关键词： 动力学分析   刚柔耦合系统   柔性梁杆单元   高精度位移场  

摘要： 随着经济社会的不断进步和科学技术水平的持续提高,机械工业的发展更加成为不可或缺的重要推动力量,而随着机械部件尺度的增大、结构重量的减轻、运行速度的提高和操作精度的精确,使得对机械产品的设计和分析方法都提出了更高的要求。在上述发展趋势下针对高速度、大位移较长臂架的起重机,为提出更加合理和安全可靠的设计分析方法来满足生产使用,将起重机臂架部分构件看成弹性体、部分构件看成刚体,进而对起重机臂架系统进行刚柔耦合动力学建模,以满足对精准、快捷的臂架系统进行运动弹性动力学计算分析的需要。在对刚柔耦合系统进行动力学分析时,本文中所涉及到的刚柔耦合包含两个方面,一方面指的是系统中的单元在动力学建模时,考虑刚性大位移与弹性小变形之间的耦合,另一方面指的是在对系统进行动力学建模中,把整个系统的单元部分看成刚性体部分看成柔性体,从而系统可以看成刚性体单元和柔性体单元组成的刚柔耦合系统。本文的研究特色在于在计算单元位移场时,摒弃了传统的一阶线性理论,而是在单元的横向变形与纵向变形中均考虑横向弯曲以及轴向伸缩的耦合作用,并在两个方向上考虑变形的二次耦合项,得到基于二阶理论下高精度位移场。基于拉格朗日方程,推导相关单元在随动坐标系下的单元动力学方程,并将推导的高精度位移场应用于单元动力学方程之中,求解计算相关动力学方程中的系数矩阵,并对高精度位移场下的系数矩阵的准确性进行验证。通过坐标变换法则,将随动坐标下的单元动力学方程转化为整体坐标下的单元动力学方程,参照有限元组装规则和方法,完成单元向系统的动力学方程的集成,从而建立起整体坐标下的刚柔耦合系统的动力学方程,并求解整体坐标下系统动力学方程中的系数矩阵。在得到系统动力学方程之后,在其求解方面,综合考虑传统KED方法和柔性多体动力学方法,寻求一种兼顾求解效率和求解精度的计算方法。利用上述理论和方法,先对简单算例进行动力学建模和动力学分析,继而对具有主副臂结构的起重机的臂架系统进行刚柔耦合动力学建模,对其变幅过程动力学特性进行分析,为起重机的相关结构设计提供理论依据。

关键词： DYNAMIC models   COMPUTER simulation   MOMENTS of inertia   RELATIVE velocity   TORQUE  

摘要： Dynamics modeling and control problem of a two-link manipulator mounted on a spacecraft (so-called carrier) freely flying around a space target on earth's circular orbit is studied in the paper. The influence of the carrier's relative movement on its manipulator is considered in dynamics modeling;nevertheless, that of the manipulator on its carrier is neglected with the assumption that the mass and inertia moment of the manipulator is far less than that of the carrier. Meanwhile, we suppose that the attitude control system of the carrier guarantees its side on which the manipulator is mounted points accurately always the space target during approaching operation. The ideal constraint forces can be out of consideration in dynamics modeling as Kane method is used. The path functions of the manipulator's end-effector approaching the space target as well as the manipulator's joints control torque functions are programmed to meet the soft touch requirement that the end-effector's relative velocity to the space target is zero at touch moment. Numerical simulation validation is conducted finally.

关键词： 机械能   动力学   方位   宇宙速度   最大速度   万有引力   发射速度   地球运动   圆轨道   向心力   物体   卫星  

摘要： 1.第一宇宙速度:使物体围绕地球运动的最小发射速度“第一宇宙速度”是所有地球卫星圆轨道的最大速度,万有引力提供向心力.

