一、气动矛动力学分析及仿真（论文文献综述）
张英杰[1]（2021）在《非开挖地下穿孔机器人冲击转向头应用研究》文中指出针对国内外非开挖技术中机器人的高能源消耗问题,设计一种新型的非开挖地下穿孔机器人的冲击转向头,对机器人在非开挖状态下的地下穿孔工作进行导向。制定了以差动式液压缸作为动力源的冲击方案,可以完成同一动力源对机器人的冲击转向头在直线穿孔作业和曲线穿孔工作两种状态下的转向和前进的驱动功能,增强机器人运行整体协调性,保证了机器人的工作质量,为非开挖技术提供了新的设备支持。首先,基于对非开挖技术的了解,结合非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的设计目标,进行冲击转向头的本体结构和液压控制方案设计。利用Solid Works软件绘制冲击转向头的三维模型,分析其运动情况,并对冲击转向头本体和转向机构进行运动学仿真,得到冲击转向头工作时的运动特性。其次,对冲击转向头的转向机构和冲击机构进行静力学分析,判断两机构的强度和刚度是否满足使用要求。在静力学分析的基础上,使用ANSYS软件对转向结构和冲击机构进行模态计算,得到低阶固有振型和频率后,判断两机构在工作时是否会产生共振。对冲击转向头的两机构进行动力学分析,验证该机构的动态性能。最后,结合冲击转向头冲击机构和转向机构的ANSYS分析文件和材料的S-N曲线,联合ANSYS和Ncode软件进行疲劳寿命分析,得到两机构的疲劳寿命结果,表明该机构满足使用要求。上述研究结果为非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的优化设计提供了设计思路,同时也为同类设备结构升级指出方向,具有重要的参考价值。论文有图62幅,表14个,参考文献54篇。
宋世达[2]（2021）在《非稳定风下FSAE赛车空气动力学与操纵稳定性联合研究》文中指出随着FSAE赛事（Formula SAE）即大学生方程式汽车大赛的迅速发展,赛车的行驶速度逐年提升,赛车空气动力学作为主要的研究内容受到国外内车队的广泛关注。对于赛车而言,气动装置上的气动力通过车身与悬架的传递最终作用在轮胎上,当车轮受到气动装置产生的竖直载荷后,车轮的极限附着能力得到提升,此时在其他参数不变的情况下,赛车车轮能够承受更大的侧向力和切向力作用,由此可知空气动力学产生的作用效果对操纵稳定性有较为显着的影响。考虑到联合仿真所需要的大量基础数据和计算资源,目前国内外很少有学校在仿真设计阶段考虑气动特性和操纵稳定性的相互作用,但是这种相互作用又时时刻刻发生在赛车上,所以赛车空气动力学和系统动力学联合研究就变得尤为重要。本文以吉林大学2019年参加国内赛事的FSAE赛车为研究对象,采用STAR-CCM+、Car Sim软件,将赛车风洞试验、赛车简化模型空气动力学数值模拟、赛车系统动力学仿真结合起来,建立了FSAE赛车空气动力学闭环设计流程,进行了非稳定风下赛车气动特性和操纵稳定性的联合研究,同时对FSAE赛车气动参数进行优化。文章主要内容可分为以下几个部分:第一,基于FSAE赛车实车风洞试验数据,通过筛选湍流模型、优化边界层网格对赛车整车外流场仿真策略进行改进,改进后的仿真策略仿真值和试验值误差约为6%,为后文不同工况下赛车外流场仿真奠定基础;第二,基于FSAE赛车实际工况,对有无侧风作用两类工况进行仿真,通过研究不同工况下赛车的气动特性,分析各工况气动特性差异的原因,探究各气动装置对整车气动特性的影响,得到各工况赛车的气动参数,为动力学仿真提供数据支持;第三,基于气动仿真数据和赛车总成特性参数,通过Car Sim搭建赛车空气动力学和整车动力学联合仿真模型,根据赛事动态项目,对赛车进行稳态回转仿真、蛇行试验仿真,结合国标QC/T 480-1999对仿真数据进行评价。