空间机器人捕获卫星操作基于柔顺装置的无源模糊避撞柔顺控制

讨论了漂浮基空间机器人在轨捕获非合作卫星过程避免关节受冲击及过载破坏的避撞柔顺控制问题.在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺装置——旋转型串联弹性执行器(RSEA),其作用一是在捕获阶段,通过其内置弹簧的变形来缓冲捕获过程中被捕获卫星对空间机器人关节产生的冲击能量;二是在捕获完成后的镇定运动阶段,结合所设计的避撞柔顺策...     

配置柔顺机构空间机器人双臂捕获卫星操作力学模拟及基于神经网络的全阶滑模避撞柔顺控制

讨论了空间机器人双臂捕获卫星操作过程避免关节冲击破坏的避撞柔顺控制问题. 为此在关节电机与机械臂之间设计了一种旋转 型串联弹性执行器(rotatory series elastic actuator, RSEA)--柔顺机构,其作用在于：(1) 通过其内置弹簧的拉伸或压缩变形来吸收捕获操作过程中被捕获卫星对空间机器人关节产生的冲击能量;(2) 可以利用合理设计的与之配合的避撞柔顺控制策略来保证关节冲击力矩受限在安全范围. 首先,利用第二类Lagrange方程分别建 立了捕获操作前含柔顺机构双臂空间机器人的开环分系统动力学模型与目标卫星的分系统动力学模型;之后,基于系统动量 守恒关系、闭链系统位置与速度几何约束关系,获得了捕获操作后空间机器人与被捕获卫星闭链混合体系统综合动力学方程; 最后,基于RBF神经网络提出了一种捕获操作后两者混合体系统镇定运动的全阶终端滑模避撞柔顺控制方案. 所提方案结合柔 顺机构在有效吸收、缓冲被捕获卫星冲击能量的同时,还在冲击能量过大时适时开、关空间机器人关节驱动器,以避免关节驱 动器过载、破坏;此外,还通过最小权值范数法分配了机械臂各关节力矩,以保证双臂协调操作. Lyapunov稳定性理论证明了 系统的全局稳定性,系统计算机数值仿真也验证了上述避撞柔顺控制策略的有效性.     

配置柔顺机构空间机器人双臂捕获卫星操作力学模拟及基于神经网络的全阶滑模避撞柔顺控制

讨论了空间机器人双臂捕获卫星操作过程避免关节冲击破坏的避撞柔顺控制问题. 为此在关节电机与机械臂之间设计了一种旋转 型串联弹性执行器(rotatory series elastic actuator, RSEA)--柔顺机构,其作用在于:(1) 通过其内置弹簧的拉伸或压缩变形来吸收捕获操作过程中被捕获卫星对空间机器人关节产生的冲击能量;(2) 可以利用合理设计的与之配合的避撞柔顺控制策略来保证关节冲击力矩受限在安全范围. 首先,利用第二类Lagrange方程分别建 立了捕获操作前含柔顺机构双臂空间机器人的开环分系统动力学模型与目标卫星的分系统动力学模型;之后,基于系统动量 守恒关系、闭链系统位置与速度几何约束关系,获得了捕获操作后空间机器人与被捕获卫星闭链混合体系统综合动力学方程; 最后,基于RBF神经网络提出了一种捕获操作后两者混合体系统镇定运动的全阶终端滑模避撞柔顺控制方案. 所提方案结合柔 顺机构在有效吸收、缓冲被捕获卫星冲击能量的同时,还在冲击能量过大时适时开、关空间机器人关节驱动器,以避免关节驱 动器过载、破坏;此外,还通过最小权值范数法分配了机械臂各关节力矩,以保证双臂协调操作. Lyapunov稳定性理论证明了 系统的全局稳定性,系统计算机数值仿真也验证了上述避撞柔顺控制策略的有效性.      

一种空间机器人双臂捕获卫星减撞柔顺控制方法

为避免空间机器人双臂捕获卫星过程关节遭受冲击破坏,提出在机械臂与关节电机间加入一种缓冲装置,其通过内置弹簧来吸收捕获碰撞过程卫星对空间机器人关节的冲击能量,并结合减撞柔顺控制策略来保证捕获后的镇定过程关节冲击力矩在安全范围内.利用拉格朗日方法得到了捕获操作前含缓冲装置双臂空间机器人系统及卫星系统的动力学模型;之后,基于...     

