检索结果-南通市图书馆

考虑寄生运动和运动耦合的柔顺机构拓扑优化设计与研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑寄生运动和运动耦合的柔顺机构拓扑优化设计与研究

作者：魏健鸣江西理工大学

学位级别：硕士

柔顺机构在微机电系统(MEMS)、精密定位、生物医学工程等领域有着广泛的应用,而柔顺机构的寄生运动和运动耦合问题会导致其运动控制难度增加、运动精度降低。传统的做法多是基于经验,通过添加补偿模块以抑制寄生运动或运动耦合,这会增... 详细信息

柔顺机构在微机电系统(MEMS)、精密定位、生物医学工程等领域有着广泛的应用,而柔顺机构的寄生运动和运动耦合问题会导致其运动控制难度增加、运动精度降低。传统的做法多是基于经验,通过添加补偿模块以抑制寄生运动或运动耦合,这会增大机构体积和复杂程度,也可能降低机构的其它性能。为此,本文采用拓扑优化方法在概念设计阶段考虑寄生运动和运动耦合问题,研究低寄生运动和运动耦合的柔顺机构拓扑优化设计方法,以设计综合性能更好的柔顺机构。全文的主要研究内容如下:(1)低寄生位移柔顺机构拓扑优化设计。为了解决单输入多输出柔顺机构寄生位移问题,提出了一种考虑寄生位移的柔顺机构拓扑优化模型。该模型考虑了寄生位移和输出位移的性能关系,并结合权重因子将多目标转换成单目标。推导了目标函数和约束函数的灵敏度,并采用OC法对该模型进行求解。以输入输出同向但结构不对称的柔顺位移放大机构为例,研究了权重因子和弹簧刚度对拓扑优化结果的影响。根据拓扑优化结果,设计了一种低寄生位移的柔顺位移放大机构。通过有限元分析和实验,比较了新型放大机构和典型杠杆放大机构的性能,验证了该方法的有效性。(2)考虑旋转的柔顺机构拓扑优化方法。在考虑机构平移运动的基础上,额外考虑了机构的旋转,提出了一种考虑旋转的柔顺机构拓扑优化模型。对目标函数和约束函数的灵敏度进行了推导,并采用了Heaviside函数进行密度过滤。以柔顺正交位移放大机构为算例,研究了不同目标对拓扑优化结果的影响。根据拓扑优化结果,设计了输入端低寄生运动的柔顺正交位移放大机构。通过有限元分析对比了该拓扑正交位移放大机构和Scott-Russell的机构性能。此外,探讨纯旋转机构拓扑优化设计方法,研究了不同体积比对优化结果的影响。最后通过有限元仿真和实验,验证了纯旋转机构的性能。这两个算例都验证了该方法的有效性。(3)低运动耦合柔顺精密定位机构拓扑优化。为了解决多输入多输出柔顺机构的运动耦合问题,以期望的输出位移最大,以及非期望的耦合位移最小为目标,提出了一种考虑运动耦合的柔顺机构拓扑优化模型,并推导了其目标函数和约束函数的灵敏度。分别以二自由度定位机构和三自由度定位机构为算例,研究对比了不同目标函数下的拓扑优化结果,验证了该方法的有效性。根据拓扑优化结果,分别得到了解耦的二自由度定位机构和解耦的三自由度定位机构。

关键词：柔顺机构寄生运动运动耦合拓扑优化多目标

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

弹性飞行器运动耦合特性分析

西北工业大学学报 1993年第3期11卷 259-264页

作者：唐硕陈士橹西北工业大学

本文由弹性飞行器纵向运动扰动方程,研究了刚体姿态运动与弹性振动的典型耦合机理及特点,给出了运动耦合的稳定准则,以及对应于非耦合系统的响应误差估计.并以实例给予了验证.