综合考虑非稳定风作用的影响,对蛇形试验仿真进行了有无侧风作用下的赛车稳定性对比分析,侧风速度大小、侧风作用时间、不连续侧风和侧风方向改变对赛车操纵稳定性的影响分析,通过赛车空气动力学和赛车系统动力学的联合仿真研究,实现了非稳定风作用对FSAE赛车操纵稳定性影响的综合预测;第四,总结分析赛车在空气动力学和系统动力学联合仿真中存在的车身姿态变化时赛车气动参数波动较大的问题,对FSAE赛车俯仰工况整车气动参数进行优化设计,通过八字环绕仿真、稳态回转仿真、蛇行试验仿真对优化后的方案进行验证。分析风压中心参考点和气动力分配之间的关系,将整车气动力分配至赛车前后轴,得到气动参数优化后赛车前后轴气动力分配比例,为之后赛车空气动力学设计提供指导建议。综上所述,本文结合赛车风洞试验、赛车简化模型空气动力学数值模拟、赛车系统动力学仿真,对非稳定风下赛车气动特性和操纵稳定性进行联合仿真研究,分析赛车气动特性对整车操纵稳定性的影响,以闭环设计为目的对FSAE赛车气动参数进行优化。结果表明气动参数优化后,赛车过弯临界速度升高,赛车操纵性得到提升,八字环绕测试时间减少0.525s,15m/s风速下赛车气动阻力减少2.91%,下压力提升10.48%,俯仰力矩减少82.34%,升阻比提升了14.70%,前后轴负升力分配由36.8:63.2变为43.7:56.3,赛车的升阻特性、气动效率提升效果明显,赛车的空气动力学性能、综合性能得到较大提升。
许瑾[3]（2021）在《风电机组多体动力学模型及其应用研究》文中指出为了从环境中捕获更多风能,风电机组朝着高塔筒、长叶片、大功率的大型化方向发展,机组结构变的更加复杂;同时为了减轻质量、节约成本以及出于不同的设计需求,叶片往往被设计为柔性且具有弯、扭、掠等复杂外形的细长形式。这些都导致风电机组面临更为严重的几何非线性、气弹、共振、失稳等动力学问题,需要建立更适用大型风电机组的动力学分析工具来进行机组载荷和运行安全性评估。因此,该文建立了适用于现代大型风电叶片和机组的动态响应分析模型,搭建了仿真分析平台,并基于理论分析、数值计算和实验模拟的方法对叶片几何非线性问题、自由振动和旋转振动的振动模态问题以及风轮不平衡问题等风电叶片及机组的动力学问题进行了研究。关于模型建立,首先基于多体动力学理论中的绝对坐标方法建立了叶片快速分析模型BaMB（Blade analysis with Multi-Body）,实现了 MATLAB编程设计和模型验证。其中,叶片被离散为由球铰、弹簧和阻尼器链接而成的多刚体系统,叶片变形和内部抵抗变形所产生的弹性力分别采用球铰在空间的自由转动及三维多刚体离散元模型得到的弹簧等效弹性力等效替代。BaMB模型可以用较少的自由度准确预测叶片的变形,能够描述叶片预弯、扭角、后掠等复杂几何特征,且具备几何非线性分析能力;模型动力学方程中已包含旋转所产生的惯性力,可以进行叶片在旋转状态下的动力学分析;BaMB模型将叶片离散为多刚体系统,适用于任意多刚体系统或刚-柔耦合多体系统,改变约束方程和弹簧等效弹性力并给出合理的坐标初值和外载荷后可直接应用于整机。通过将BaMB推广到整机,并结合BEM气动模型、变速变桨控制模型、包含剪切风和湍流风在内的风模型建立了风电机组气动-结构-控制耦合模型ARC（Aero-structure-control coupling）,给出了模型气动、结构、控制以及载荷计算的详尽表达式并实现了 MATLAB编程设计。其中风电机组被简化为叶片、轮毂、机舱和塔架组成的多体系统,轮毂和机舱建模为单个刚体,叶片和塔架被离散为多个刚体。ARC模型考虑了气弹影响以及风轮和塔架的耦合振动,可以实现定常风、剪切风以及湍流风下机组的动态响应分析,同时模型三款叶片独立建模,为风轮不平衡的研究奠定了基础。对于叶片几何非线性问题,以一款100 kW小型直叶片和一款2.3 MW的大型预弯叶片为研究对象,对传统欧拉-伯努利梁模型、铁木辛柯梁模型、有限元模型以及BaMB模型在静力加载条件下的仿真结果与实验值进行了对比研究。