基于等效刚度法优化的风力机叶片刚度计算

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作者 余浩 马剑龙 +2 位作者 吕文春 苏宏杰 张鹏宇 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第7期47-52,共6页

风力机叶片刚度由于非线性且截面变化程度大的特点,针对叶片建模初期刚度的评估问题通常采用刚度展项分布图体现叶片刚度,存在评估叶片刚度的参考参数不够直接、宏观的问题。基于变刚度梁挠度计算的等效刚度法,将叶片等效成变截面悬臂梁... 风力机叶片刚度由于非线性且截面变化程度大的特点,针对叶片建模初期刚度的评估问题通常采用刚度展项分布图体现叶片刚度,存在评估叶片刚度的参考参数不够直接、宏观的问题。基于变刚度梁挠度计算的等效刚度法,将叶片等效成变截面悬臂梁,根据叶片特征合理选取边界条件,以叶片建模的截面数据特点为基础,优化原始等效刚度法的计算方式,使该方法更加贴合叶片模型,从而适用于叶片,达到方法优化的目的。利用ANSYS有限元软件进行叶片的预应力模拟实验,得出叶片的挠度模拟数值,以该模拟计算的挠度值为参考,验证优化后方法的有效性。结果表明:优化后的等效刚度法得到的刚度值,在低均布载荷值22.5 Pa下理论计算的挠度值与试验挠度值的误差达到9.68%,减小原始方法计算的误差贴近叶片模型,可用于叶片刚度估算,为叶片的刚度计算提供新方法。 展开更多

关键词 风力机叶片 刚度 等效刚度法 变截面悬臂梁 叶片挠度

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基于抓持力补偿策略的变刚度软性手指结构优化与实验研究

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作者 徐礼涛 单晓微 李雪菲 《机电工程》 北大核心 2024年第1期137-148,共12页

针对以往研究主要关注对已有手指结构的参数进行优化,而缺乏根据所需抓持性能进行结构设计的问题,提出了一种基于抓持力补偿策略的变刚度软性手指结构的优化设计方法。首先,为了更加全面地评估软性手指的抓持性能,提出了三种评价指标;... 针对以往研究主要关注对已有手指结构的参数进行优化,而缺乏根据所需抓持性能进行结构设计的问题,提出了一种基于抓持力补偿策略的变刚度软性手指结构的优化设计方法。首先,为了更加全面地评估软性手指的抓持性能,提出了三种评价指标;为使所提出的基本结构手指具有更早且线性变化的抓持力及更好的抓持稳定性,提出了一种利用变刚度机构特性补偿手指抓持力的设计策略,并基于该策略设计出了一种悬臂梁结构变刚度手指;然后,利用ANSYS有限元分析软件,使用多目标优化方法对悬臂梁结构变刚度手指进行了结构优化,分析了悬臂梁变刚度特性,并将优化后的手指与基本结构手指的抓持性能进行了对比;最后,利用测试平台进行了抓持性能试验,对仿真结果进行了验证。研究结果表明:与基本结构手指相比,基于抓持力补偿策略所得手指的抓持力响应点提前了33.3%,抓持后期的抓持力变化线性拟合相关系数R 2高达0.9997,抓持力方向角减小了约71.4%;抓持力实验结果与仿真结果相比,抓持力的误差最大值小于0.5 N,抓持力方向角误差最大值小于4°,说明基于抓持力的补偿策略能够指导软性手指的设计,并有效提高手指的抓持性能。 展开更多

关键词 软性手指抓持性能 抓持力响应 补偿策略 自适应 悬臂梁结构变刚度手指 ANSYS有限元分析

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基于精细积分法的伸展悬臂结构动态特征的计算 被引量：8

3

作者 邓子辰 郑焕军 +1 位作者 赵玉立 钟万勰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期110-113,共4页

本文针对时变结构 ,建立了一套高精度计算方法 ,其舍弃了传统的差分形式 ,具有计算精度高及数值稳定性好等特点 ,进而将上述方法应用于一种典型结构——伸展悬臂梁 ,给出了悬臂结构在不同伸展规律下体现出来的动态特征。计算结果表明 ,... 本文针对时变结构 ,建立了一套高精度计算方法 ,其舍弃了传统的差分形式 ,具有计算精度高及数值稳定性好等特点 ,进而将上述方法应用于一种典型结构——伸展悬臂梁 ,给出了悬臂结构在不同伸展规律下体现出来的动态特征。计算结果表明 ,精细积分法能有效地解决时变结构问题 ,并具有很高的计算精度。 展开更多