先进微制造力学

元器件小型化带来了功耗低、响应快、比容量大等显著优点,但同时也带来了新的技术挑战和科学问题,需要对微纳尺度下材料的机械物理性能及制造工艺进行深入研究.论文围绕先进微纳米制造技术与微纳米力学的密切关系,首先综述了聚焦离子束、纳米压印、3D打印等微纳米材料与结构的先进制造技术,并着重阐述了先进微纳米制造技术在力学前沿课题研究中的重要作用;另一方面,从方法与原理的角度阐述了力学思想和方法对先进微纳米制造技术的指导与促进作用.最后,还对目前一些先进微纳米制造技术及相关前沿力学问题进行了展望.     

微声聚能穿孔装置优化设计及IED 安全销毁实验

根据Held引爆理论,利用聚能射流使炸药只燃烧或发生不完全爆轰的特点,设计了微声聚能穿孔装置,并对装药结构进行了正交优化。实验结果表明,装置的消声能力良好,用于销毁模拟爆炸药盒时,装药仅发生低速爆轰,达到了安全销毁简易爆炸装置的目的。     

基于光学和扫描显微平台的微尺度实验力学检测技术和装置研究

本文基于光学和扫描显微平台,介绍了本研究组在微尺度实验力学检测技术和设备方面的最新研究成果。在检测技术方面涉及显微散斑干涉技术、微标记阵列检测技术、晶粒变形分析技术、光学探针动静态变形分析技术;在检测系统和装置方面介绍了新近开发的双视场薄膜检测系统、散斑微干涉系统、微标记检测平台、AFM和SEM单轴拉伸装置、三维微定位与加载系统、微力传感器及其标定装置、微动平台驱动装置等。探讨了微尺度实验力学检测中的问题和新的检测技术,给出了一些典型的应用和相关装置。     

微纳成型力学

利用材料的塑性变形能力制造各种零部件被广泛应用于汽车、航空航天、消费电子和医疗设备等领域. 随着器件小型化的发展趋势, 开发新的微纳成型 (或微纳尺度塑性变形) 工艺成为制造业发展的核心问题之一. 近年来, 产业界和学术界对微纳成型技术进行了广泛的研究, 在开发微纳成型工艺、深入理解尺寸效应和变形行为等方面都取得了显著进展. 本文将聚焦不同材料体系如聚合物、非晶合金与晶体金属在微纳成型过程中的变形机理及其尺寸效应, 综述微纳成型技术的最新研究进展. 最后, 对金属微纳成型面临的技术挑战及其关键力学问题进行展望.     

微裂纹屏蔽机理的力学理论

简述了微裂纹屏蔽的力学理论和主要结论．分析了与这些理论有关的两种研究途径中的四种假设的正当性和适用范围．对相互矛盾的结论做了讨论．介绍了作者在这一领域的研究成果,并尝试将这方面的研究推广到复合材料和界面裂纹问题中．     

建筑结构摩阻式控制装置的力学与耗能分析

摩阻式控制装置是一种新型的建筑结构控制装置。本文通过设和不设摩阻层控制装置的受力和工作机理分析，分别建立了控制装置的力学分析和耗能计算方法。     

Micro Fork Hinge for MEMS Devices

0Introduction Hingesareafundamentalelementforbuildingmechanicaldevices,appearingwheneverarotation aroundapointisneeded.Differentkindsofhingescanworkwellformillionsofcyclesinthemacro world.Howeverinthemicro world,smallsizedrealhingesorbearingsdonotlastlong…     

微型燃料电池制备及其微通道摩擦性能的研究

阐述了微型燃料电池的制备过程,结合传统燃料电池数学理论和微流体力学,建立了微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)的数学模型,分析了微通道特性(如摩擦系数和水力直径等)对微型燃料电池性能的影响.结果表明:运用Fluent软件对模型进行计算的仿真结果与公开实验数据基本符合,验证了模型正确性;而传统模型的仿真结果小于真实值;当气道的水力直径Dh从348降至100时,电池性能有所上升;而当Dh值降至61.1时,其性能有所下降.     