关键词：弹性飞行器运动耦合稳定性

波浪中船体与液舱晃荡耦合运动的时域数值计算

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

哈尔滨工程大学学报 2012年第5期33卷 635-641,647页

作者：洪亮朱仁传缪国平范菊李裕龙上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室上海200240

为分析液舱流体晃荡对波浪中船体运动性能的影响,针对船体外流场与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用时域势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程.其中波浪中船体水动力和时延函数采用切片法和脉冲响... 详细信息

为分析液舱流体晃荡对波浪中船体运动性能的影响,针对船体外流场与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用时域势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程.其中波浪中船体水动力和时延函数采用切片法和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算.对S175加载方形液舱在迎浪横浪等不同工况下液舱流体晃荡及其与船体运动耦合分别进行了计算模拟与验证研究.研究表明,在不出现液面破碎等强非线性现象时,能够给出较好的液舱流体晃荡波形和压力;耦合运动模拟结果能清晰地反映液舱晃荡对船体运动的影响,并准确给出船体有无加载液舱时共振频率的偏移现象;数值与试验结果吻合良好,并具有较高的计算效率,为设计载液船舶或减摇水舱等的前期设计提供了快速有效的分析方法和技术手段.

关键词：船体运动时域势流理论液舱晃荡运动耦合脉冲响应函数船体运动

基于OpenFOAM的船舶与液舱流体晃荡在波浪中时域耦合运动的数值模拟

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

船舶力学 2012年第7期16卷 750-758页

作者：李裕龙朱仁传缪国平范菊陆志妹上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点试验室上海200240 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

波浪中载液船舶运动激励舱内液体的晃荡,舱内液体晃荡产生的冲击力同时作用在舱壁上,进而影响船舶的运动姿态。波浪中船体水动力和时延函数是在势流理论范畴下采用切片法和脉冲响应函数方法计算获得的,液舱内液体非线性晃荡是基于粘性... 详细信息

波浪中载液船舶运动激励舱内液体的晃荡,舱内液体晃荡产生的冲击力同时作用在舱壁上,进而影响船舶的运动姿态。波浪中船体水动力和时延函数是在势流理论范畴下采用切片法和脉冲响应函数方法计算获得的,液舱内液体非线性晃荡是基于粘性流理论实时计算模拟,两者耦合建立了波浪中载液船舶与液舱流体晃荡耦合的运动方程。论文基于开源CFD开发平台OpenFOAM,自主开发实现了船体运动与液舱晃荡的耦合计算程序,并进行了相应的数值模拟计算和验证工作。该方法完整地考虑了波浪、船体和液舱晃荡之间的耦合作用,并结合船体内外流场特点分别采用了势流和粘性流理论,具有较高的计算效率。通过数值模拟计算和模型实验研究表明,数值模拟计算能够清晰显现出液舱晃荡对船体全局运动影响,船体运动计算结果与模型实验结果吻合良好。

关键词： OpenFOAM 液舱晃荡脉冲响应函数运动耦合时域模拟

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于运动耦合的床式步态康复训练系统研究

基于运动耦合的床式步态康复训练系统研究

作者：王柱苏州大学

学位级别：硕士

由于脑血管病和脊髓损伤等原因造成的下肢运动障碍患者的数量是非常庞大的。康复医学基础理论表明,重复性的康复训练运动,能够促进人体神经系统的重塑,有助于人体运动功能的恢复。使用专业的康复机器人可以加快康复治疗的进程,提升康复... 详细信息

