绳驱桁架结构伸展臂的主动振动控制

伸展臂由于受到空间温度变化和卫星机动动作的影响,不可避免地会产生振动。在阻尼较低的空间环境中,这种振动衰减较慢,影响伸展臂的正常工作。因此,合适的振动控制方法对于伸展臂的正常工作至关重要。本文采用拉绳作为作动器的空间桁架结构伸展臂,研究其作动绳上铰链串联顺序的优化和模型预测控制律的设计,这两部分内容均考虑了作动绳的单边约束和饱和约束。首先,通过ANSYS软件获取结构的模态信息;然后结合系统可控性原理和遗传算法计算出作动绳上铰链串联最优顺序;最后,在数值仿真中,通过设计的控制率对一个由四个单元组成的桁架结构伸展臂的振动控制过程进行仿真分析。结果表明,提出的作动绳串联铰链的方式能够有效抑制伸展臂的振动。     

带滑移铰空间机械臂的分解运动速度控制

讨论具有滑移铰的三刚体空间机械臂的逆动力学问题,给出了机械臂末端运动速度与关节铰速度变量之间的运动Jacobi关系,并以此为基础讨论了空间机械臂的分解运动速度控制方法。通过仿真运算,证实了方法的有效性。     

带滑移铰空间机械臂运动规划的双向逼近方法

以双向逼近方法为基础,讨论了载体姿态与位置均不受控制的带滑移铰空间机器臂的运动规划问题．该方法利用系统的非完整动力学性质,仅通过对空间机器臂关节铰运动的控制,即可达到对载体姿态及机械臂关节位置的双重控制效果,从而减少了载体姿态控制燃料的消耗,有效延长了空间机械臂系统的使用寿命．系统数值仿真证明了该方法的有效性．     

轴向可压缩压杆的压缩失稳实验研究

用受压变形明显的聚胺脂胶棒进行了两端铰支的压缩失稳试验。为减少铰支处的摩擦力,在胶棒的两端铰支处安装了直线轴承。试验中观察到了Euler压杆理论所不包括的一些失稳现象,如：仍然在线弹性变形范围内的压杆,没有像Euler压杆理论预测的那样发生屈曲;在较高的临界载荷作用下,柔度较小的压杆发生了亚临界屈曲,所产生的弯矩是突然失稳弯曲的杆件不能承受的,于是杆件突然卸载。另外,大柔度压杆的超临界屈曲,即类似Euler压杆的屈曲现象也被观察到了。这些实验结果与轴向可压缩压杆失稳理论所预测的相符。     

钢管混凝土圆弧桁架拱平面内徐变稳定分析

核心混凝土的徐变会增加钢管混凝土拱肋的屈曲前变形,降低结构的稳定承载力,因此只有计入屈曲前变形的影响,才能准确得到钢管混凝土拱的徐变稳定承载力。基于圆弧形浅拱的非线性屈曲理论,采用虚功原理,建立了考虑徐变和剪切变形双重效应的管混凝土圆弧桁架拱的平面内非线性平衡方程,求得两铰和无铰桁架拱发生反对称分岔屈曲和对称跳跃屈曲的徐变稳定临界荷载。探讨了钢管混凝土桁架拱核心混凝土徐变随修正长细比、圆心角和加载龄期对该类结构弹性稳定承载力的影响,为钢管混凝土桁架拱长期设计提供理论依据。     

弹性拱静力屈曲的突变行为

应用数学突变理论研究弹性两铰拱的静力屈曲，分析中考虑了拱的挠度变化、轴向压缩变形的影响，得到拱面内失稳的尖点突变模型和临界条件。     

均匀受压圆拱的弹性稳定性分析

1.引言关于两端铰支和两端固支圆拱的屈曲,铁木辛柯的圆拱屈曲公式,由于没有考虑屈曲的周向位移分量的影响,必然要给出偏高的结果.本文也从经典线性理论出发,而同时考虑了屈曲的径向位移和周向位移分量,根据屈莱弗茨(Trefftz)稳定准则,由屈曲     

