在由压电陶瓷驱动器驱动的微位移定位系统中,桥式位移放大机构常用来放大压电陶瓷驱动器的输出位移。为获得更高的位移放大倍数,改善桥式机构安装不良易产生寄生位移的问题,设计了一种基于柔性铰链的位移放大机构,该机构是由桥式机构与两个对称布置的Scott-Russell机构组合而成的两级位移放大机构。通过刚度矩阵法建立机构的静力学模型,推导了机构的位移放大比及刚度计算公式,利用拉格朗日动力学方程建立机构的动力学模型及其固有频率,并利用有限元仿真法分析机构建模的正确性。结果表明,该组合式机构的位移放大比为6.11,输入刚度为12.58 N/μm,输出刚度为0.11 N/μm,固有频率为532.52 Hz,与理论值结果基本一致,误差均在10%以内,满足设计要求。

采用非线性有限元理论，在Ｕ．Ｌ列式的坐标系下，无虑各向同性经材料，基于Ｖｏｎ－Ｍｉｓｉｓ屈服准则和Ｐｒａｎｄｔｌ－Ｒｅｎｓｓ增量理论，推导出三维梁单元的弹塑性切线刚度矩阵，考虑了位移的高阶项影响和材料的非线性影响，对空间梁单元的非线性有限元程序的编制有十分重要的意义。

以一新的思路和做法对曲线形杆件进行单元分析。即直接把等截面杆作为单元，采用弹性中心法导出单元刚度矩阵通用公式。确定了圆弧杆件单元刚度矩阵精确式，保证了圆弧杆件单刚计算精度不受损失。

应用ANSYS有限元分析软件对桁架结构进行了静强度分析,得出了各杆件的位移结果.利用FORTRAN语言开发的计算结构系统刚度程序得到其整体刚度矩阵,与其内部命令得出的单元刚度矩阵合成的整体刚度矩阵比较,两者结果完全一致,从而证明了它的实用性.

应用二阶中心差分公式，建立了任意支承的Euler梁的差分离散系统，导出了与之等效的弹簧，质点-刚杆模型．利用振荡矩阵理论，证明了上述系统的刚度矩阵的符号振荡性，完整的导出了正系统的充分必要条件。

本文将空间梁单元的刚度矩阵视为梁截面的剪切形状系数的函数,对FRAME3相关子程序进行了适当改动,使该程序计入了截面的剪切形状系数对梁变形的影响,并将剪切形状系数视为变量进行了随机处理,利用算例求出了不计、计入剪切形状系数时杆系结构的解及其对剪切形状系数的随机解,并对三者进行了比较分析.

针对宏微进给系统,利用弹性铰的微变形原理设计了宏微系统中的微动台。采用最小位能原理推导出一般弹性铰的二维刚度矩阵;并将此刚度矩阵应用于设计有弹性铰的微进给平台中,给出了所设计的微动台简化的计算模型。将简化模型计算结果与有限元计算结果和实验结果比较,结果证明了该方法的有效性和实用性。

基于模块化设计技术,开发了一种由直线电机驱动的高性能混联数控机床,主要由2-DOF并联主轴头和XY工作台两大功能模块组成。以该机床并联主轴模块为研究对象,基于边界元和刚度矩阵组集方法,建立了机床静刚度模型,并编制了刚度计算软件,由此计算得到机床主轴在整个工作空间内位置刚度和旋转刚度的分布。数值仿真表明:该机床具有较好的刚度特性,满足轻切削加工静刚度设计要求。

以3-(2SPS)型并联机床为主要研究对象,利用SolidWorks软件建立其三维实体模型,在此基础上首先建立机床坐标系,求得力雅可比矩阵和并联机床刚度矩阵,利用MATLAB编程,得到3种工况下并联机床的仿真刚度随动平台位置的分布规律,再利用ANSYSWorkbench软件对机床进行有限元分析,在同样工况下得到机床的整体位移云图及有限元仿真刚度,结合两种分析结果,证明了仿真结果的有效性,为机床后续的优化以及良好的动态性能奠定了基础。

主要研究采用有限元法分析扭振问题时,如何建立相应的质量矩阵和刚度矩阵。给出了以线性形式构建的单元质量矩阵,以及2节点单元的刚度矩阵。并利用自编程序基于上述矩阵进行了实例计算。