关键词 精细积分法 时变结构 伸展悬臂结构 动态特性 柔性结构 飞行器 机器人

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柔性梁受迫振动时滞变结构控制的试验研究 被引量：6

4

作者 陈龙祥 蔡国平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期410-417,共8页

时滞反馈控制是一种利用时滞进行系统控制的策略,目前对该控制策略的研究多是在理论上进行探讨,少有试验研究报道.以受简谐激励的柔性悬臂梁为对象,开展时滞反馈控制的试验研究,给出了一个多时滞控制律的设计方法.首先给出悬臂梁系统含... 时滞反馈控制是一种利用时滞进行系统控制的策略,目前对该控制策略的研究多是在理论上进行探讨,少有试验研究报道.以受简谐激励的柔性悬臂梁为对象,开展时滞反馈控制的试验研究,给出了一个多时滞控制律的设计方法.首先给出悬臂梁系统含有时滞项的控制模态状态方程;然后对方程进行离散化和一种特殊的状态变量增广,得到形式上不含有时滞项的标准差分方程;最后使用离散变结构控制的方法设计控制律.试验中采用压电片作为作动器和外界激励,应变片作为传感器,分别考虑单时滞和双时滞的情况,通过试验验证了时滞反馈控制的可行性和有效性. 展开更多

关键词 柔性悬臂梁 变结构控制 时滞 试验 压电作动器

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非惯性系下柔性悬臂梁的振动主动控制 被引量：7

5

作者 蔡国平 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期744-751,共8页

采用变结构控制方法对非惯性系下柔性悬臂梁的振动主动控制进行研究.重点通过算例揭示一次近似模型与传统的零次近似模型的巨大差异,以及变结构方法在控制非惯性系下柔性悬臂梁的稳态振动的有效性.结果表明,当大范围旋转运动角速度较大... 采用变结构控制方法对非惯性系下柔性悬臂梁的振动主动控制进行研究.重点通过算例揭示一次近似模型与传统的零次近似模型的巨大差异,以及变结构方法在控制非惯性系下柔性悬臂梁的稳态振动的有效性.结果表明,当大范围旋转运动角速度较大时,传统零次近似模型不能对动力系统进行正确的数学描述;变结构控制方法能够使得非惯性系下梁的稳态振动得到完全镇定,且该方法对转动角速度变化具有较好的鲁棒性;采用零次近似模型进行控制设计的控制效果将在某一临界角速度条件下出现失效,该临界角速度值大于静止悬臂梁的基频. 展开更多

关键词 非惯性系 近似模型 角速度 度条件 临界角 镇定 正确 制方 法能 巨大

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柔性悬臂梁的离散变结构控制 被引量：1

6

作者 蔡国平 洪嘉振 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期145-151,共7页

对柔性梁的振动主动控制进行了研究.主动控制策略采用独立模态空间控制,模态控制律采用离散变结构控制律;给出了从实际测量中提取模态坐标和将模态控制力转换成实际控制力的方法,并给出了离散切换面和离散变结构模态控制律的确定方法.... 对柔性梁的振动主动控制进行了研究.主动控制策略采用独立模态空间控制,模态控制律采用离散变结构控制律;给出了从实际测量中提取模态坐标和将模态控制力转换成实际控制力的方法,并给出了离散切换面和离散变结构模态控制律的确定方法.最后结合算例,对文中所给控制方法的有效性进行了验证. 展开更多

关键词 柔性结构 悬臂梁 离散变结构控制 振动控制 切换面

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结构力学概念在工程设计中的应用

7

作者 陈阳 吕峰 《林业科技情报》 2010年第2期52-53,共2页

针对结构设计过程中出现的几个力学概念应用问题,提出了相应的力学解释和具体建议。

关键词 概念设计 悬挑梁 基础 抵抗距 抗弯刚度 结构力学

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软体心脏固定器柔性支撑臂变刚度性能分析与测试 被引量：3

8

作者 李祥伟 何彦霖 +2 位作者 孙广开 孟凡勇 宋言明 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第6期140-146,共7页

为解决目前非体外循环冠状动脉旁路移植术中所用心脏固定器刚度无法调节、易引起心表组织出血造成副损伤的问题,设计一种基于颗粒堵塞原理的变刚度软体心脏固定器,并探究其柔性支撑臂变刚度性能。将柔性支撑臂简化为悬臂梁模型,利用悬... 为解决目前非体外循环冠状动脉旁路移植术中所用心脏固定器刚度无法调节、易引起心表组织出血造成副损伤的问题,设计一种基于颗粒堵塞原理的变刚度软体心脏固定器,并探究其柔性支撑臂变刚度性能。将柔性支撑臂简化为悬臂梁模型,利用悬臂梁模型进行在不同填充颗粒、不同悬臂梁长度、不同负压下的力-位移测量实验。实验测得填充颗粒的直径越小、支撑臂的长度越短、负压越大,支撑臂所承受的力越大,支撑臂的刚度与负压大小成正比,支撑臂在0~10 mm的位移内承受的最大力能够达到2.4 N。研究结果表明:填充颗粒的大小、支撑臂长度、负压大小对柔性支撑臂变刚度性能都有一定的影响。 展开更多

关键词 软体心脏固定器 颗粒堵塞原理 悬臂梁模型 变刚度性能测试

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基于拓扑优化方法的船体支柱布局优化设计 被引量：4

9

作者 朱俊侠 吴嘉蒙 +1 位作者 蔡诗剑 于大鹏 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2019年第4期70-79,共10页

