簡(jiǎn)介：欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人具有靈活性高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。但是目前對(duì)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的研究主要是針對(duì)幾種現(xiàn)有的典型的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。隨著科學(xué)研究的深入，設(shè)計(jì)和研究新型的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求顯得尤為重要。而對(duì)于較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的控制，必須要基于被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。機(jī)器人處于不同位形時(shí)，加于各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力是時(shí)變的，并且可以由系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程給以確定。因此，如何準(zhǔn)確地建立機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的精確控制，一直是機(jī)器人動(dòng)力學(xué)研究者追求的目標(biāo)。本論文以一種新型基于非完整約束的可控欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂為研究對(duì)象，將非完整力學(xué)與欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人理論相結(jié)合，研究其動(dòng)力學(xué)特性。依據(jù)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理，利用拉格朗日達(dá)朗貝爾方程建立了摩擦圓盤(pán)運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。然后，通過(guò)在MATLAB軟件中編程對(duì)該模型進(jìn)行仿真，通過(guò)改變機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)獲得較好的力矩特性。結(jié)合非完整力學(xué)，應(yīng)用廣義坐標(biāo)下的查浦雷金方程，建立了欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型。揭示了兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩與機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。最后，利用SIMULINK仿真平臺(tái)對(duì)該模型進(jìn)行仿真，得出機(jī)械臂按預(yù)定路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)需輸入的力矩。通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線和機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)曲線都較為平緩，具有較好的動(dòng)力學(xué)特性，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。為驗(yàn)證所建立的動(dòng)力學(xué)模型的正確性，對(duì)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用仿真得到的兩個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并采集機(jī)械臂的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角位移，與給定的運(yùn)動(dòng)路徑相對(duì)比。最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行了分析。驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的正確性，同時(shí)也說(shuō)明了機(jī)械臂確實(shí)是可控的。綜上所述，本論文將理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，研究了一類具有一階非完整約束的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)非完整力學(xué)與欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人兩個(gè)領(lǐng)域相結(jié)合進(jìn)行了探索。該課題研究將有效地拓寬欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的研究領(lǐng)域。