空间机械臂抓取负载时最小冲击的研究

本文讨论空间机械臂冲击动力学问题,建立捕获得过程冲击动力学方程。导出负载质量,机械臂相对围角与碰撞冲量的关系,得到抓手在捕获过程所受冲击最小的系统铰空间位形,文中附有数值曲线。     

空间机械臂逆动力学的Liapunov方法

讨论了空间机械臂的逆动力学问题，指出了系统的非完整约束性质．以铰转角为变量的Ｌｉａｐｕｎｏｖ方法由于理论缺陷导致实践中出现计算死点而难以实际应用．文中提出以臂端载荷位形为变量的Ｌｉａｐｕｎｏｖ方法并给出算例，可以保证载荷向预定位形转移的渐近稳定性     

预应力杂交结构的屈曲分析

含有预应力索的半刚性大跨度空间结构是一种非常有生命力的杂交钢结构形式,对应用日益广泛的空间杂交结构的正确分析是保证结构安全设计的前提,屈曲分析通常是这类结构分析的主要内容之一,结构的屈曲分析可分为特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。论文首先阐述了结构特征值屈曲分析和非线性屈曲分析中的分枝屈曲分析的基本理论,提出了含有恒定荷载的预应力结构特征值的求解方法,明确正确应用屈曲理论对保证工程安全设计的重要性,然后应用有限元软件ANSYS对待建的安徽大学体育馆新型弦支网壳屋盖结构进行了特征值屈曲分析和分枝屈曲分析,提出应用通用有限元程序跟踪结构分枝屈曲路径的方法,本文结论对预应力杂交结构的屈曲分析具有指导意义。     

有频率、振型节线位置要求的结构动力学优化设计

本文提出了一种同时满足固有频率、振型节线位置等要求的结构动力学设计方法。该方法先建立了振型节线位置及变化与独立设计参数的关系，然后在某些约束下利用优化方法求解设计结果，文中同时还给出了模态空间中固有频率、振型灵敏度分析的数值计算方法。实例表明它能有效地解决一些工程结构设计时涉及到固有频率、振型节线位置要求的结构动力学设计问题。     

盘绕式杆状展开机构的设计与力学分析

盘绕式杆状展开机构具有质量轻、收拢比大,伸缩平稳,展开可靠性高等优点,可广泛用于太阳电池阵、大型天线的展开,作为主要的展开支撑受力构件,展开机构在整个结构系统中起顶梁柱的作用。本文通过对盘绕式展开机构原理样机的研制,从设计角度对盘绕式杆状展开机构的构造特点、设计方案和展开/收拢原理进行了阐述,对其关键几何设计参数进行了分析。根据展开和收拢几何特性关系,对其刚度特性进行了分析,并依据弹性稳定理论,对该展开机构进行了局部和整体稳定性分析。设计参数分析和刚度特性分析对盘绕式展开机构原理样机的研制和关键技术的解决有较大的借鉴意义。     

空间机械的摩擦学设计探讨

本文对空间机械的摩擦学设计进行了探讨,指出要确保空间机械工作的可靠性,就应当根据摩擦学知识在进行空间机械摩擦副结构、强度及动力学设计的同时,合理地选择润滑方式和润滑材料。作者认为,系统地积累空间摩擦学基础知识和各类润滑材科的基本性能数据,以及建立材科的基本性能与实际应用性能之间的数学关系式,都是进行空间机械摩擦学设计所需要具备的条件,并且提出应当根据摩擦副的使用环境和操作条件选择润滑方式利润滑材料,以及根据润滑材科的性能确定摩擦副的结构、强度和动力学设计的摩擦学设计之方法与步骤。 作者在举例说明对空间机械进行摩擦学设计的重要性后强调指出,为了提高我国空间机械的设计水平,应当加强研究部门与设计部门的密切合作,加速建立以材料之基本性能为基础的摩擦学数据库,并逐步建立空间机械摩擦学设计方面的专家系统。     