船体支柱的布局影响到船舶功能性舱室的布置及相应的结构设计,而目前支柱布局多依赖母型船或者工程师设计经验,缺少基于数学优化的技术支撑。变密度的拓扑优化方法可将属于离散变量优化的支柱布局问题转化为连续变量优化问题。通过悬臂... 船体支柱的布局影响到船舶功能性舱室的布置及相应的结构设计,而目前支柱布局多依赖母型船或者工程师设计经验,缺少基于数学优化的技术支撑。变密度的拓扑优化方法可将属于离散变量优化的支柱布局问题转化为连续变量优化问题。通过悬臂梁—支柱结构的算例,验证了该方法用于解决支柱布局优化问题的可行性。针对某型VLCC的支柱—大跨度甲板结构的支柱布局优化问题,根据布置限制条件设定了支柱优化设计域,选择了两种不同的优化目标函数进行支柱的布局优化设计,最后对优化结果进行了对比分析。结果表明,本方法具有较好的可行性,无需过多设计经验即可优化得到结构性能较好的支柱布局方案,可为此类的支柱布局优化设计提供技术支撑。 展开更多

关键词 拓扑优化 布局优化 支柱 变密度法 船体设计 支撑结构 悬臂梁

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半主动动力吸振器的变刚度技术 被引量：9

10

作者 殷永康 陈光冶 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第7期1000-1007,共8页

半主动动力吸振器因其低能耗和宽的适用范围在许多振动控制中得到应用,通常采用的变刚度技术是决定其振动控制性能的关键。就现有的各种技术实现方式的原理、刚度变化范围、刚度相应速度和适用性等性能进行了分析和比较,特别是对其中重... 半主动动力吸振器因其低能耗和宽的适用范围在许多振动控制中得到应用,通常采用的变刚度技术是决定其振动控制性能的关键。就现有的各种技术实现方式的原理、刚度变化范围、刚度相应速度和适用性等性能进行了分析和比较,特别是对其中重要性能进行了比较深入的分析,给出了综合评价,并提出的一种容易实现的变刚度装置。 展开更多

关键词 半主动动力吸振 变刚度 变化范围 响应速度

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一种悬臂梁组合几何非线性结构准零刚度隔振器研究 被引量：3

11

作者 周兴华 杨啸 +1 位作者 孙晓 张建海 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期232-239,共8页

为拓宽被动隔振器的隔振频率范围,实现低频甚至超低频隔振,研究了一种由负刚度机构与线性弹簧并联构成的准零刚度隔振器,其中负刚度机构由悬臂梁组合几何非线性结构构成。建立隔振器的静、动力学模型,得出了隔振器的恢复力-位移、刚度-... 为拓宽被动隔振器的隔振频率范围,实现低频甚至超低频隔振,研究了一种由负刚度机构与线性弹簧并联构成的准零刚度隔振器,其中负刚度机构由悬臂梁组合几何非线性结构构成。建立隔振器的静、动力学模型,得出了隔振器的恢复力-位移、刚度-位移曲线;分析隔振器在力激励下的幅频响应特性和稳定性,得出了阻尼及激励幅值对其隔振性能的影响规律。设计搭建机械式振动实验装置,对隔振器进行试验研究。理论分析及实验结果表明,在相同静态承载力下,所设计隔振器较对应线性隔振器,隔振频带更宽、隔振性能更优。本研究为准零刚度隔振器的设计提供了新的思路。 展开更多

关键词 被动隔振器 准零刚度 负刚度机构 悬臂梁 几何非线性结构

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城际铁路桥式站结构设计与思考——以京唐城际铁路宝坻南站为例 被引量：2

12

作者 杨开屏 任振国 +2 位作者 靳鹏 郭振勇 陈裔洋 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第4期140-146,共7页

以京唐城际铁路桥式站宝坻南站为工程实例,通过理论与数值分析,研究侧站房结构体系刚度控制及大悬挑雨棚设计的关键技术。结果表明,屋盖刚度的模拟方式对侧站房刚度影响显著,应采用精确模型模拟,当分别采用等代梁、刚性杆进行模拟时,弹... 以京唐城际铁路桥式站宝坻南站为工程实例,通过理论与数值分析,研究侧站房结构体系刚度控制及大悬挑雨棚设计的关键技术。结果表明,屋盖刚度的模拟方式对侧站房刚度影响显著,应采用精确模型模拟,当分别采用等代梁、刚性杆进行模拟时,弹性层间位移角计算值分别偏大14%和偏小50%;对于墙体填充率较低的空旷结构,准确模拟填充墙刚度较采用规范周期折减系数得到的弹性层间位移角计算值偏小9%;超长结构设缝能降低结构最大位移幅值,降低幅度依据结构布置情况具体确定。大悬挑雨棚采用斜拉杆+悬挑钢梁组合体系,根据节点变形协调原理,得到斜拉杆的竖向荷载分配比率即为竖直方向上各杆件的刚度比。设计措施上建议对拉杆体系考虑一定的冗余,避免连续破坏;对大跨度型钢混凝土梁宜适当提高配箍率,充分发挥构件延性。 展开更多

关键词 城际铁路 铁路站房 结构体系刚度 位移角 大悬挑雨棚 拉杆体系 型钢混凝土梁 配箍率

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