由于脑血管病和脊髓损伤等原因造成的下肢运动障碍患者的数量是非常庞大的。康复医学基础理论表明,重复性的康复训练运动,能够促进人体神经系统的重塑,有助于人体运动功能的恢复。使用专业的康复机器人可以加快康复治疗的进程,提升康复治疗的效果。目前出现的床式康复机器人,如瑞士的Erigo,结构简单,驱动电机数量较少,成本较低,但只能进行简单的踏步训练动作,无法准确模拟正常人行走时的步态。相对的,有些外骨骼式康复机器人,如Lokomat,能够准确模拟正常人行走时的步态,其每个关节单独驱动,用到的电机数量较多,经济性差且控制较复杂。针对现有的康复机器人存在的问题,本文提出了一种基于运动耦合的床式步态康复训练系统。为了降低制造成本,提高其使用的方便性,该系统采用模块化的设计,各模块的运动共用一个电机驱动;步态训练机构采用凸轮-连杆生成精确的关节运动曲线,结构简单并且能够模拟出正常人行走时的步态;床体倾角可调,使其能够满足不同阶段的康复训练需求。本课题具体做了如下的研究:（1）介绍了人体下肢生理结构与运动特征,为确定床式步态康复训练系统的结构和运动参数提供依据。分析了髋、膝、踝关节之间的运动耦合关系,分析结果表明,行走步态膝关节与踝关节角度均可以由髋关节角度和角速度唯一确定。在此基础上分析了关节的运动与大腿、小腿、足部之间的运动耦合关系,分析结果表明,在行走过程中,大腿、小腿、足部的任一点的位置均可以由髋关节角度和角速度唯一确定。这样的耦合关系将为床式步态康复训练系统的设计提供理论依据。（2）对床式步态康复训练系统整体构型进行分析,确定了床式步态康复训练系统的整体组成。基于第二章行走步态关节运动耦合关系分析的结果,制定了步态训练机构的设计方案,建立了腿部运动辅助机构的人机耦合模型,探讨模型中髋关节角度、角速度与机构运动的关系,以此为基础设计腿部运动辅助机构的结构参数。基于足部运动与髋关节角度、角速度的耦合关系设计了足底支撑机构的结构参数。依据正常人行走时的运动耦合规律计算了各机构间的传动比,据此进行了传动系统的设计。最后建立床体运动学模型并进行运动和受力分析,为床体结构设计提供指导。（3）基于康复训练系统在动力学方面对患者个体差异的适应性,对腿部运动辅助机构做了动力学仿真,得到该机构正常运动所需的最大驱动力矩为62Nm,此结果为驱动系统的设计选型提供了参考。为了评价机构在运动学方面对患者个体差异的适应性,给出了评价的方法,并利用MATLAB的lsqcurvefit函数对腿部运动辅助机构的结构参数进行了优化,确定了一组机构参数的最优值,为腿部运动辅助机构的结构设计提供理论依据。（4）进行了床式步态康复训练实验系统的搭建,开展了系统的调试实验,在确认系统运行状态良好的情况下进行了载人的康复训练实验。实验结果表明,对于不同身高的实验者,此床式步态康复训练系统在不同的倾斜状态下都可以模拟正常人的行走步态,且在不同状态下实验所得的不同身高的实验者髋关节测量角度与标准角度的最大误差不超过5.5°,膝关节最大误差不超过6.7°。实验证明,使用此系统进行康复训练是可行的。

关键词：康复机器人步态训练运动耦合结构设计参数优化

基于势流理论的船体运动与液舱晃荡耦合的数值模拟与应用

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于势流理论的船体运动与液舱晃荡耦合的数值模拟与应用

作者：洪亮上海交通大学

学位级别：硕士

载液船舶航行时,液舱随船体在波浪中运动使其内部的液体产生晃荡,与此同时液舱晃荡力作用于船体,使得船舶的运动姿态发生变化。近些年来随着海洋油气资源开发力度的加大,LNG和LPG等特种液货船型的研制和广泛应用,液舱与船舶之间的作用... 详细信息

载液船舶航行时,液舱随船体在波浪中运动使其内部的液体产生晃荡,与此同时液舱晃荡力作用于船体,使得船舶的运动姿态发生变化。近些年来随着海洋油气资源开发力度的加大,LNG和LPG等特种液货船型的研制和广泛应用,液舱与船舶之间的作用越来越被人们所重视。剧烈的舱内液体晃荡可能会给船体带来巨大的危害,特别是液舱部分装载时,大幅晃荡引起的砰击压力对船体结构可能造成严重的破坏。因此,在载液船舶设计阶段液舱晃荡与船舶运动之间的耦合作用也是需要考虑的重要因素之一。对于船体运动与液舱晃荡耦合作用的问题,国内外已有许多学者进行了分析和研究工作,对液舱流体晃荡的模拟方法大体分为线性化的频域法和非线性时域法。从现有的研究结果来看,线性船体运动理论方法基本能够满足船舶运动与液舱晃荡之间耦合效应分析研究的需要。对船舶运动问题的求解通常可以直接时域法,但多个频率的计算需要采用更为高效的数值方法来克服直接时域计算时间长效率低的缺点。还有一种方法是先用三维频域势流理论计算出船舶附加质量和阻尼系数等频域水动力系数,再基于频域计算结果采用脉冲响应函数(IRF)法获得时延函数,进而建立船体时域运动方程。液舱流体晃荡问题是水动力学的经典问题,也是目前水动力学研究的热点。当前数值计算方法主要有有限元法,有限差分法和边界元法等。与前两者相比,边界元法具有降低计算问题维数的特点,大大减少了计算量,缩短了计算时间。本文对船体外流场(波浪场)与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的运动方程。其中波浪中船体水动力和时延函数采用三维频域势流理论和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算。对S175加载方形液舱在迎浪横浪等不同工况下液舱流体晃荡及其与船体运动耦合分别进行了计算模拟与验证研究。研究表明,在不出现液面破碎等强非线性现象时,能够给出较好的液舱流体晃荡波形和压力;耦合运动模拟结果能清晰地反映液舱晃荡对船体运动的影响,能准确给出船体有无加载液舱时共振频率的偏移现象。这种方法有着很高的计算效率,在线性范围内有着令人满意的计算精度,其缺点在于无法处理液面破碎等强非线性现象。接着文章将这种方法应用于实际问题中,所研究的问题是液舱晃荡对船舶横摇运动的影响。计算模型是加载了方形液舱的15000GT集装箱船模,分析了不同液舱装载量的情况下液舱晃荡对船体横摇运动的影响。计算结果反映了液舱晃荡对船舶横摇运动的影响,数值与试验结果吻合良好。这种方法也为设计载液船舶或减摇水舱等的前期设计提供了快速有效的分析方法和技术手段。

