提高管子稳定性和寿命的重要方法之一。本文分析研究了高功率脉冲射频管灯丝加热遇到的一些特殊问题，包括选择最佳线路拓扑，使低压灯丝与高压脉冲兼容，实现脉冲、直流与交流平衡；对不同种类的射频管，直流灯丝电流流向应有不同要求；以及阴极大电流低纹波直流电源的整流和滤波元件的选择、设计和组装。

关键词：高功率脉冲射频管灯丝加热脉冲变压器

超临界凝析气藏开发后期注CO_2提高采收率——以北部湾盆地福山凹陷莲4断块为例

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天然气工业 2016年第7期36卷 57-62页

作者：冯文彦中国石油南方石油勘探开发有限责任公司

莲4断块为北部湾盆地福山凹陷西北部受3条断层夹持的富含凝析油高饱和凝析气藏。为了探求该凝析气藏衰竭开发后期提高凝析油采收率技术,基于超临界流体相态行为和衰竭开采生产动态特征,综合运用超临界流体理论和多种动态储量、产量递减... 详细信息

莲4断块为北部湾盆地福山凹陷西北部受3条断层夹持的富含凝析油高饱和凝析气藏。为了探求该凝析气藏衰竭开发后期提高凝析油采收率技术,基于超临界流体相态行为和衰竭开采生产动态特征,综合运用超临界流体理论和多种动态储量、产量递减、生产井携液能力、剩余开发潜力分析等多种油藏工程动态分析方法,分析了莲4断块凝析油气衰竭开采储量动用程度以及剩余开发潜力。结果表明:(1)莲4断块开发初期地层凝析油气流体具有超临界流体的特征,地层压力低于露点压力就会产生明显的反凝析损失;(2)受反凝析效应和地层弹性能量释放快的影响,莲4断块衰竭开采储量动用程度偏低,80%的凝析油仍然滞留在地层中,剩余开发潜力大。基于莲4断块超临界凝析油气流体具有高密度特征,通过组分模型数值模拟优化设计,提出了采用顶部注CO_2边注边采恢复压力的注气开采方式,通过形成次生气顶同时达到重力稳定混相驱的二次开发技术来提高凝析油气藏的采收率。

关键词：超临界态凝析气藏衰竭开采开发动态凝析油采收率注二氧化碳重力稳定混相驱福山凹陷北部湾盆地

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作者：冯文炳

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SLUG试井污染检测乘积图版及其应用

矿物岩石 1998年第4期18卷 79-85页

作者：冯文光 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室成都理工学院石油系

本研究获得了ＳＬＵＧ试井解与定产量试井解的数学关系式并制作出ＳＬＵＧ试井乘积图版。ＳＬＵＧ试井乘积图版分辨率高、灵敏度好、唯一性强，ＳＬＵＧ试井乘积曲线容易制作。ＳＬＵＧ试井乘积图版可用于一开、一开一关、二开二关、三... 详细信息

本研究获得了ＳＬＵＧ试井解与定产量试井解的数学关系式并制作出ＳＬＵＧ试井乘积图版。ＳＬＵＧ试井乘积图版分辨率高、灵敏度好、唯一性强，ＳＬＵＧ试井乘积曲线容易制作。ＳＬＵＧ试井乘积图版可用于一开、一开一关、二开二关、三开三关ＳＬＵＧ试井。

关键词： SLUG试井乘积图版采油井污染检测