结果表明,大型预弯叶片在加载过程中表现出更为明显的几何非线性变形行为;在大变形情况下,线性欧拉-伯努利梁和铁木辛柯梁模型对于变形的预测误差会大幅增加;BaMB模型能够准确预测叶片的小变形和大变形,且对于变形的预测精度接近有限元,但计算效率远超有限元。研究结果验证了 BaMB模型描述叶片复杂几何外形和预测叶片非线性变形的能力。对于振动模态问题,通过结合BaMB模型与模态参数识别法,充分讨论了旋转状态下动力刚化效应对叶片固有频率和运行安全性的影响以及预弯、重力等参数对旋转叶片固有频率的影响。研究发现,预弯和重力对旋转叶片各阶固有频率大小影响较小,但会加强挥舞-摆振耦合振动;动力刚化效应会明显增大叶片各阶挥舞频率且模态阶数越低影响越大,一阶挥舞频率在额定转速下可增长约20%,这导致坎贝尔图中考虑动力刚化效应影响后的一阶挥舞频率和3P的交点所对应的转速增加;挥舞频率的显着增加缩小了挥舞-摆振以及挥舞-扭转频率之间的差距,且越柔的叶片表现越明显,易引发稳定性问题。对于风轮不平衡问题,分析了不同控制区间的剪切风下一台1.5MW风电机组存在附加的集中质量和离散质量偏差,以及机组单叶片存在不同桨距角偏差时机组的动态响应,揭示了风轮质量不平衡和桨距角偏差所引起的气动不平衡对机组各项参数的影响规律,为风轮不平衡的检测和识别提供了理论指导。此外,全面分析了切入到切出的全风速湍流风下机组存在不同桨距角偏差对机组的输出功率、年发电量损失、叶片变桨角度、叶片载荷和变形以及机舱轴向加速度频谱的影响,并基于分析结果提出了一套以实测数据中平均风速、叶片平均挥舞弯矩/变形的相对大小,以及机舱轴向加速度1P与3P之比的频谱特性为判定指标的风轮角度偏差精准识别定位方法,该方法对于工程中风轮不平衡的检测识别具有重要指导意义。
李壮[4]（2021）在《SUV车型气动减阻全局优化设计研究》文中进行了进一步梳理随着汽车行业的高速发展,全国机动车保有量日益增长,随之而来的能源紧张和环境保护问题也变得日益严重。汽车在高速行驶时会受到很大的气动阻力,而其中有一大部分的燃料就被用于克服气动阻力,因此设计理想的汽车气动造型会有助于汽车具有较低的气动阻力系数,从而提高其燃油经济性和利用率。传统的汽车外形气动优化是一个局部迭代累加的过程,依赖于工程师经验,消耗大量的人力物力且充满盲目性,导致寻优结果陷于局部最优解。为了在汽车造型阶段使整车的气动阻力达到更低的水平,本文采用全局变形和全局寻优的研究思路进行全局优化设计。本文以国内某SUV为研究对象,通过对SUV1:3模型风洞试验,将风洞实验结果与仿真结果进行对比分析,仿真与试验结果的误差最小为1.49%,满足要求,从而验证仿真的准确性进而确定仿真策略等仿真设置,为后续的整车气动减阻优化奠定数值仿真基础。对SUV基础模型进行了整车外流场空气动力学分析,结合压力云图、湍流动能图等对车身关键部位的气动特性进行了研究,提取10个全局变形关键造型部位,通过设置控制点实现造型面的变形,对其进行参数化设置,共设置12个造型参数并设置变形范围。以降低气动阻力系数(（9）为研究目标,联合STAR-CCM+仿真软件和Isight优化软件建立完整的全局优化流程,采用拉丁超立方试验设计方法（DOE）生成100组样本,STAR-CCM+根据录制好的宏文件实现自动网格变形并进行仿真计算,通过Isight软件建立近似模型对已知样本点进行数据拟合,结合优化算法进行全局寻优。根据DOE分析各设计变量对气动阻力系数的影响程度、各参数与气动阻力系数的拟合函数关系。对全局最优解方案进行仿真计算,通过压力云图、湍流动能云图等对比分析优化后的外流场气动特性变化,研究其减阻机理。按照全局优化—局部分析的研究思路,分别对车身尾部参数和车身前部参数进行分析,通过两两变量间的相关性以及与气动阻力系数的三维拟合曲面,研究参数间的交互效应,并对局部流场进行对比研究,在此过程中发现设计参数间存在着较明显的交互效应且对气动阻力系数影响较大。最终,全局最优解使气动阻力系数降低31counts,减阻效果达到8.05%,取得了明显的优化效果。全局优化研究不仅节约了大量的时间,同时对参数间的交互效应做了充足的研究,为SUV气动造型优化设计研究做出了更多有益的探索。
