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基于虚功原理索杆张力结构强度优化形状分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第8期39卷 43-48页

作者：肖南黄玉香陈华鹏浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 格林威治大学土木工程系天津大学建筑设计研究院天津300072

为了提高索杆张力结构的刚度和减小结构受力,在结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状.在荷载态下,将作动器主动工作产生的杆件内力改变量视为结构独立自应力模态的线性组合,根据虚功原理及变形协调关系建立了节点位... 详细信息

为了提高索杆张力结构的刚度和减小结构受力,在结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状.在荷载态下,将作动器主动工作产生的杆件内力改变量视为结构独立自应力模态的线性组合,根据虚功原理及变形协调关系建立了节点位移向量、杆件内力向量与作动器主动调整量之间的迭代关系.同时,以杆件受力最小为目标,构造了结构形状优化模型并编制了相应的求解程序.算例分析表明:结构所有杆件均布设作动器的效果与仅在索中布设作动器的效果相同,均可以实现既提高结构刚度、又改善结构受力的目的;仅在杆中布设作动器调节杆长来提高结构刚度的代价是增大杆件的内力.通过有限元方法与本文方法对算例求解结果的对比分析,发现两者符合较好,验证了本文方法的正确性.

关键词：索杆张力结构作动器强度优化形状分析虚功原理

基于虚功原理的3-RRPR柔性精密定位工作台动力学分析

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机械工程学报 2011年第1期47卷 68-74页

作者：贾晓辉田延岭张大卫天津大学机械工程学院天津300072

为了实现柔性精密操作系统的高频控制,提出一种新型空间柔性并联精密定位工作台系统,该工作台采用多个压电陶瓷驱动方式,通过半圆形凹槽单自由度柔性铰链的弹性变形实现末端执行件3平动自由度的主动调整。根据机构伪刚体模型,采用矢量... 详细信息

为了实现柔性精密操作系统的高频控制,提出一种新型空间柔性并联精密定位工作台系统,该工作台采用多个压电陶瓷驱动方式,通过半圆形凹槽单自由度柔性铰链的弹性变形实现末端执行件3平动自由度的主动调整。根据机构伪刚体模型,采用矢量闭环方法建立其位置、速度以及加速度方程,并结合柔性铰链弹性应变能,采用虚功原理方法进行动力学分析,推导出机构的动力学逆解模型,利用其中的质量矩阵和刚度矩阵确定了系统固有频率的求解表达式。在此基础上,讨论柔性铰链刚度与构件质量对支链驱动力矩的影响规律,采用有限元分析方式对定位工作台进行模态分析并对工作台的模态频率进行试验测试,试验测试、有限元仿真与理论结果的比较验证了所建理论模型的正确性和数值分析的有效性。

关键词：动力学柔性机构固有频率虚功原理

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粘弹性随机分析的虚功原理及随机有限元

计算力学学报 2003年第2期20卷 133-139页

作者：张海联周建平国防科学技术大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

利用增量法处理粘弹性本构关系中的遗传积分,将粘弹性材料的随机性、结构几何形状的随机性、外载荷的随机性引入虚功方程,应用摄动方法,研究了粘弹性随机分析的虚功原理和粘弹性随机有限元。研究发现,尽管粘弹性本构关系具有时间相依性... 详细信息

利用增量法处理粘弹性本构关系中的遗传积分,将粘弹性材料的随机性、结构几何形状的随机性、外载荷的随机性引入虚功方程,应用摄动方法,研究了粘弹性随机分析的虚功原理和粘弹性随机有限元。研究发现,尽管粘弹性本构关系具有时间相依性,其随机摄动格式并不存在"长期项"的影响。算例表明,应用该方法进行粘弹性结构的随机模拟,计算效率较高、精度较高。

关键词：粘弹性虚功原理随机有限元摄动法

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水平隧道管道固定墩推力虚功原理解答及应用

中国石油大学学报（自然科学版） 2010年第3期34卷 113-119页

作者：张立松闫相祯杨秀娟中国石油大学机电工程学院山东东营257061 中国石油大学储运与建筑工程学院山东东营257061

建立进出洞口处设置固定墩的水平隧道管道超静定结构力学计算模型,在求解基本假设的前提下,提出隧道管道'驻点'的概念,同时考虑隧道管道弯头处节点位移变形协调条件,采用虚功原理对隧道管道固定墩推力进行理论分析,得出考虑管墩摩擦和... 详细信息

建立进出洞口处设置固定墩的水平隧道管道超静定结构力学计算模型,在求解基本假设的前提下,提出隧道管道'驻点'的概念,同时考虑隧道管道弯头处节点位移变形协调条件,采用虚功原理对隧道管道固定墩推力进行理论分析,得出考虑管墩摩擦和不考虑管墩摩擦情况下的解析计算公式。应用此解析公式和4套管道有限元分析软件(Ansys,Autopipe,Algor,CaesarII),对西气东输二线管道工程X80钢级、管径1219 mm的隧道管道固定墩推力进行计算分析。结果表明,固定墩推力随着管径、壁厚的增加而增大,其关系近似呈线性;解析解和有限元计算结果吻合较好,其最大相对计算误差仅为4.2%,说明解析公式计算结果可以满足工程需要,验证了分析结果的正确性。

关键词：水平隧道管道固定墩推力虚功原理变形协调条件驻点工程应用

基于虚功原理的一种新型锻造操作机主运动机构动力学分析

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机械工程学报 2016年第9期52卷 18-27页

作者：丁华锋祖琪冯泽民燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛066004 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛066004

提出一种新型6自由度前后双提升驱动式锻造操作机。基于复矢量法对操作机主运动机构的运动学进行全面分析。其次将液压缸的缸体和活塞杆简化为一个构件的情况下,基于虚功原理推导并建立主运动机构的动力学数学模型。分别在水平升降运动... 详细信息

提出一种新型6自由度前后双提升驱动式锻造操作机。基于复矢量法对操作机主运动机构的运动学进行全面分析。其次将液压缸的缸体和活塞杆简化为一个构件的情况下,基于虚功原理推导并建立主运动机构的动力学数学模型。分别在水平升降运动、俯仰运动以及前后缓冲运动三种运动状态下对夹钳末端进行正弦速度规划,并在给定负载情况下对动力学模型进行了仿真分析。将该简化模型与实际中将液压缸的缸体和活塞杆分为两个构件的动力学模型进行仿真对比分析,得到各驱动液压缸分别在三种运动状态下输出驱动力的误差曲线。结果表明该新型锻造操作机的主要承重构件为前提升缸。简化模型等效于实际模型,并且有效简化了动力学的建模过程。研究结果为该机构的设计和应用提供了重要的理论依据。

关键词：新型锻造操作机运动学分析虚功原理动力学分析