关键词： 仿生海龟   扑翼运动   运动学分析   有限元分析  

摘要： 针对传统机器人在水陆工作环境下运动模式转换的适应性问题,以海龟的水陆行进方式为出发点,分析了水下扑翼动作、水下转向和沉浮动作以及上岸后水翼折叠动作的实现方式,提出了一种采用扑翼传动机构、可变形自锁水翼机构、后腿机构和重心调节机构来实现水陆行进的水陆两栖仿生海龟机器人设计方案。建立了扑翼传动机构运动模型和仿生机器人整体重心仿真模型,分析了仿生扑翼运动特性并计算了固定配重安装位置。对仿生水翼进行力学分析,表明机器人能够实现可靠的水下扑翼运动。对仿生机器人关键零部件进行了流固耦合力学仿真分析和方案优化。试制了仿生机器人样机并进行了试验测试,实现了仿生机器人的基本功能。

关键词： 有限元   二期修复   内提升术   生物力学   种植体   牙槽骨  

摘要： 背景:牙缺失区由于缺乏功能性加载产生的力学刺激,导致牙槽骨萎缩、骨质丢失,致使牙种植体不能有效埋入。因此种植修复时就需要植入骨粉,弥补牙槽骨高度不足对种植体稳定度的影响。目的:借助有限元分析法从生物力学角度得出种植体二期修复的最佳时间点,为临床缩短种植疗程选择正确二期修复时间点提供了生物力学基础。方法:采集1名女性健康志愿者颅面骨拍摄的锥形束CT,建立正常上颌骨模型、16缺失采用常规种植术(模型B)和16缺失采用上颌窦内提升术(模型A)后的上颌骨三维有限元模型。模型A在黏膜与上颌窦底之间以羟基磷灰石骨粉填充,模型B和正常上颌骨模型无需植骨。设置植骨愈合时间为术后的3-9个月,于术后3-5个月施加200 N的力在邻牙上,6-9个月直接施加在种植体上,模拟二期修复对种植体施加载荷。借助种植体及周围的软硬组织对3种模型进行生物力学分析。结果与结论:①种植体直接加载时,模型A上的应力在103 MPa左右、模型B上的应力在95 MPa左右。植骨后会增加种植体的应力值,而不做植骨则能降低种植体和整个系统的应力。随着骨粉强度的增加,牙槽骨上的应力值随之降低。②当愈合时间到术后6-9个月,在种植体或相应的第1磨牙牙位加载时,正常模型中的应力值最小,模型B次之,模型A最大;植入种植体后的上颌骨的应力大于正常上颌骨。③模型整体松质骨应力水平,在6-9个月模型A的松质骨应力略呈下降趋势,模型B应力水平显著低于正常下颌骨模型。④结论:利用原有的牙槽骨进行修复能提高种植体存活率;植骨后在获得足够的牙槽骨高度的情况下,可在6个月后考虑二期修复。临床应用时可根据患者的骨质、生活习惯、年龄等因素综合判定后,在此基础上适当调整二期修复时间。

关键词： 大跨径   独塔斜拉桥   稳定性   有限元  

摘要： 由于独塔非对称斜拉桥具有不平衡特性,因此结构与建设过程十分复杂。以我国最大跨度(主跨达260m)的独塔非对称铁路斜拉桥——岳口汉江特大桥为案例,通过MIDAS/Civil建模,采用有限元分析从开始施工桥塔的裸塔状态至斜拉索张拉完成的成桥状态及投入运营后桥梁运营状态下结构的稳定性,为同类型桥梁的空间稳定分析提供参考。

关键词： 物流机器人   机械自动化   静力学分析   四杆机构   有限元分析   AGV  

摘要： 对物流搬运方式进行了研究,在分析了传统AGV特点后,提出了一种利用平行四杆机构实现前后双向抓取、摆放动作的搬运机器人。首先,从整体角度描述机器人的机电结构,研究主要部件如螺杆丝杠、平行连杆、蜗轮蜗杆等的设计与特性;基于力学原理建立了搬运机器人起重部件的静力学模型,以弹簧为关键零件,采用全局搜索算法对其优选,显著降低抬升所需的最大输出扭矩,在分析中得出最大扭矩,由此进行减速器的设计;最后,基于静力学模型的受力分析结果,利用有限元分析方法对杆件进行了模拟仿真,获得应力和变形的分布情况。实验表明,结果满足预期设计的性能指标要求,并为进一步优化提供支持。

