研究了作大范围运动薄板的耦合动力学建模理论和离散化方法.对作大范围运动的薄板建立了耦合动力学模型,计及了在结构动力学中对薄板动力学特性影响很小的二次耦合变形量.用有限元方法对柔性薄板进行离散,基于Jourdain速度变分原理导出了作大范围运动薄板的动力学方程.计算了作旋转运动的薄板的变形,将仿真结果与不计二次耦合变形量的传统方法进行比较表明,随着转速的提高,仿真结果出现明显的差异.此外,将本文有限元与假设模态法的计算结果进行比较,揭示了高速旋转时假设模态法的局限性,表明取无大范围运动的高阶模态可以提高假设模态法的计算精度.

从非线性应变一位移关系式出发，用虚功原理建立了热载荷作用的柔性梁的热传导方程和旋转刚体一梁系统的刚一柔耦合动力学方程。由于考虑了剐度阵的高次变形项，适用于大变形问题。对温度、弹性变形和刚体运动变量联合求解，研究了热流引起的温度梯度对弹性变形和刚体转动的影响，以及在大变形情况下的几何非线性效应。

针对气动齿状软体驱动器,从腔室侧壁膨胀角和驱动器弯曲角度的非线性几何关系出发,基于虚功原理和Neo-Hookean超弹性不可压缩材料的非线性本构关系,建立了同时考虑底层、侧壁、前后壁应变能的准静态力学模型.该模型考虑了几何非线性和材料非线性,能够准确高效求解不同驱动气压和末端载荷作用下的软体驱动器构型.在此基础上利用Abaqus软件对固支-自由软体驱动器进行有限元仿真,并搭建了相应的实验装置,对不同气压作用下的驱动器进行了仿真分析和实验研究.结果表明驱动气压与软体驱动器的弯曲角度呈线性相关,且理论模型的预测结果与有限元仿真和实验结果基本吻合.此外,分析了软体驱动器各部位的应变能分布情况.针对驱动器受末端载荷的变曲率情况,基于分段等曲率模型得到的构型与Abaqus基本一致.该准静态建模方法为同类软体驱动器的结构优

针对发生面内弯曲、超弹性材料气动齿状软体驱动器,从非线性本构关系出发,考虑几何非线性,基于绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)建立二维多梁结构的动力学模型。考虑多点接触,采用罚函数法对相邻气腔之间的软接触问题建模,避免相邻气腔之间的互相穿透,并能准确模拟相邻气腔从不接触到充分接触的变拓扑过程;相比于ANCF实体单元模型,二维梁模型计算规模小,更加高效。通过气动弯曲试验和ABAQUS仿真,验证理论模型的计算精度;在此基础上研究重力对软体驱动器构型的影响,分析充气速率和最终加载气压值对其动力学响应的影响。

研究表明高层建筑表面附属物,如外伸水平和竖向肋板,能大幅降低结构风荷载。然而,此类气动优化措施的作用机理尚不清楚。针对这一问题最有效的方法是对气动优化前后的建筑周围流场进行对比分析以明确优化措施对流场的作用效果。该文通过粒子图像测速(PIV)试验研究了5种不同布置形式的外伸肋板对高层建筑周围流场的影响,通过对比不同类型外伸肋板对平均和脉动流场的影响,分析了外伸肋板的作用效果,揭示了外伸肋板气动优化的工作机理。结果表明水平连续横板可以明显限制流场的竖向流动,降低剪切层内的湍流强度。相比水平横板,外伸竖板能更明显地修正模型周围的脉动流场。外伸竖板接近建筑角部时可以改变来流的流动分离过程,减小建筑两侧剪切层曲率,明显减弱建筑周围顺风向和横风向湍流强度。水平和竖向外伸肋板使尾涡沿顺风向和横

气动软体致动器在工程领域具有广阔的应用前景,以前主要采用梁、杆等简单模型对其进行整体变形研究,与刚性材料的硬接触不同,如何对软体致动器的软接触建立准确的力学模型并对其整体构型和应力分布进行分析仍是个具有挑战性的难题.本研究针对多腔体气动软体致动器相邻两气腔之间的软接触问题,提出了一种新的建模方法.本力学模型综合考虑气腔结构的复杂性、几何非线性和材料非线性,采用多点接触的面-面接触方法,解决了不考虑接触时相邻两气腔之间的相互穿透问题,适用于大变形柔软体结构的分析.与传统的梁、杆等模型相比,本模型既提高了模拟整体变形的精度,又能够准确描述气腔结构内部的应力分布规律.对多腔体气动软体致动器的仿真结果表明,相邻两气腔之间的软接触对其大变形影响显著.最后,对软体四爪机构抓取圆柱体的整个过程进行

基于模态综合技术提出了适用于求解柔性多体系统斜碰撞问题的动力学建模方法,将离散的碰撞物体分为碰撞区域和非碰撞区域,对于非碰撞区域采用子结构方法进行模态缩减,在保证求解精度同时能有效提高计算效率。用罚函数模型和修正库伦摩擦模型分别对法向和切向碰撞进行建模,考虑钢杆和PVC圆盘的接触碰撞系统,在考虑摩擦的斜碰撞工况下分别采用电阻应变片和3D-DIC测量技术测量圆盘表面指定点的应变响应和速度响应,通过理论和实验结果对比验证了碰撞动力学模型和摩擦模型的准确性,同时研究了相对速度的变化对摩擦因数的影响。

由于挖掘机挖掘工况的不确定性会出现泵供油不足的情况.针对这种情况力士乐公司开发了负载独立流量分配系统.对负载独立流量分配系统中的多路阀进行了研究建立了多路阀数学模型并利用仿真软件MATLAB/SIMU-LINK进行了仿真.通过仿真分析了液压油通过多路阀的流量分配特性和多路阀结构参数对流量分配的影响为多路阀的结构参数的设计提供依据.

利用Fluent软件对电液比例调速阀节流阀芯内部流场进行仿真模拟，针对不同阀口开度下节流阀流场进行仿真分析，得出阀芯壁面的压力分布情况及稳态液动力特性，分析比较了稳态液动力的流场计算和理论公式计算结果，为阀的使用与性能优化提供依据。