簡(jiǎn)介：角接觸球軸承由于具有良好的高速性能和承載能力，被廣泛應(yīng)用于各種高速旋轉(zhuǎn)軸系支撐。高速角接觸球軸承的主要失效原因之一是由于軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，因此，保持架的設(shè)計(jì)就顯得非常重要。研究與實(shí)踐表明，高速角接觸球軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于保持架的不穩(wěn)定造成的高速軸系失效占很大的比重。因此，研究高速角接觸球軸承的動(dòng)態(tài)特性和保持架的穩(wěn)定性等動(dòng)力學(xué)行為，對(duì)軸承進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高軸承穩(wěn)定性具有重要的理論與實(shí)踐意義。本文基于滾動(dòng)軸承的動(dòng)力學(xué)分析理論，結(jié)合軸承的接觸、彈流潤(rùn)滑、摩擦等相關(guān)理論，系統(tǒng)全面地分析了角接觸球軸承各元件之間的作用關(guān)系，建立了角接觸球軸承動(dòng)力學(xué)微分方程。利用ADAMS軟件對(duì)角接觸球軸承動(dòng)力學(xué)模塊進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，用FTRAN語(yǔ)言編寫(xiě)軸承各元件間的自定義子程序，并將編譯生成的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件DLL與ADAMSSOLVER鏈接，實(shí)現(xiàn)了高速角接觸球軸承的動(dòng)力學(xué)仿真。以某型號(hào)角接觸球軸承為例，分析了保持架分別為方兜孔與圓兜孔時(shí)，軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)與典型工況參數(shù)對(duì)軸承動(dòng)力學(xué)特性的影響。分析結(jié)果表明1加大軸向載荷或提高轉(zhuǎn)速，有利于保持架的穩(wěn)定性，但會(huì)增大保持架與外套圈引導(dǎo)面的平均摩擦力矩軸向載荷較小時(shí)，圓兜孔保持架的穩(wěn)定性優(yōu)于方兜孔的，而軸向載荷較大時(shí)，則方兜孔保持架的穩(wěn)定性略優(yōu)于圓兜孔的在轉(zhuǎn)速較小時(shí)，方兜孔保持架的穩(wěn)定性略優(yōu)于圓兜孔的，而轉(zhuǎn)速較大時(shí)，兩種保持架的穩(wěn)定性基本一致。2徑向載荷的增加會(huì)導(dǎo)致保持架穩(wěn)定性的降低，但可減少保持架與外套圈引導(dǎo)面的平均摩擦力矩圓兜孔保持架的穩(wěn)定性略優(yōu)于方兜孔保持架。3隨著間隙比的增大，方兜孔與圓兜孔兩種保持架的不穩(wěn)定性都增大當(dāng)間隙比C小于1時(shí)，兩種形狀的保持架的不穩(wěn)定性基本一致，而當(dāng)間隙比C大于1時(shí)，方兜孔保持架的穩(wěn)定性比圓兜孔差方兜孔保持架與外套圈引導(dǎo)面的平均潤(rùn)滑摩擦力矩呈上升趨勢(shì)，平均碰撞摩擦力矩則相反。4隨著溝曲率的增大，方兜孔與圓兜孔保持架不穩(wěn)定性都是先降低再升高針對(duì)本課題，外溝曲率的變化對(duì)保持架穩(wěn)定性的影響比內(nèi)溝曲率的大當(dāng)溝曲率FI054、FO054時(shí)，兩種保持架的不穩(wěn)定性最低。5在任何相同工況條件下，方兜孔保持架與外套圈引導(dǎo)面的平均碰撞摩擦力矩小于圓兜孔的平均碰撞摩擦力矩，而平均潤(rùn)滑摩擦力矩則相反平均碰撞摩擦力矩變化明顯大于潤(rùn)滑摩擦力矩。

簡(jiǎn)介：隨著數(shù)控機(jī)床的快速發(fā)展，人們對(duì)加工中心在高速、大負(fù)載、高精度和高效率等方面提出了越來(lái)越高的要求。在高速大負(fù)載的工況下，加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)整個(gè)加工中心的定位精度、加工質(zhì)量有著重大影響。因此，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和研究具有重要意義。本文以銑車(chē)復(fù)合加工中心的雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)為研究對(duì)象，在實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)于高速、大負(fù)載工況下平穩(wěn)進(jìn)給并確保加工精度的前提下，基于有限元法和虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析與仿真，取得的主要研究成果如下1建立了銑車(chē)復(fù)合加工中心的整機(jī)模型，基于雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及橫梁重心位置對(duì)整個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)的影響，對(duì)整機(jī)模型進(jìn)行了合理簡(jiǎn)化，得到了雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)模型，為后續(xù)有限元分析和仿真分析奠定了基礎(chǔ)。2建立了雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，基于對(duì)各個(gè)結(jié)合面和橫梁各個(gè)方向上位移及擾動(dòng)的考慮，采用吉村允孝提出的積分法計(jì)算了結(jié)合面的等效剛度和等效阻尼同時(shí)，利用拉格朗日能量法建立了動(dòng)力學(xué)方程，求解出了固有模態(tài)。3基于有限元法，對(duì)雙驅(qū)模型進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。對(duì)比簡(jiǎn)化后模態(tài)分析的數(shù)值結(jié)果與理論結(jié)果，驗(yàn)證了模型的合理性。通過(guò)諧響應(yīng)分析，得到了雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)易產(chǎn)生共振的頻率值，分析模態(tài)振型圖，提出了雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的改進(jìn)意見(jiàn)。4基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，將滾珠絲杠處理為柔性體，在ADAMS中建立了雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)的剛?cè)狁詈夏Ｐ?，并?duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真，得到了橫梁的加速度曲線，發(fā)現(xiàn)橫梁在兩絲杠中間段加工時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)同時(shí)，以橫梁上某一點(diǎn)的幅頻特性曲線中的最大幅值為目標(biāo)函數(shù)，兩絲杠之間的跨距為參數(shù)變量進(jìn)行優(yōu)化，得到了兩絲杠之間跨距的合理安裝尺寸。