关键词： DEGREES of freedom   WIND turbines   MATHEMATICAL models   WATER pumps   STRAINS & stresses (Mechanics)   FLEXIBILITY (Mechanics)  

摘要： The authors develop a mathematical model to analyze the transmission of wind-driven water pumps in order to determine their dynamic response, stability, and stresses occurring in the transmission elements. The authors propose, as an innovative solution, the use of a mechanism with two degrees of freedom that provides automatically a flexibility of the transmission ratio and the harmonization of the turbine operation with the wind velocity. To verify the results a stand was carried out as physical mechanism on which measurements and recordings of the significant mechanical parameters of the system are made.

关键词： 机械制造个业   技术创新   系统动力学   仿真模拟  

摘要： 一个企业、延伸到一个行业、甚至高至国家,要想实现可持续发展就得有动力源泉,那就是创新。当前的中国正处在建设创新型国家的攻坚时期,也处在国家创新能力迈进全球“中上游”的关键时期。企业是创新主体,其进行创新的规模和质量,和其所在国家的创新能力和水平有非常直接的联系。我国有着独立且健全的工业体系,而机械制造业是我国制造业的中坚力量,掌握核心技术是我国机械制造业实现由大变强转变的必要条件。但是现阶段我国机械制造企业技术创新仍存在许多问题,诸如技术创新能力不强、核心技术掌握少、创新意识不足、机制法规制度等,这些无不对我国科技创新的发展起到了阻碍作用,这种情况下机械制造业必须加快技术创新步伐,加大技术创新力度,掌握更多核心技术,提高企业的核心竞争力,建立和健全以企业为主体的技术创新体系,为企业持续且健康发展提高有力的保障。本文以技术创新理论为基础,以系统动力学理论为指导,研究了机械制造企业技术创新系统的理论体系及其运行机制,建立了机械制造企业技术创新的系统动力学模型。论文首先对我国机械制造业技术创新现状和影响因素进行了阐述,然后,论文确定了机械制造企业技术创新系统的边界,并分析了系统中技术创新动力、技术创新运行、技术创新绩效各个子系统的因果关系,进而建立了机械制造企业技术创新的系统动力学模型,将相关数据和方程引入模型进行动态仿真模拟,并检验了模型的准确性。最后,在模型通过验证后,论文设置四组不同的行为并进行模拟,并通过对模拟结果的对比分析对我国机械制造企业提出一些对策,以期能为政府和机械制造企业决策提供一定的参考。

关键词： Mechanical properties   biomimetics   generic brittle-brittle nanocomposites   strain rate   molecular dynamics  

摘要： We study the generic mechanical behaviour of ceramic-ceramic nanocomposites inspired from biological materials. The nanocomposite models considered in our study are the regularly and stairwise staggered arrangements of stiff brittle platelets embedded in compliant brittle matrix. Molecular dynamics simulations are carried out to investigate the effect of strain rate on these nanocomposites. The variation in stress-strain behaviour and mechanical properties are analysed. The evolution of deformation processes is also investigated. Our results show the existence of different strain rate regimes separated by critical strain rate. Deformation mechanisms such as matrix cracking, crack bridging, interfacial debonding and hence platelet pullout are observed at lower strain rates. Amorphous deformation and direct debonding without matrix cracking are observed at higher strain rates.

关键词： 机械功   热能   动力工程   应用优化  

摘要： 热能和动力工程在现代生活中的应用非常广泛,机械功在当中可以起到省力或者省距离的作用。为提升这些作用的效率,本文主要研究了机械功在热能和动力工程中的应用和优化,首先简要概述了机械功在热能和动力工程中的应用现状,其次分析了不同机械功在热能和动力工程的应用和优化,最后做出总结。

关键词： 高校基层党支部   活动形式   创新  

摘要： 以机械与动力工程学院本科生党支部"时事论坛"党员讨论活动为案例,进一步探索与创新高校基层党组织活动形式与实践。通过研究2012年3月至2015年12月期间"时事论坛"活动发展变化的过程与组织者、参与者的行为特征,析导出该活动在调动基层党组织成员积极性、增强基层党组织凝聚力等方面的促进原因,以及经验可取、应舍之处,为"时事论坛"活动形式的进一步推广,以及其他高校基层党组织活动形式的创新提供理论基础与有益探索。

关键词： Molecular dynamics simulation   carbon nanotubes   mechanical properties   bending   extraction  