破损-安全拓扑优化的局部破损模式参数影响分析

针对连续体结构,考虑破损-安全拓扑优化中如何处理结构局部破损的关键问题,以位移约束下结构体积极小化拓扑优化问题为例,基于独立连续映射ICM方法,建立了优化模型,给出了求解方法。以单荷载及多荷载工况的数值算例为例,探讨了结构局部破损模式的形状和大小及结构局部破损状况预估分布等对最优结构拓扑的影响。结果表明,（1）相比于不考虑破损-安全的结构拓扑优化,考虑破损-安全得到的最优拓扑具有更多冗余构件及传力路径;（2）不同形状及大小的结构局部破损模式会得到不同的最优结构拓扑;（3）结构局部破损模式布置间距越小,得到的最优拓扑越趋复杂。故在进行考虑破损-安全拓扑优化设计时,宜依据工程问题,合理定义结构局部破损模式的形状和大小及结构局部破损状况的预估分布等,以准确模拟实际结构的局部破损,得到具有适度冗余的最优拓扑。     

非线性梁索单元理论在轻型桅杆设计中的应用

导出了轻型桅杆设计计算的非线性梁与索单元理论和方法，求出的桅杆截面内力考虑了索单元的非线性影响，计入了桅杆杆身在轴压下弯曲失稳的效应。在计算桅杆时采用了增量Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代法，如果在设计荷载作用下的迭代过程收敛，则桅杆不会发生绕两个主轴的整体弯曲失稳。本文方法解决了轻型桅杆设计中的强度、整体和层间稳定及刚度计算的难题。     

基于流形切空间插值的折叠翼参数化气动弹性建模

变体飞行器的气动弹性力学建模是当前先进飞行器设计的研究热点和难点.然而传统的气动弹性动力学建模方法对于具有结构参变特性的变体飞行器气动弹性力学研究存在建模效率低、计算复杂等问题.本研究提出了一种基于流形切空间插值的可折叠式变体机翼参数化气动弹性建模方法.首先,该方法建立若干个典型折叠角下的折叠翼结构有限元模型,通过流形...     

In-plane stability of uniform steel beam-columns on a Pasternak foundation with zero end-shortening

The linearized buckling response of uniform steel beam-columns resting on a Pasternak foundation type is dealt with in this work. The corresponding two-point boundary value problem depends on the two parameters associated with the foundation model, that is, shear layer constant and Winkler spring coefficient, as well as on the axial loading. The fourth-order differential equation of buckling and the consequent characteristic one yield exact values of the buckling loads, which may lead to shape functions, being either one sinusoidal waveform or the sum of two different waveforms. The former case is associated with a single-mode response, while the latter with mode coupling. The conditions for which each of these cases characterizes the beam-column behavior are fully assessed and the dependence on the combination of the aforementioned parameters on the response is discussed in detail. It is found that regardless of the order of coupling, the corresponding mode is not related to rational values of buckling loads and hence this unfavorable phenomenon is excluded in structural design.     

面向增材制造的应力最小化连通性拓扑优化

增材制造与拓扑优化的有机结合将极大促进高性能产品的研发,但现有基于拓扑优化的设计性能和可制造性研究多是独立开展,或常局限于传统的刚度问题,缺乏对工程中至关重要的强度问题的考虑.面向增材制造,针对协同考虑强度和可制造连通性的结构优化问题,建立了材料体积和连通性标量场约束下的结构应力最小化拓扑优化模型.针对求解过程中的不同...     

Application of bamboo laminates in large-scale wind turbine blade design

From the viewpoint of material and structure in the design of bamboo blades of large-scale wind turbine, a series of mechanical property tests of bamboo laminates as the major enhancement materials for blades are presented. The basic mechanical characteristics needed in the design of bamboo blades are briefly introduced. Based on these data, the aerodynamic-structural integrated design of a 1.5 MW wind turbine bamboo blade relying on a conventional platform of upwind, variable speed, variable pitch, and doubly-fed generator is carried out. The process of the structural layer design of bamboo blades is documented in detail. The structural strength and fatigue life of the designed wind turbine blades are certified. The technical issues raised from the design are discussed. Key problems and direction of the future study are also summarized.