簡(jiǎn)介：在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中礦井提升系統(tǒng)作為重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著提升和運(yùn)送礦井的煤炭、人員、矸石、各種材料和設(shè)備，成為緊密聯(lián)系礦井井下和地面處的重要提升設(shè)備。多繩立井摩擦提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中提升設(shè)備可能發(fā)生卡罐事故，卡罐工況引起提升系統(tǒng)的振動(dòng)，嚴(yán)重影響了礦山正常生產(chǎn)。因此本文針對(duì)卡罐工況下提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析。本文根據(jù)鋼絲繩勻質(zhì)特性采用拉格朗日方法建立了五自由度塔式摩擦提升系統(tǒng)和七自由度落地式摩擦提升系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，分別建立卡罐工況下視尾繩為獨(dú)立自由度的三自由度和尾繩質(zhì)量等效到載荷上的二自由度的塔式摩擦提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，及視尾繩為獨(dú)立自由度的五自由度和尾繩質(zhì)量等效到載荷上的四自由度的落地式摩擦提升系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)比分析當(dāng)尾繩質(zhì)量等效到載荷上時(shí)提升系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性不同于尾繩為獨(dú)立自由度的情況。結(jié)合塔式和落地式摩擦提升系統(tǒng)實(shí)例，分析異常工況卡罐時(shí)立井提升系統(tǒng)（尾繩為獨(dú)立自由度）的動(dòng)力學(xué)特性。改變提升運(yùn)行速度及卡罐故障發(fā)生的位置，在不同工況下分別對(duì)塔式和落地式摩擦提升系統(tǒng)的位移、速度、加速度及鋼絲繩的動(dòng)張力進(jìn)行對(duì)比分析。得出卡罐工況提升系統(tǒng)振動(dòng)與提升運(yùn)行速度成正比，而卡罐位置對(duì)提升系統(tǒng)振動(dòng)的影響較為復(fù)雜。利用ADINA軟件對(duì)塔式摩擦提升系統(tǒng)進(jìn)行卡罐運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，分析卡罐故障對(duì)提升鋼絲繩縱向和橫向振動(dòng)的影響以及鋼絲繩最大有效應(yīng)力的變化規(guī)律。在卡罐工況時(shí)，鋼絲繩的縱向和橫向振動(dòng)均產(chǎn)生突變，鋼絲繩的最大有效應(yīng)力在短時(shí)間內(nèi)急速增大。提升機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，對(duì)提升系統(tǒng)振動(dòng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與ADINA仿真分析結(jié)果相吻合。

簡(jiǎn)介：鈦基復(fù)合材料因綜合性能優(yōu)于鈦合金而具有更廣闊的發(fā)展前景。其中原位合成TIB和稀土氧化物增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料因高溫力學(xué)性能優(yōu)異已有較多研究。然而在材料制備過(guò)程中原位反應(yīng)機(jī)理以及稀土氧化物增強(qiáng)體的形成機(jī)制尚待進(jìn)一步討論。本文針對(duì)原位自生TIBLA2O3TC4鈦基復(fù)合材料研究了增強(qiáng)體添加方式對(duì)材料微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律為原位自生反應(yīng)的機(jī)理性研究與工藝優(yōu)化提供理論支持。本文分別通過(guò)TILAB6中間合金和TIBLA單質(zhì)兩種增強(qiáng)體添加方式利用真空自耗電弧熔煉熱加工熱處理工藝原位合成了不同增強(qiáng)體含量的TIBLA2O3TC4鈦基復(fù)合材料。復(fù)合材料的基體組織為網(wǎng)籃組織TIB增強(qiáng)體為短纖維狀LA2O3則有兩種形貌短纖維狀初生LA2O3和細(xì)小彌散的二次析出LA2O3。相比而言TIBLA體系因LA單質(zhì)熔點(diǎn)低、活性高在熔煉時(shí)易優(yōu)先氧化而形成較多初生LA2O3并因LA2O3具有AM2O3結(jié)構(gòu)而生長(zhǎng)為高長(zhǎng)徑比的短纖維狀TILAB6體系中的LA元素則大部分在在鈦基體ΑΒ轉(zhuǎn)變時(shí)析出并奪取基體中的氧形成較多二次析出LA2O3。隨著增強(qiáng)體含量的增多增強(qiáng)體的尺寸相應(yīng)增加TIB的長(zhǎng)徑比隨B含量的提高而略有下降而LA2O3的長(zhǎng)徑比隨LA含量的提高而增加。熱力學(xué)計(jì)算的結(jié)果表明基體TC4中的合金化元素AL可促進(jìn)TIBLA體系增強(qiáng)體的形核從而細(xì)化增強(qiáng)體尺寸因此TIBLA體系材料中的TIB和LA2O3長(zhǎng)徑比高于TILAB6體系材料同時(shí)未形成異常粗大的初生LA2O3。材料在室溫和高溫下的斷裂方式均為韌性斷裂。隨著增強(qiáng)體含量的提高復(fù)合材料的強(qiáng)度上升而塑性下降。隨著拉伸溫度的上升復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度逐漸下降當(dāng)拉伸溫度達(dá)到500℃時(shí)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度顯著下降。當(dāng)增強(qiáng)體含量與拉伸溫度相同時(shí)由于TIBLA體系材料中TIB和初生LA2O3增強(qiáng)體的平均長(zhǎng)徑比要高于TILAB6體系中增強(qiáng)體的平均長(zhǎng)徑比因而在室溫與高溫拉伸時(shí)TIBLA體系材料的增強(qiáng)體具有更好的承載作用因此表現(xiàn)出更高的室溫和高溫抗拉強(qiáng)度。