关键词：时域势流理论液舱晃荡运动耦合脉冲响应函数

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

两轴四框架机载光电平台运动耦合分析

长春理工大学学报（自然科学版） 2013年第6期36卷 24-27页

作者：孔德杰戴明于欣中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室长春130033 中国科学院大学北京100039

载机运动通过机载光电平台框架间的运动耦合传导至视轴稳定框架,是影响机载光电平台动态性能的主要因素之一。本文主要推导了载机运动在两轴四框架机载光电平台中的耦合矩阵,并对载机运动在平台框架间的传导途径和运动耦合补偿进行了分析。

关键词：机载光电平台运动耦合载机运动

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

好书推荐

火炮发射与控制学报 2024年第2期45卷 F0002-F0002页

《中远程压制火炮射击精度理论》。内容简介:本书较系统地介绍了中远程压制火炮发射无控弹药的射击精度理论和方法,其中包括射击精度的基本概念,运动耦合内弹道方程,火炮刚柔耦合动力学建模分析,弹丸膛内运动微分方程,弹带热弹塑性动力... 详细信息

《中远程压制火炮射击精度理论》。内容简介:本书较系统地介绍了中远程压制火炮发射无控弹药的射击精度理论和方法,其中包括射击精度的基本概念,运动耦合内弹道方程,火炮刚柔耦合动力学建模分析,弹丸膛内运动微分方程,弹带热弹塑性动力学建模,不确定性参数建模,弹丸膛内运动精度分析,弹丸空中飞行精度分析,火炮射击精度估算分析等。

关键词：火炮射击精度内弹道方程火炮发射精度分析弹带刚柔耦合动力学参数建模运动耦合

维普期刊数据库评论

在线全文

维普期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

船舶基于运动耦合的研究方法综述

中国水运（下半月） 2018年第7期18卷 6-7页

作者：曹晓明王先洲王支林华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074

在研究船舶总体运动时,通常将船舶看做一个整体进行研究,此时船舶具有6个自由度,这些自由度的运动可以分为纵摇、横摇、垂荡等受外境海况影响出现的被动运动和船舶操纵等船舶主动行为。过去由于人们对船舶运动的认识不足和当时技术手段... 详细信息

在研究船舶总体运动时,通常将船舶看做一个整体进行研究,此时船舶具有6个自由度,这些自由度的运动可以分为纵摇、横摇、垂荡等受外境海况影响出现的被动运动和船舶操纵等船舶主动行为。过去由于人们对船舶运动的认识不足和当时技术手段的限制,通常对这些运动做分别研究,即认为这些运动之间是相互独立的,而事实上船舶各项运动之间是相互耦合的,即各项运动之间相互影响。单独考虑船舶的某种单独运动是不能正确反映船舶的实际运动的,本文主要介绍前人在研究船舶运动耦合方面的一些成就以供大家参考。

关键词：操纵-摇荡运动耦合自由度