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热-动力学耦合多体系统建模与降阶

力学学报 2022年第9期54卷 2588-2600页

作者：田青龙於祖庆兰朋陆念力哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001 河海大学机电工程学院江苏常州213002 西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室西安710055

在轨运行的卫星天线受到太阳辐射热冲击后容易出现热致振动或指向不准确等问题,严重时会导致航天器失效.本文提出了一种基于改进模态综合法的刚柔热耦合多体系统建模与降阶方法.采用绝对节点坐标法单元形函数对柔性天线的位移场与温度... 详细信息

在轨运行的卫星天线受到太阳辐射热冲击后容易出现热致振动或指向不准确等问题,严重时会导致航天器失效.本文提出了一种基于改进模态综合法的刚柔热耦合多体系统建模与降阶方法.采用绝对节点坐标法单元形函数对柔性天线的位移场与温度场进行统一离散插值,避免了两种物理场网格不匹配带来的映射误差与效率问题,并使用绝对节点坐标参考节点描述中心刚体.在系统方程中考虑了热流输入和表面自热辐射.针对绝对节点坐标法切线刚度阵高度非线性的特点,利用一阶泰勒展开对系统动力学和传热学方程进行了分段线性化,在线性化区间内切线刚度矩阵为常数矩阵,避免了每个时间步上的弹性力及其雅克比矩阵的迭代计算,并使得基于模态的降阶手段得以应用.利用改进的模态综合方法划分子结构并缩减系统自由度.相邻子结构之间通过约束方程保证连接精度和连续性.通过纯导热半圆形薄板、薄板的热膨胀、柔性太阳能电池板和刚柔热耦合抛物线天线四个数值算例验证本文所提出方法的有效性.结果表明,本文提出的方法在保证仿真精度的前提下缩减了系统规模,提高了仿真计算效率.

关键词：绝对节点坐标方法模态综合法刚柔热耦合模型降阶

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塔式起重机柔性臂回转制动过程动力分析

哈尔滨工业大学学报 2004年第5期36卷 677-680页

作者：兰朋陆念力哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

基于塔式起重机回转制动工况的实际模型,抛弃吊臂为刚体且作匀减速运动这一假设,在柔性塔身和吊臂的相对转动之间施加一阻力矩,视吊臂为柔性体,并考虑塔身的弹性变形,将塔机等效为平面柔性多体系统,考虑吊臂大运动和变形之间的耦合,建... 详细信息

基于塔式起重机回转制动工况的实际模型,抛弃吊臂为刚体且作匀减速运动这一假设,在柔性塔身和吊臂的相对转动之间施加一阻力矩,视吊臂为柔性体,并考虑塔身的弹性变形,将塔机等效为平面柔性多体系统,考虑吊臂大运动和变形之间的耦合,建立了塔机回转制动工况的动力学分析模型,并以某实际塔机为例证明了本模型的正确性.吊臂在作减速运动的同时还和塔身一起发生振动.

关键词：塔式起重机柔性臂回转制动过程动力学分析柔性多体系统

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一种新型楔块式低副单向超越离合器

机械工程学报 2004年第1期40卷 195-198页

作者：曲秀全陆念力戴恒震哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150090 大连理工大学

所设计的楔块式低副单向超越离合器,主要由内环、外环、楔块和拨盘等构件组成。拨盘和内环分别为运动或动力的输入和输出构件,当拨盘相对内环转速快时,拨盘通过拨盘上的拨销和楔块带动内环同步转动,否则,拨盘和内环各自转动。同时,分析... 详细信息

所设计的楔块式低副单向超越离合器,主要由内环、外环、楔块和拨盘等构件组成。拨盘和内环分别为运动或动力的输入和输出构件,当拨盘相对内环转速快时,拨盘通过拨盘上的拨销和楔块带动内环同步转动,否则,拨盘和内环各自转动。同时,分析了在设计该超越离合器时有关构件的强度计算以及在工作过程中主要相关参数的计算。该超越离合器能有效地消除现有高副楔块式单向超越离合器的缺点,它可以传递大转矩、抗冲击性能好、寿命长,扩大了超越离合器在某些方面的应用,有很大应用价值。