簡(jiǎn)介：點(diǎn)擊查看更多風(fēng)電系統(tǒng)中混沌動(dòng)力學(xué)行為分析.pdf精彩內(nèi)容。

簡(jiǎn)介：柔性印刷電路板在移動(dòng)電子設(shè)備的小型化、超薄化、折疊化等流行趨勢(shì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。柔性印刷電路板發(fā)生疲勞破壞時(shí)，電子設(shè)備也將隨之發(fā)生損壞，給人們帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)損失。本課題依據(jù)UESTCNOKIA國(guó)際合作研究課題，主要研究目的是研發(fā)用于測(cè)試其柔性電路板彎曲疲勞壽命的測(cè)試儀器。在分析了IPC和三點(diǎn)彎驗(yàn)方法和對(duì)比平板彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，確定了試驗(yàn)機(jī)的總體技術(shù)要求和技術(shù)方案。將設(shè)計(jì)任務(wù)劃分為機(jī)械設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面。設(shè)計(jì)了基于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿滑塊機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)器的試驗(yàn)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)加載模式、加載行程固定的缺點(diǎn)，可以精確的控制加載速度、加載行程和加載模式。同時(shí)在加載結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)上預(yù)留了接口以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)的復(fù)用。設(shè)計(jì)出了以ATMEGA16為主控制器的測(cè)控系統(tǒng)，并對(duì)AVR主處理器模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、光電計(jì)數(shù)模塊、試樣電阻檢測(cè)模塊、人機(jī)交互模塊、串口通信模塊進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)。分析了步進(jìn)電機(jī)的工作原理，設(shè)計(jì)了其驅(qū)動(dòng)算法，完成了驅(qū)動(dòng)軟件，并在MATLAB中對(duì)其進(jìn)行了仿真分析。在PC機(jī)上利用LABVIEW建立了上位機(jī)控制界面，利用串口通信功能，在上位機(jī)上設(shè)置試驗(yàn)機(jī)的工作參數(shù)，并實(shí)時(shí)反饋工作狀態(tài)。使用曲線直觀顯示電阻與加載次數(shù)的關(guān)系。在電阻變化超過(guò)閾值時(shí)，向單片機(jī)發(fā)送停止信號(hào)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)停機(jī)功能。通過(guò)調(diào)試工作，確定機(jī)械結(jié)構(gòu)功能尺寸符合要求，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，各部分功能工作正常，上位機(jī)與下位機(jī)通信順利。此柔性電子彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)符合設(shè)計(jì)要求，能順利完成預(yù)期目標(biāo)。

簡(jiǎn)介：作為一種具有低輸出阻抗的力輸出驅(qū)動(dòng)裝置，串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器SERIESELASTICACTUAT，SEA在步行機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、機(jī)械外骨骼以及醫(yī)療輔助器械等領(lǐng)域逐漸被廣泛應(yīng)用。本論文正是從串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器的廣泛應(yīng)用前景出發(fā)，著眼于串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)性研究，展開(kāi)了以下工作。首先，建立一種新的SEA動(dòng)力學(xué)模型。針對(duì)目前串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力學(xué)模型的不足本文建立了一種新的SEA動(dòng)力學(xué)模型。以該動(dòng)力學(xué)模型為核心建立了基于速度源驅(qū)動(dòng)的SEA控制模型，提出了一種力源控制法，建立了力源控制模型，推導(dǎo)出了兩種控制模型開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)，進(jìn)而通過(guò)NYQUIST圖和BODE圖對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)模型的控制特性進(jìn)行分析，并得到了閉環(huán)系統(tǒng)的諧振峰值、諧振頻率和力輸出帶寬。