陈默[5]（2021）在《仿生扑翼飞行器系统设计及运动学研究》文中指出近年来无人机飞行器在军事和民事领域的应用不断增加。扑翼飞行器是一种通过机翼扑动产生升力与推力从而模仿自然界飞行生物的新型飞行器。其具有噪音小、隐蔽性好、飞行稳定、机动性灵活、推进效率高等特点,研究扑翼飞行器对未来无人机飞行器领域具有重要的意义。本文基于仿生学原理,对自然界飞行生物的飞行机理进行研究,以苍鹰为仿生设计对象,完成仿生扑翼飞行器整机系统设计、空气动力学研究、运动学及动力学分析、样机强度分析与校核,在此基础上对样机进行材料与器件选型、加工及试验。具体研究内容如下:对自然界飞行生物中鸟类及昆虫的翅膀结构、飞行方式进行分析,探究气动力产生机理。总结现有扑翼飞行器基于叶素理论的气动建模机理,基于鸟类飞行机理确定仿生目标及参数需求,根据尺度律公式初步估算仿生尺寸参数。对仿生扑翼飞行器的机翼、尾翼进行设计与建模,利用XFlow计算流体力学仿真平台,研究机翼翼型、翼面形状、翼展长度对气动力的影响,考虑材料资源及机翼重力,选取最优气动特性的机翼结构。结合五种常见尾翼,对飞行器水平、俯仰、偏航运动方式进行整机分析,根据实际飞行需求选取合适的飞行器尾翼。建立仿生扑翼飞行器机翼扑动频率、扑动幅值、上下扑动时间比等运动学参数与机翼几何参数的耦合分析。结果表明,合理的运动参数耦合设置有利于气动力的产生,研究结果与分析为扑翼飞行器的系统设计提供了有益的指导。基于气动力分析结果,选取仿生扑翼飞行器驱动方案及扑动机构,设计传动机构、尾翼机构。对扑动机构进行参数定义及运动学建模,设计机构尺寸参数。利用ADAMS多体动力学仿真平台,对仿生扑翼飞行器进行运动学、动力学仿真分析。结果表明,所设计的扑动机构满足运动需求,仿真分析结果将为仿生扑翼飞行器的器件选型、机构优化、结构强度及样机研制提供指导。确定仿生扑翼飞行器器件、材料、加工图纸及工艺,进行样机的研制与试验。为验证扑翼飞行器机翼强度,对样机翅脉进行设计有限元分析。结果表明,改进的仿生翅脉具有足够的结构强度及可控变形。基于无线控制方案,搭建扑翼飞行器控制系统,完成样机的装配与测试试验。
黄涛[6]（2021）在《刚-柔耦合并联仿生腰关节机构构型综合及其性能分析》文中指出随着科技的发展与进步,人体腰关节机构的仿生设计从最初的单自由度转动腰关节发展到如今的多自由度串联腰关节、并联腰关节、串并混联腰关节,已经取得极大的进步。但截至目前,现有仿生腰关节的研究成果与真实人体腰关节仍存在较大的差距,如刚-柔耦合、被动柔顺性、运动灵活性等方面。本文将结合人体腰关节的真实生理特征,以建立了高度仿生的刚-柔耦合仿生人体腰关节机构为目标,针对仿生腰关节的构型、运动学、工作空间以及动力学等方面进行了系统的研究,为仿人机器人中腰关节的仿生设计与开发提供了一种全新的思路。在人体腰椎生理特征、韧带组织及运动形式等分析的基础上,提出仿生腰关节单元骨架模型的概念,并根据腰关节单元骨架机构转心的位置,将单元骨架机构分为两类,基于螺旋理论的约束综合法对仿生腰关节单元骨架机构进行构型综合,得到一系列仿生腰关节单元骨架机构构型。通过模仿人体腰关节肌肉的布局形态,提出刚-柔耦合仿生腰关节单元机构模型,并通过枚举法得到7类具有不同肌肉布局形态的刚-柔耦合仿生腰关节单元机构;选取以3条肌肉驱动的U/3-RRR型和UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构作为分析对象,利用解析法对刚-柔耦合仿生腰关节单元机构的运动学进行了分析,分析可知UU/3-RSR机构具有转动叠加特性以及存在绕自身动平台的伴随运动。基于姿态连续变化法,对两种刚-柔耦合仿生腰关节单元机构的工作空间进行了求解,得到机构的极限工作空间与真实工作空间;基于求导法,完成了刚-柔耦合仿生腰关节单元机构的速度、加速度分析,分别运用ADAMS和MATLAB软件对机构的速度、加速度进行仿真分析和理论计算分析,通过两者的对比,验证了理论研究的正确性。