关键词：楔块式超越离合器内环外环楔块拨盘

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计及二阶效应的一种变截面梁精确单元刚度阵

工程力学 2008年第12期25卷 60-64,78页

作者：陆念力张宏生哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

推导一种精确的Bernoulli-Euler变截面梁单元,解决了传统变截面梁单元在结构稳定性分析中存在的计算精度较低的问题,以常见的外形沿轴向按线性变化的变截面梁为例,给出梁单元的精确刚度阵。放弃传统有限元通过插值理论构建变形场,并通... 详细信息

推导一种精确的Bernoulli-Euler变截面梁单元,解决了传统变截面梁单元在结构稳定性分析中存在的计算精度较低的问题,以常见的外形沿轴向按线性变化的变截面梁为例,给出梁单元的精确刚度阵。放弃传统有限元通过插值理论构建变形场,并通过虚位移原理获取单元刚度阵的方法,直接从计入二阶效应的单元平衡微分方程中得到变截面梁的载荷位移关系,进而得到有限元格式的变截面梁精确刚度阵。借助于变截面梁单元刚度阵,可导致与精确的微分方程解析法同样的计算精度。通过与几个经典算例和ANSYS计算结果比较表明:该精确刚度阵可直接应用于结构稳定性分析,获得变截面梁结构精确的欧拉临界力。

关键词：有限单元法结构稳定性分析变截面Bernoulli-Euler梁二阶效应精确单元刚度阵

计及纵横变形效应的几何非线性三次样条梁单元

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吉林大学学报（工学版） 2010年第3期40卷 745-751页

作者：陆念力张宏生哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

为准确分析杆系结构大位移、大转动、小应变问题,提出了一种基于更新拉格朗日格式和随动坐标法的三次样条Bernoulli-Euler梁单元。利用三次样条函数构建变形场,并通过静力凝聚法消除其曲率自由度,得到计及二阶效应的梁单元切线刚度阵。... 详细信息

为准确分析杆系结构大位移、大转动、小应变问题,提出了一种基于更新拉格朗日格式和随动坐标法的三次样条Bernoulli-Euler梁单元。利用三次样条函数构建变形场,并通过静力凝聚法消除其曲率自由度,得到计及二阶效应的梁单元切线刚度阵。考虑了弯曲变形引起轴向长度变化的非线性,推导了计入弓形效应的附加刚度,并修正了梁单元切线刚度阵。结合随动坐标法,在变形后位形上建立简支梁式的单元随动坐标系,得到了三次样条梁单元的大位移全量平衡方程。通过对几个典型算例的分析验证了本文方法的正确性和有效性。

关键词：工程力学有限单元法随动坐标法几何非线性弓形效应三次样条梁单元

基于等效初始缺陷尺寸和功率谱法的起重机疲劳寿命预测

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华南理工大学学报（自然科学版） 2014年第4期42卷 118-123,130页

作者：陆念力詹伟刚哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

基于Kitagawa-Takahashi图提出了一种计算起重机金属结构等效初始裂纹尺寸及其统计学分布的方法,此方法的优点在于只用到疲劳寿命极限和疲劳裂纹扩展门槛值,与随机变化的载荷应力无关.为计及载荷次序以及裂纹闭合效应对疲劳寿命的影响,... 详细信息

基于Kitagawa-Takahashi图提出了一种计算起重机金属结构等效初始裂纹尺寸及其统计学分布的方法,此方法的优点在于只用到疲劳寿命极限和疲劳裂纹扩展门槛值,与随机变化的载荷应力无关.为计及载荷次序以及裂纹闭合效应对疲劳寿命的影响,基于载荷的功率谱密度,给出了一种频域分析的起重机疲劳寿命预测方法.为验证所提方法的有效性,将文中方法的预测结果与文献中的起重机箱形梁的疲劳实验结果进行对比,结果表明估算寿命与实验寿命吻合,文中方法具有实用性和可靠性.