通過(guò)控制與動(dòng)力學(xué)仿真軟件對(duì)該模型進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)聯(lián)合仿真得到階躍與變帶寬正弦信號(hào)跟蹤響應(yīng)，最終利用DSPACE與已完成的SEA樣機(jī)進(jìn)行實(shí)物控制試驗(yàn)，理論仿真和試驗(yàn)結(jié)果是一致的，SEA樣機(jī)力輸出穩(wěn)定，證明本文所建立模型完全合理。其次，對(duì)SEA能量放大特性進(jìn)行了研究。由于能量放大特性是SEA所特有的一種特性，有著廣泛的應(yīng)用前景，因此成為該領(lǐng)域研究重點(diǎn)之一。針對(duì)本文建立的新的SEA動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)SEA的能量放大特性展開(kāi)了基礎(chǔ)性研究。推導(dǎo)出了新的SEA動(dòng)力學(xué)模型下的能量方程，繪制出了SEA能量輸出曲線，定義了SEA能量放大特性指標(biāo)（即能量放大峰值、能量放大峰值點(diǎn)、能量放大行程、能量放大行程起始點(diǎn)），分析了SEA能量放大特性指標(biāo)隨系統(tǒng)參數(shù)（彈簧剛度、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等效質(zhì)量和阻尼）的變化規(guī)律。最后利用ADAMS對(duì)SEA能量放大特性進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果與理論分析相一致。證明了本文對(duì)SEA能量放大特性分析方法和結(jié)果是正確的。

簡(jiǎn)介：界面作為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的重要組成部分之一，對(duì)復(fù)合材料的宏觀力學(xué)性能和破壞過(guò)程有著重要影響。單纖維拔出實(shí)驗(yàn)方法近年來(lái)一直備受重視，是一種用來(lái)測(cè)評(píng)增強(qiáng)纖維的表面改性效果和復(fù)合材料界面質(zhì)量的重要手段。本論文基于細(xì)觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，采用有限元軟件ANSYS和生死單元方法對(duì)玻璃纖維水泥復(fù)合材料的單纖維拔出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。在不同的纖維埋入長(zhǎng)度情況下，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合，從而驗(yàn)證了該數(shù)值模擬的合理性。模擬了纖維表面接枝處理后的玻璃纖維水泥復(fù)合材料單纖維拔出實(shí)驗(yàn)的界面破壞過(guò)程，并得到了纖維端部的荷載位移響應(yīng)曲線，結(jié)果表明纖維表面環(huán)氧樹(shù)脂接枝處理會(huì)對(duì)界面剪切強(qiáng)度和破壞模式產(chǎn)生重要影響。討論了界面層厚度和界面粗糙接枝對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度和破壞模式的影響，發(fā)現(xiàn)粗糙的界面由于存在機(jī)械咬合力而具有較高的界面結(jié)合強(qiáng)度。對(duì)具有不同彈性模量的界面的玻璃纖維水泥復(fù)合材料的單纖維拔出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究界面彈性模量對(duì)纖維增強(qiáng)脆性基體復(fù)合材料的失效破壞機(jī)理和宏觀力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，剛性界面不能有效改善復(fù)合材料的脆性，柔性的界面可以提高復(fù)合材料的宏觀韌性。另外，對(duì)金屬基及陶瓷基等不同纖維基體復(fù)合材料體系的單纖維拔出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬和討論，研究結(jié)果有助于分析此類復(fù)合材料的宏觀力學(xué)性能和失效破壞機(jī)理。

簡(jiǎn)介：巖質(zhì)邊坡巖體力學(xué)參數(shù)在邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)等邊坡問(wèn)題的研究中有著十分重要的意義。如何獲取準(zhǔn)確的巖體力學(xué)參數(shù)一直都是研究工作者所研究的重要內(nèi)容。本文主要研究如何利用位移反分析方法來(lái)獲取邊坡巖體力學(xué)參數(shù)以及利用參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。主要內(nèi)容包括利用FLAC3D軟件對(duì)邊坡開(kāi)挖進(jìn)行模擬，進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析以及利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行巖土體力學(xué)參數(shù)反分析。首先，在巖質(zhì)邊坡每一臺(tái)階處設(shè)定測(cè)點(diǎn)，開(kāi)挖每一級(jí)臺(tái)階后即測(cè)量該階段處的地表位移值。其次，由于建立的模型復(fù)雜，采用ANSYS建模再導(dǎo)入FLAC3D中進(jìn)行數(shù)值分析，由于邊坡巖土體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可采用摩爾庫(kù)倫模型，輸入的力學(xué)參數(shù)采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，獲得由不同輸入?yún)?shù)計(jì)算的得到的邊坡開(kāi)挖產(chǎn)生的位移。