Quasistatic Viscoelastic Contact with Normal Compliance and Friction

We prove the existence of a unique weak solution to the quasistatic problem of frictional contact between a deformable body and a rigid foundation. The material is assumed to have nonlinear viscoelastic behavior. The contact is modeled with normal compliance and the associated version of Coulomb's law of dry friction. We establish the continuous dependence of the solution on the normal compliance function. Moreover, we prove the existence of a unique solution to the problem of sliding contact with wear. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

微惯性仪表技术的研究与发展

论述了当前国内外微惯性仪表设计和制造技术的研究与发展,强调了对相关基础理论研究的重要性,提出了计算机集成微制造单元的概念。     

基于微凸体接触的心盘磨耗盘摩擦行为数值模拟研究

基于微凸体接触的粗糙表面摩擦模型以材料硬度、弹性模量、剪切模量、泊松比、表面粗糙度、微凸体高度分布概率函数和正压力等为输入参数,模拟摩擦副往复运动摩擦行为,可获得摩擦力-位移(F-δ)曲线、接触界面微凸体滑移情况.利用该模型模拟了心盘磨耗盘摩擦行为,结果表明:往复行程为2μm时,F-δ曲线为椭圆形,接触微凸体为部分滑移,往复行程大于2μm时,F-δ曲线由椭圆形逐渐变为矩形,接触微凸体由部分滑移逐渐变为完全滑移;材料表面粗糙度对摩擦系数及摩擦力的影响较小,但对接触表面的微凸体滑移特性有明显影响,粗糙度越大,引起接触微凸体完全滑移所需的位移越大,相同的位移下,发生滑移的微凸体越少.     

Limit Cycles for a Mechanical System Coming from the Perturbation of a Four–Dimensional Linear Center

We study the bifurcation of limit cycles from the periodic orbits of a four-dimensional center in a class of differential systems coming from the Mechanics. The tool for proving these results is the averaging theory.     

压缩机叶片动频率无线电遥测和有限元计算

本文叙述了在诊断西德DEMAG压缩机转子叶片断裂事故中采用的现代无线电遥测技术和先进的有限元计算方法.自行设计研制的现代遥测系统具备了计算机处理和实时处理功能.采用快速富里哀变换进行频谱分析,叶片动频率计算考虑了转动叶片的离心力,严格地作为几何非线性问题处理.计算中使用的是八节点四十自由度超参数壳体单元.计算结果和试验结果获得了令人满意的一致.按本文分析改进叶片已安全运行17400小时.     

颗粒型砂介质的受压力学特征及屈服滑动

提出颗粒型砂介质在压实过程中的两种特征：孔隙填充状态和颗粒滑动状态；针对孔隙填充状态的力学行为特征，提出相对体积改变量(压实量)作为表征此状态的特征参量，研究了瞬时压缩模量与压实量的函数关系；针对型砂的颗粒滑动状态，提出具有强化效应的Mohr-Coulomb屈服条件，推导描述颗粒屈服滑动状态的增量本构方程、以及三轴压实过程条件下的状态本构方程，最后，就不同侧向压力下的三轴压缩试验、带模样的型砂压实试验的大量试验数据进行处理和验证。     

微型网状结构支架的力学性能研究

冠状动脉支架为圆柱形微型网状结构，直径1mm，厚度0．1mm，长度10～16mm。在经皮冠状动脉介入PCI治疗中由球囊充气撑开到直径为2．5～3．5mm的支架，在血管内承受血管壁回弹压力。为了保持血液流通支架必须保持其几何圆形。这是一个结构弹塑性稳定性问题。但是目前国际上对于支架的力学性能质量指标主要以强度性能评定而不涉及支架屈曲性能是不妥的。本文对于支架的强度和屈曲性能进行了全面的理论分析和实验研究，自行研制了智能式电子检测仪成功地对微型网状结构支架的强度和屈曲性能实现了实测实验研究。由于微型支架的离散型网状结构的特点，在实验中出现一些特殊的屈曲现象。本文研究结果对于支架的形状与性能设计的改进和力学性能质量标准规范的制订具有重要意义。