摘要： Various mechanical properties of single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and double-walled carbon nanotubes (DWCNT) are evaluated using molecular dynamics (MD) simulations. A tensioning process was first performed on a SWCNT whose interaction is based on the Brenner's 'second generation' potential under varying length-diameter ratios and strain rates, in order to understand the SWCNT's behaviour under axial tension. The results showed an increase in the SWCNT's ultimate tensile strength and a decrease in critical strain given the conditions of increasing strain rate and a decreasing length-diameter ratio. Comparison was done with previous studies on axial tensioning of SWCNT to validate the results obtained from the set-up, based on the general stress-strain relationship and key mechanical properties such as the strain at failure and the Young's modulus. A DWCNT was then constructed, and Lennard-Jones '12-6' potential was used to describe the energy present between the nanotube layers. Extraction of the inner tube in a DWCNT was performed using two inner wall tubings of different diameters to draw comparison to the energies needed to separate fully the outer and inner tubing. Finally, a bending test was performed on two DWCNTs with different intertube separations. Insights into the entire bending process were obtained through analyses of the variations in the strain energy characteristic of the surface atoms near the bending site, as the DWCNT is gradually bent until failure.

关键词： 绳索驱动机构   欠驱动   均匀度理论   混沌   分形维数  

摘要： 绳索驱动机构是工业生产和日常生活中一种常用机构,在航空航天、起重运输和康复机械中都有广泛的应用。绳索驱动是一种比较新的间接驱动方式,与传统的电机和液压等直接驱动方式有着较大的区别。欠驱动绳索机构不仅可以减少机构中驱动电机和绳索数目,而且可以避免绳索之间的干涉,因此,对欠驱动绳索机构研究具有工程实际和理论意义。本文以应用于康复机械的欠驱动绳索2R机械臂为研究对象,研究工作主要以均匀度为研究工具,并对该方法进行了改进。本论文的主要研究工作和结论如下：1.针对均匀度理论和方法中存在欧式距离求取时会出现误差、计算参数选取不明确和在混沌判定时不明确,衡量效果不佳等问题,本文提出了一种最大值归一化阈值判定的改进均匀度计算方法。改进均匀度采用系统多维相关变量计算,采用阈值判定系统周期和混沌。通过Duffing系统的混沌边缘分析验证了改进方法的正确性和有效性,并为后续的欠驱动绳索2R机械臂动力学分析和混沌研究提供了分析方法。本文还研究了分形维数与均匀度之间的关系,研究表明两者是相似的、一致的。2.采用拉格朗日方法建立了欠驱动绳索2R机械臂的动力学模型,采用MATLAB软件对机构的动力学进行数值仿真。本文的欠驱动绳索2R机械臂的工作主要分为两个过程：初始时绳索对机械臂施加驱动力,到达预定的角度值。此为施加绳索驱动力过程；然后,释放绳索对机械臂的驱动力,此为释放绳索驱动力过程。文中对这两个过程进行了分析,研究发现：释放绳索驱动力后,机构具有丰富的动力学特性。3.研究了欠驱动绳索2R机械臂的驱动位置参数和驱动参数对机构动力学的影响。确定了机构关于位置参数和驱动参数的混沌边缘。通过对参数局部区间的研究,不仅确定出了混沌运动的边缘,还发现了机构运动状态演化的一些规律。研究表明：位置参数和驱动参数的改变会导致机构运动状态改变,随着参数变化,机构周期运动与混沌运动交替出现。改进均匀度值越小说明机构运动的周期数越小。分析了欠驱动绳索2R机械臂的输入能量、功率、功率与等效转动惯量之比的变化情况,研究表明功率、功率与等效转动惯量之比的变化与机构周期运动和混沌运动的特性保持一致,同为周期和混沌。功率、功率与等效转动惯量之比的幅值在混沌时比周期大,说明系统能量在混沌时流动快,周期时流动较慢。本文针对均匀度的改进与应用研究,丰富了混沌的研究方法；对欠驱动绳索2R机械臂的动力学特性研究,为欠驱动绳索2R机械臂的应用及控制打下了基础。