然后，以FLAC3D數(shù)值分析得到的邊坡位移和對(duì)應(yīng)的力學(xué)參數(shù)為反分析的輸入集和輸出集，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和仿真。將實(shí)測(cè)的監(jiān)測(cè)位移值作為輸入集，利用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)反分析出反演值，并和理論值進(jìn)行對(duì)比。利用理論值對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，分析加支護(hù)和不加支護(hù)條件下的開(kāi)挖情況，得到邊坡安全系數(shù)和塑性貫通區(qū)域等信息，對(duì)邊坡開(kāi)挖加支護(hù)的必要性提供了依據(jù)。本文論述了利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行巖土體力學(xué)參數(shù)反分析以及采用數(shù)值分析邊坡穩(wěn)定性的可行性和可靠性，得出了這種簡(jiǎn)而有效的穩(wěn)定性分析方法。

簡(jiǎn)介：蒸汽蓄熱器是充滿一定壓力汽、水混合物的儲(chǔ)存式壓力容器，因其具有平衡蒸汽熱負(fù)荷、緩解用汽矛盾、節(jié)能效果顯著等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、紡織、煙草、釀酒等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域和新興太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中。而應(yīng)用于航空母艦上的蒸汽彈射系統(tǒng)，利用了蒸汽蓄熱器在極短時(shí)間內(nèi)可提供大量蒸汽的特性幫助艦載機(jī)順利起飛。蒸汽蓄熱器的充、放汽過(guò)程涉及閃蒸、汽液兩相流動(dòng)、多種形式的傳熱等一系列復(fù)雜變化過(guò)程，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和分析其動(dòng)態(tài)特性仍極具挑戰(zhàn)，其中蒸汽蓄熱器精準(zhǔn)仿真模型的建立是系統(tǒng)仿真及性能研究中的難點(diǎn)。基于汽液兩相質(zhì)量、能量守恒定律，考慮工質(zhì)蒸發(fā)（冷凝）相變弛豫時(shí)間和流體與金屬壁面的熱交換過(guò)程，建立了蓄熱器非平衡熱力學(xué)模型。利用增壓鍋爐蒸汽動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)蓄熱器單獨(dú)充、放汽及連續(xù)充放汽特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，在應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證蒸汽蓄熱器非平衡熱力學(xué)模型準(zhǔn)確性的同時(shí)，修正了數(shù)學(xué)模型中表征非平衡現(xiàn)象的特性系數(shù)。依據(jù)蒸汽蓄熱器實(shí)際工作過(guò)程，在不同充汽方式下改變蒸汽蓄熱器充水系數(shù)、體積、初始?jí)毫Α⑵磪?shù)、放汽閥通流能力等因素，研究蒸汽蓄熱器各特征參數(shù)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，所建立的蒸汽蓄熱器非平衡模型能夠準(zhǔn)確反映充、放汽過(guò)程中蓄熱器由非平衡向平衡狀態(tài)過(guò)渡時(shí)各參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。充汽過(guò)程蒸汽蓄熱器壓力經(jīng)歷先升高后降低直至穩(wěn)定的非平衡過(guò)程，并受充汽流量、汽源焓值、蓄熱器體積等諸多因素影響；放汽過(guò)程蒸汽蓄熱器壓力呈現(xiàn)快速下降后升高直至穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，且壓力上升的幅度與放氣閥的通流能力等密切相關(guān)；連續(xù)充放汽過(guò)程蓄熱器水位不斷下降，充、放熱壓力對(duì)蓄熱效率影響顯著。因此，實(shí)際應(yīng)用中（如蒸汽彈射裝置）必須考慮蒸汽蓄熱器非平衡熱力過(guò)程對(duì)其工作特性的影響。蒸汽蓄熱器非平衡熱力特性研究為蒸汽蓄熱器設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制策略的制定提供有力的技術(shù)支持。

簡(jiǎn)介：數(shù)控機(jī)床高精密加工的發(fā)展對(duì)切削振動(dòng)和刀具狀態(tài)的研究提出更高的要求。切削過(guò)程中刀具狀態(tài)的變化對(duì)刀具工件系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、工件表面質(zhì)量、機(jī)床各部件的振動(dòng)都會(huì)有較明顯的影響，所以對(duì)刀具工件系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析和對(duì)切削刀具狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)就是至關(guān)重要的。當(dāng)前基于振動(dòng)信號(hào)的刀具狀態(tài)表征的研究一般對(duì)刀具的高頻或主軸轉(zhuǎn)頻進(jìn)行分析；而且直接對(duì)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)頻譜中的峰進(jìn)行分析，工頻會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響；最重要的是現(xiàn)有的表征方法受切削參數(shù)的影響較大。本文利用低頻工作模態(tài)對(duì)刀具工件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究。該刀具工件系統(tǒng)的低頻工作模態(tài)特征會(huì)隨著刀具和工件的變化而變化，而受切削參數(shù)的影響較小?