关键词： 地基处理   吊车占位   有限元   python   abaqus  

摘要： 大件设备吊装工程由于其高风险性,对地基承载力和均匀沉降度有着极高的要求。因此,设计方案必须谨慎制定,计算过程需科学严谨,工艺流程的控制也需严格把关。目前,地基处理的设计方案包括毛石换填、打桩、淤泥固化等多种方法。在地基处理的计算方法上,主要依赖于工程经验、参考建筑永久地基的计算方式及有限元分析计算这三种方式,每种方法都有其优势与局限性。特别是有限元计算,虽然准确度较高,但计算过程较为复杂。通过二次开发有限元软件abaqus,实现了参数化设计,能够快速变更地质材料属性、处理面积、处理深度、加载力等参数,从而高效计算地基的承载力。

关键词： 飞行器   电子设备   复合材料泡沫夹芯结构   低速冲击   有限元分析  

摘要： 复合材料夹芯结构为电子设备与外层蒙皮提供了一体化设计的思路,可以大幅降低飞行器的结构重量。通过低速冲击试验和ABAQUS仿真研究了5 J和10 J冲击能量下某飞行器复合材料机翼蒙皮典型夹芯区域在低速冲击下的性能。随着冲击能量的增加,复合材料泡沫夹芯结构的能量吸收率由5 J的72.0%提升至10 J的76.0%。由仿真结果可知,当冲击能量达到10 J时,出现了纤维损伤,且损伤沿表层铺层角度扩展,基体压缩损伤主要出现在冲击正面,基体拉伸损伤主要出现在冲击背面,损伤随冲击能量的增加而变大。当冲击能量达到10 J时,上面板与泡沫芯体粘接处也产生了较大的损伤。

关键词： 复合材料   泡沫夹芯   纤维增强   压缩性能   有限元分析  

摘要： 纤维柱增强泡沫夹芯材料孔柱在加工过程中会产生一定的锥度,为研究孔柱锥度对夹芯结构压缩性能的影响,设计并制备了15组不同锥度孔柱的纤维柱增强复合材料。对制备的夹芯结构进行准静态压缩试验并结合数值模拟,研究了孔柱锥度与芯材厚度对夹芯结构压缩强度、模量、比强度以及失效形式的影响。结果表明:芯材厚度为25 mm、30 mm、35 mm的夹芯结构,孔柱锥度由0°提升至16°后,压缩强度分别提升了14.7%、22%、24.8%,压缩模量分别提升了25.9%、31.6%、37.7%,比强度分别提升了4%、9.95%、10.24%;孔柱锥度较小和无锥度孔柱的夹芯结构失效形式为纤维柱的屈曲、断裂,且屈曲、断裂位置随着孔柱锥度的增大逐渐向孔径较小的一端偏移;当孔柱锥度提升至16°时,夹芯结构中部分纤维柱孔径较小的一端与面板发生脱黏,导致纤维柱未能起到良好的支撑效果,影响材料的力学性能。

关键词： 爬壁机器人   变密度拓扑优化   有限元分析  

摘要： 针对爬壁机器人机身过重导致其运动灵活性差的问题,采用变密度法对爬壁机器人的主体结构进行拓扑优化,以降低机器人主体结构的质量。选择爬壁机器人主体结构质量占比大的关键部件进行变密度拓扑优化,并对优化结果进行有限元分析。分析结果表明,部件优化后结构最大变形量小于结构的许用变形量,最大静应力小于所用材料的许用强度,爬壁机器人主体结构质量由0.849 kg减少到0.673 kg,减轻了20.73%。

关键词： 滚动轴承   圆锥滚子轴承   辗环   有限元法   等效应变   温度  

摘要： 环件辗扩是轴承套圈的主要成形方法,加工质量直接影响轴承的使用性能。以圆锥滚子轴承为例,基于DEFORM建立套圈径向辗扩有限元模型,通过试验验证了模型的正确性,并分析了初始辗扩温度、芯辊进给速度和主动辊转速对套圈等效应变和温度的影响,结果表明:初始辗扩温度、芯辊进给速度增大,套圈等效应变减小;主动辊转速增大会使套圈等效应变增加;芯辊进给速度和主动辊转速增大,套圈温度升高且温度分布更均匀。

关键词： 泡沫铝   数值模拟   有限元方法   仿真模型  

摘要： 泡沫铝作为一种兼具结构性和功能性的轻质多孔金属材料,具有优异的阻尼减震、吸能防护、电磁屏蔽等特性,呈现出广阔的应用前景。为改进和拓展泡沫铝在各工业领域的应用,对泡沫铝材料的有限元仿真模拟应运而生,对其的仿真模型也日趋完善。综述了泡沫铝仿真模拟中的孔泡建模研究进展,归纳分析了所采用的构建方法与研究结果,总结了各仿真模型的优势和不足,并对泡沫铝仿真建模的发展趋势做出了展望,指出将三维逆向重构技术引入仿真建模,以及将理论分析、建模模拟和实验研究相结合是现阶段重要的研究方向。