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气动齿状软体驱动器的理论建模、仿真分析及实验研究
1
作者
苏怡仪
徐齐平
刘锦阳
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期1016-1027,共12页
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...
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化设计、性能改善和运动控制建立理论基础.
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关键词
齿状气动软体驱动器
超弹性不可压缩材料
理论建模
弯曲特性
实验验证
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职称材料
气动齿状软体驱动器动力学建模与仿真分析
被引量：
2
2
作者
苏怡仪
张力文
+1 位作者
徐齐平
刘锦阳
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第8期142-151,共10页
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...
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。
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关键词
绝对节点坐标法(ANCF)
气动
齿状
软
体
驱动器
动力学建模
软
接触
材料非线性
试验验证
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职称材料
题名
气动齿状软体驱动器的理论建模、仿真分析及实验研究
1
作者
苏怡仪
徐齐平
刘锦阳
机构
上海交通大学工程力学系
浙江师范大学工学院
出处
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期1016-1027,共12页
基金
国家自然科学基金(11772186,11932001)资助项目。
文摘
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化设计、性能改善和运动控制建立理论基础.
关键词
齿状气动软体驱动器
超弹性不可压缩材料
理论建模
弯曲特性
实验验证
Keywords
pneumatic toothed soft actuator
incompressible hyperelastic material
theoretical modeling
bending characteristics
experimental verification
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TP202 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
O312 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
气动齿状软体驱动器动力学建模与仿真分析
被引量：
2
2
作者
苏怡仪
张力文
徐齐平
刘锦阳
机构
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
浙江师范大学工学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第8期142-151,共10页
基金
国家自然科学基金(11772186,11932001)。
文摘
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。
关键词
绝对节点坐标法(ANCF)
气动
齿状
软
体
驱动器
动力学建模
软
接触
材料非线性
试验验证
Keywords
absolute node coordinate formulation(ANCF)
pneumatic toothed soft actuator
dynamic modelling
soft contact
material nonlinearity
test verification
分类号
O312 [理学—一般力学与力学基础]
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TP202 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
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出处
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被引量
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1
气动齿状软体驱动器的理论建模、仿真分析及实验研究
苏怡仪
徐齐平
刘锦阳
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
在线阅读
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职称材料
2
气动齿状软体驱动器动力学建模与仿真分析
苏怡仪
张力文
徐齐平
刘锦阳
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023
2
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职称材料
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