；诠ぷ髂B(tài)分析對(duì)切削振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分析，分析辨識(shí)出的低頻工作模態(tài)對(duì)刀具工件系統(tǒng)變化因子的敏感性。并基于動(dòng)力學(xué)敏感性進(jìn)行刀具狀態(tài)表征。本文的研究?jī)?nèi)容包含以下四個(gè)方面首先對(duì)數(shù)控車(chē)床的靜態(tài)低頻模態(tài)特性進(jìn)行分析。辨識(shí)出靜態(tài)下各階模態(tài)參數(shù)。并分析靜態(tài)下不同階模態(tài)的敏感方向和敏感部件，辨識(shí)出主導(dǎo)模態(tài)。其次分析刀具工件系統(tǒng)動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)敏感性的研究方法。分析連續(xù)切削過(guò)程中數(shù)控機(jī)床的不同結(jié)構(gòu)的各階工作模態(tài)及不同方向?qū)Φ毒吖ぜ到y(tǒng)變化因子的敏感性，辨識(shí)出刀具磨損的敏感模態(tài)，這被定義為動(dòng)力學(xué)敏感性方法。再次分析基于動(dòng)力學(xué)敏感性的刀具狀態(tài)表征。分別在切削參數(shù)不變和切削速度變化下，利用敏感工作模態(tài)幅值變化對(duì)刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行表征。由于敏感工作模態(tài)幅值變化受切削速度影響很小，所以該方法是一種獨(dú)立于切削速度的可靠的刀具狀態(tài)表征方法。最后論述基于動(dòng)力學(xué)敏感性的加工應(yīng)用。優(yōu)化切削參數(shù)以減小刀具磨損速度。結(jié)合主切削力方向的模態(tài)低幅值穩(wěn)定階段和刀具穩(wěn)定磨損階段，將表面質(zhì)量要求較高的工藝設(shè)計(jì)在此階段，也能改變切削參數(shù)以提高切削效率。在切深很小的精密切削過(guò)程中，較小的刀尖磨損對(duì)工件表面質(zhì)量有較大影響，這時(shí)要根據(jù)磨損量實(shí)時(shí)改變切深。研究結(jié)果表明，切削速度對(duì)工作模態(tài)影響較小，工作模態(tài)表征刀具工件系統(tǒng)的變化因子在不同的方向、部件、頻段內(nèi)具有差異性。利用敏感工作模態(tài)幅值變化對(duì)刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行表征是獨(dú)立于切削速度下的一種可靠的方法。

簡(jiǎn)介：塔架作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵性承力部件對(duì)風(fēng)力機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。風(fēng)力機(jī)的大型化、高聳化發(fā)展趨勢(shì)對(duì)塔架的力學(xué)性能提出了更高的要求。仿生學(xué)概念下的植物多體系統(tǒng)可為塔架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒。本文基于對(duì)塔架研究現(xiàn)狀的全面認(rèn)識(shí)，以現(xiàn)存問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展為導(dǎo)向，引入仿生設(shè)計(jì)理論，通過(guò)對(duì)仿生設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)研究及應(yīng)用，提出仿竹型塔架結(jié)構(gòu)，利用有限元方法對(duì)該型塔架的靜動(dòng)態(tài)特性及穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。具體的研究?jī)?nèi)容情況及得到的主要研究結(jié)論如下1提出了結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)理論在塔架結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，建立了基于竹子節(jié)狀結(jié)構(gòu)的仿生塔架模型。在研究總結(jié)相似理論和系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)的具體方法和一般設(shè)計(jì)流程并應(yīng)用在塔架結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)。選擇竹子為生物原型，從結(jié)構(gòu)、功能、載荷及約束三個(gè)方面對(duì)塔架與竹子的相似度進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證了生物選型的合理性。分析提取竹子的節(jié)狀特征結(jié)構(gòu)用于塔架設(shè)計(jì)，提出了具有5個(gè)加強(qiáng)節(jié)的仿生塔架并建立了塔架的幾何模型。2建立了原型塔架及仿生塔架的有限元模型并對(duì)其靜動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行分析，驗(yàn)證了仿生塔架靜動(dòng)態(tài)性能的提升作用。ANSYS分析結(jié)果顯示仿生塔架的頂端位移較原型塔架減小了475％，仿生塔架的剛度得到提高；仿生塔架的應(yīng)力分布較原型塔架更加平緩且最大應(yīng)力在加強(qiáng)節(jié)上，仿生塔架的應(yīng)力分布得到改善；塔架的固有頻率在合理區(qū)間，不會(huì)引起共振，仿生塔架的固有頻率較原型塔架有所增大，且高階增量大于低階增量，仿生塔架的振動(dòng)特性得到提升。3提出了塔架的線性及非線性屈曲穩(wěn)定性分析計(jì)算方法，從線性與非線性兩個(gè)方面分析了原型塔架與仿生塔架的屈曲穩(wěn)定性。