关键词：起重机疲劳寿命预测初始裂纹尺寸功率谱密度裂纹扩展

Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率的轴力影响系数

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工程力学 2011年第10期28卷 65-71页

作者：张广芸张宏生陆念力哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

给出了考虑轴力对于Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率影响系数的高精度表达式。与动力刚度法推导等截面梁自由振动分析的动态刚度阵不同,首先获得承受常轴力的Bernoulli-Euler梁横向自由振动微分方程的通解,并通过位移边界条件消去待... 详细信息

给出了考虑轴力对于Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率影响系数的高精度表达式。与动力刚度法推导等截面梁自由振动分析的动态刚度阵不同,首先获得承受常轴力的Bernoulli-Euler梁横向自由振动微分方程的通解,并通过位移边界条件消去待定常数,得到精确形函数;使用有限元方法,建立了使用精确形函数表达等截面Bernoulli-Euler梁动态刚度阵的微分格式,该微分格式精确刚度阵与动力刚度法得到的刚度阵完全一致。仿照Timoshenko对压弯梁静态挠度表达中取用轴力影响因子的方法,提出了Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率的轴力影响系数表达式,结合Wittrick-Williams算法和动态刚度阵证明了当轴力在±0.5倍第1阶欧拉临界力之间变化时,轴力影响系数表达式最大误差不超过2%,且随固有频率阶次的提高,误差越来越小。

关键词：有限单元法精确形函数自由振动 Bernoulli-Euler梁轴力影响系数

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水下船体清刷机器人磁吸附机构的设计与研究

中国机械工程 2008年第4期19卷 388-391页

作者：袁夫彩陆念力曲秀全哈尔滨工业大学

为了实现水下船体表面清刷机器人在水下船体表面上的可靠吸附和灵活移动功能,对机器人磁吸附机构进行了设计研究。根据该机器人作业的特点和工作环境,分析了磁路材料和磁路类型,研究了衔铁、轭铁、铜块和海水等因素对磁吸附力的影响,设... 详细信息

为了实现水下船体表面清刷机器人在水下船体表面上的可靠吸附和灵活移动功能,对机器人磁吸附机构进行了设计研究。根据该机器人作业的特点和工作环境,分析了磁路材料和磁路类型,研究了衔铁、轭铁、铜块和海水等因素对磁吸附力的影响,设计了机器人的磁吸附机构。实际应用表明,该机器人在船体表面上吸附可靠,并且运动灵活,符合实际的需要。

关键词：水下机器人磁路船体表面磁场

基于EFEM的5R机械臂刚柔耦合动力学分析

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哈尔滨工程大学学报 2015年第11期36卷 1504-1508页

作者：车仁炜陆念力薛渊哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为分析复杂机械系统动力学特性,将系统划分为含有限刚性构件的刚柔耦合系统,基于等效元素集成法,对构件自身的动力学特性进行等效,组建成等效系统。将建模的关键归结为系统中二阶转换张量和相应的三阶转换张量的求解以及系统质量阵的组... 详细信息

为分析复杂机械系统动力学特性,将系统划分为含有限刚性构件的刚柔耦合系统,基于等效元素集成法,对构件自身的动力学特性进行等效,组建成等效系统。将建模的关键归结为系统中二阶转换张量和相应的三阶转换张量的求解以及系统质量阵的组装,然后,按多柔体动力学的方式建立方程。建立了港口起重机5R机械臂刚柔耦合动力学模型,给出了动力响应曲线,并与刚性解进行了比较。结果表明,采用EFEM方法,动力学方程维数减少,系统质量阵阶数降低,模型建立简单快捷,规范化、程式化,解题效率和精度较高。

关键词：刚柔耦合等效元素集成法转换张量等效质量阵 5R机械臂