介绍了基于弹性梁有效变形长度控制的柔顺性触觉再现装置的组成和工作原理。针对大挠度下弹性梁的非线性问题,建立了该装置的有限元模型并进行了数值计算标定。在此基础上又对其进行了静态载荷标定。通过理论值和实际值两方面的对比和分析,验证了该装置的有效性。为研究类似的装置标定问题提供了具有参考价值的思路。

针对固定端部竖直方向为弹性约束的悬臂梁结构进行了模态分析.用欧拉-伯努利梁模型,推导出前3阶固有频率方程和振型函数.针对不同刚度,采用数值方法求解固有频率方程,得到固有频率随约束刚度变化的关系曲线.运用最小二乘法对该曲线进行函数拟合.以不同尺度梁为例,通过有限元方法对该拟合函数的正确性进行了验证,其误差小于2%.应用该函数,通过固有频率对端部刚度进行识别,其误差小于6%.

通过Maxwell方程研究动态条件下三维驱动磁场的非线性分布,利用弱解式方程将Galfenol合金本征非线性模型与复合悬臂梁结构模型进行耦合,得到基于各向异性的悬臂梁磁机耦合非线性模型。模型仿真结果表明,磁感应强度最大的位置出现在靠近悬臂梁固定端的一侧,悬臂梁机械应变的分布结果与磁感应强度类似。分别利用非周期阶跃信号和周期正弦信号对复合悬臂梁进行试验研究。结果表明,所建立的三维非线性耦合模型可以较好地预测试验数据中的死区部分、线性区间以及饱和区间,由于柔性结构中存在的次谐波扰动,阶跃响应中试验曲线出现小幅波动现象,模型可以较好捕捉试验结果中出现的次谐波扰动特征。

在实验中以两自由端附集中质量悬臂梁相互碰撞为模型，根据梁根部动应力变化规律，研究了梁碰撞减振机理。文中指出，从能量角度来说，梁主要通过碰撞转移及损失一部分能量来达到减振目的；从响应叠加角度来说，因碰撞是，脉冲力反相作用，使振动变小，达到减振目的。另外在实验中还观察到碰撞后阻尼增大的现象。

摩擦力的测量始终是摩擦磨损试验机的重要组成部分之一.在自行开发的模拟缸套/活塞环摩擦学性能的试验机中,采用弹性悬臂梁配合力传感器进行摩擦力的测量.推导了弹性悬臂梁测量摩擦力的公式,并用有限元软件分析了弹性悬臂梁的变形,确定了合适的截面形状.经试验验证,设计的摩擦试验机能够基本真实地反映缸套/活塞环摩擦副的运动和摩擦学规律,具有较强的可信度.

针对微机械三维几何尺寸测量问题,提出了基于CCD光电测量技术的图像测量方法,并结合硅微悬臂梁深度和平面尺寸进行了实验研究,其结果可适用类似的三维结构测量.

针对传统悬臂梁-质量块结构加速度计存在的灵敏度与固有频率不能兼顾的问题，设计一种差动式光纤Bragg光栅加速度计，建立系统模型，对测量精度等进行理论计算与分析．传感头设计采用主梁与微梁结合的结构，是悬臂梁-质量块结构的一种改进形式，并运用有限元方法对其静态特性和动态性能进行仿真分析．结果表明：该设计系统精度可以达到10．5×10^-3g，固有频率为270Hz，固有频率是同等精度的传统悬臂梁结构光纤光栅加速度计的2．7倍；此结构的加速度计在不降低灵敏度的同时可以有效提高系统的固有频率．

以亚音速、大展弦比的大中型民用飞机机翼挂装副油箱为研究对象,分析CCAR-25部中载荷计算的相关适航条款内容,考虑外挂物自身运动及机翼结构弹性变形对副油箱气动载荷的影响,给出了副油箱静载荷计算的过载—速度包线,高度—速度包线、载荷计算情况等,在工程应用成熟的《运输类飞机载荷计算程序包》基础上,采用亚音速稳态定常流升力线理论与风洞试验相结合的方法,将机翼简化为悬臂梁进行气动弹性修正,开展副油箱气动力弹性修正计算、惯性力计算、副油箱质量实时更新、包线筛选等功能模块的研究,通过工程应用其计算精度满足要求,形成了满足适航条款的副油箱静载荷计算方法,规范了副油箱静载荷的计算流程,拓展了《运输类飞机载荷计算程序包》的功能。

基于2.5D RANS数据和VLM耦合的方式,发展了一种考虑非线性流动效应的混合型涡格法HVLM.采用矩形直/后掠机翼两个外形的跨声速算例,通过与VLM、三维CFD计算数据的比较,对HVLM的气动力预测精度进行了分析与评估.对比结果表明,HVLM在大幅降低时间成本的前提下可以获得和三维CFD方法预测值十分接近的计算数据,对线化VLM方法的修正效果显著.然后,HVLM与悬臂梁有限元求解耦合,实现了一种面向三维机翼的快速静气动弹性数值模拟技术,并通过矩形直机翼算例进行了验证.耦合算例的时间分析数据表明,HVLM/Beam耦合的方式能够在10 s以内完成1次三维机翼静气动弹性分析,在气动/结构耦合分析、优化设计方面展示出了良好的应用前景.

塔式起重机的机构运动容易引起起重机整机的振动,振动产生的交变载荷是起重机产生疲劳破坏的主要原因.因此,研究机构运动对塔式起重机起重臂振动的影响规律具有重要意义.针对小起升高度或附着式塔式起重机,分析了变幅运动和起升运动对整机结构振动的影响规律.将塔式起重机简化为在起重臂铅垂面内振动的悬臂梁,并且将变幅小车和货物等效为移动质量,将格构式起重臂等效为实腹式起重臂,基于Euler-Bernoulli梁理论建立移动质量-悬臂梁系统振动微分方程,通过仿真研究变幅运动和起重量对起重臂振动响应的影响规律.仿真结果表明起重臂振动的幅值和频率随着变幅速度的增大而减小,振动的幅值和周期随着起重量的增大而增大.