結(jié)果表明兩種分析模式下仿生塔架的失穩(wěn)臨界載荷均大于原型塔架的臨界載荷，仿生塔架的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)；一階線性屈曲分析的臨界載荷大于非線性屈曲分析的臨界載荷，非線性屈曲分析的結(jié)果更加精確。研究表明，利用結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)理論對(duì)塔架進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)方法科學(xué)，結(jié)果合理，可為塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論參考依據(jù)。同時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)過(guò)程中生物原型和設(shè)計(jì)目標(biāo)之間的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接問(wèn)題和仿生塔架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題還需要進(jìn)一步研究。

簡(jiǎn)介：在輕鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越被廣泛使用的今天，對(duì)于其結(jié)構(gòu)性能的研究越發(fā)的細(xì)致，以求在前期設(shè)計(jì)階段更為真實(shí)的模擬工程實(shí)際以提高結(jié)構(gòu)安全性以及經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)外側(cè)鋼板得益于其自身剛度可提高剛架整體性能而愈發(fā)受到關(guān)注。由于目前我國(guó)關(guān)于鋼板參與整體工作的技術(shù)規(guī)范還不完善。故而在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往只考慮結(jié)構(gòu)剛架受力，而忽略外表面圍護(hù)材料對(duì)于結(jié)構(gòu)整體的加強(qiáng)作用。但作為圍護(hù)材料的鋼板如果可以與結(jié)構(gòu)有良好的連接時(shí)，可以發(fā)揮其平面內(nèi)抗剪優(yōu)勢(shì)與原受力構(gòu)件成為整體共同抵抗外荷載作用，增加結(jié)構(gòu)整體剛度。這種由于結(jié)構(gòu)外表皮覆蓋的維護(hù)材料利用自身安全儲(chǔ)備對(duì)于結(jié)構(gòu)整體受力性能起到加強(qiáng)作用的現(xiàn)象稱之為蒙皮效應(yīng)。通過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外關(guān)于蒙皮效應(yīng)的文獻(xiàn)資料，本文在闡述了蒙皮效應(yīng)作用原理以及蒙皮單元的有限元模擬分析后，通過(guò)建立蒙皮板作用前后的有限元模型，進(jìn)行靜力和模態(tài)分析，比對(duì)考慮蒙皮板作用前后結(jié)構(gòu)整體力學(xué)性能的變化。分析得出蒙皮板可以對(duì)結(jié)構(gòu)提供一定的剛度，減小結(jié)構(gòu)變形，而結(jié)構(gòu)自振周期減弱，陣型更加復(fù)雜。而蒙皮板的布置也對(duì)結(jié)構(gòu)性能有所影響，沿屋面和縱向墻面布置時(shí)，在水平荷載作用下蒙皮效應(yīng)對(duì)中間剛架產(chǎn)生一定積極意義，但在山墻處反而使得端部性能降低考慮山墻蒙皮效應(yīng)后，對(duì)提高各榀剛架性能均產(chǎn)生良好的影響，且隨著與山墻距離的縮短，效果更加明顯。此外，蒙皮單元的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)蒙皮效應(yīng)也產(chǎn)生不同效果。本文通過(guò)各項(xiàng)分析希望對(duì)今后的工程實(shí)踐提供一定的參考。

簡(jiǎn)介：鎂合金具有低密度、高的比強(qiáng)度和比剛度、高阻尼、電磁屏蔽性良好及機(jī)械加工方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件、航空航天等領(lǐng)域；而在生物材料領(lǐng)域，鎂合金具有良好的生物活性和生物相容性，特別是其可生物降解性，為可降解金屬硬組織替代材料展示了一個(gè)誘人前景。本課題通過(guò)元素合金化手段在鎂中添加鈣元素，熔煉出不同鈣含量的MGCA合金。隨后對(duì)其進(jìn)行熱處理，并通過(guò)電化學(xué)試驗(yàn)、浸泡試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)，借助金相顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射儀、萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)、布氏硬度計(jì)等對(duì)這些合金的顯微組織、腐蝕行為和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，鑄態(tài)下MGXCA合金主要是由MG相和MG2CA相組成，隨著鈣含量的增加，合金中MG2CA相增加，合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率逐漸減小，屈服強(qiáng)度和布氏硬度逐漸增大；經(jīng)過(guò)熱處理后析出過(guò)飽和ΑMG固溶體，沿著晶界析出細(xì)小顆粒狀第二相MG2CA，硬度和拉伸性能都有所提高。合金的腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鑄態(tài)下，在相同時(shí)間段，鈣的添加在一定程度上促進(jìn)了腐蝕速率的加速，且與鈣含量成正比關(guān)系。其中，MG5CA腐蝕電流密度最高，腐蝕電位最低，其耐蝕性最差；當(dāng)腐蝕24小時(shí)后，失重比達(dá)70％。熱處理后，合金的腐蝕速率明顯降低，但耐蝕性最差的仍是MG5CA。鑄態(tài)和熱處理后MGCA合金的主要腐蝕形態(tài)為點(diǎn)蝕和絲狀腐蝕。