基于相同刚-柔耦合仿生腰关节单元机构,构建得到多节串并联刚-柔耦合仿生腰关节系统;基于几何法对刚-柔耦合仿生腰关节系统的运动学进行了求解,并利用ADAMS仿真软件对仿生腰关节系统进行运动仿真模拟。最后,基于拉格朗日方程法,建立了UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构的动力学模型,分别运用ADAMS和MATLAB对机构进行仿真分析与理论计算分析,通过对比分析,验证了机构动力学模型建立的正确性。
路腾[7]（2021）在《对拍扑翼多姿态微型飞行器机构设计与优化》文中研究指明微型扑翼飞行器（FWMAV）由于在低雷诺数环境及非定常流体中的良好飞行性能使其在小尺度时相比固定翼和旋翼飞行器拥有更多优势,当前对于微型扑翼飞行器的成功研究主要集中在两翼仿鸟微型扑翼机上,而相关研究表明四翼对拍扑翼可以产生更多且更稳定的升力,机身起伏波动更小,更加适合搭载视觉传感器、图像视频传输设备等,具有更大的飞行载荷、更好的飞行能力及更复杂的任务执行能力。本文在前人研究基础上,受自然界飞行生物高难度多姿态飞行动作启发,展开了一种对拍扑翼多姿态微型飞行器的机构设计及优化工作,主要包括以下内容:首先,基于仿生学公式确定了所研究的对拍多姿态FWMAV各飞行参数作为设计时的参考指标,通过分析确定了所研究的FWMAV包括俯仰、偏航及滚转在内的多姿态飞行控制机制并设计了相应二面角控制机构和尾翼控制机构,通过分析当前已有FWMAV驱动方式、传动方式及翼结构确定了所采用的扑翼机构类型并进行了初步设计,完成了仿真测试,最后根据当前已有的扑翼研究成果及仿生学参考指标确定了对拍扑翼的翼型及翼尺寸。其次,根据初步确定的对拍扑翼机构建立了机构运动学及动力学模型,由运动学模型给出了基于曲柄转角的扑翼机构各杆角度、角速度、角加速度计算方法,由动力学方程建立了驱动力矩与对拍扑翼气动力矩之间的关系,接着提出了两种扑翼气动分析方法并确定利用流体仿真方法及实验手段来分别进行飞行器的对拍扑翼机构优化及对拍扑翼翅脉优化,给出了仿真时的具体方法及步骤、设计了气动力及能耗测量实验平台。再次,以提升对拍扑翼飞行器悬停时的平均升力为目标进行了对拍扑翼机构包括杆长及运动参数在内的优化工作。利用CFD软件进行了对拍扑翼运动参数对气动特性的影响及单扑翼运动仿真实验,基于该结果进行了对拍扑翼机构参数优化工作,在给定机构部分设计参数及机构满足许用传动角的条件下得到了最大行程速比系数与扑翼角幅值间的关系曲线,基于此进行流体仿真,得到了平均升力为最大值时的对拍扑翼机构杆长及运动参数,对比原方案优化后的扑翼运动升力得到明显提升,基于此更新了对拍扑翼机构模型。最后,进行了对拍扑翼多姿态微型飞行器翅脉优化工作。通过分析确定了对拍扑翼所用翼面及翅脉材料,利用设计制造的扑翼飞行器气动力测试实验平台及能耗测试方法,在翼型及翼尺寸已确定的前提下利用实验方法分析比较不同翅脉布局下对拍扑翼升力、能耗及升力/能耗比曲线,以提高升力降低能耗为目标进行对拍扑翼翅脉优化工作,得到了对拍扑翼翅脉最优布局及翅脉尺寸方案,最后基于本文研究结果进行了样机研制工作,并进行了相应测试,结果表明样机重量及尺寸满足预期设计要求,FWMAV各姿态控制机制及控制机构合理可行,平均升力实验结果与流体仿真结果较为吻合,垂直于机身方向的力得到了有效抑制,有益于悬停飞行。
徐齐平[8]（2020）在《基于绝对节点坐标法的大变形软体结构动力学研究》文中提出软体机器人是一种由软材料制成的新型连续体仿生机器人,是大变形多气腔复杂软体结构,其研究日渐受到关注并已成为一个新的研究课题和热点。由于软体结构自身的材料非线性、运动过程中产生的几何非线性、气腔结构的复杂性以及在数值计算中可能出现的体积锁定等问题,使得其动力学研究面临诸多困难。另外,软体致动器和软体机器人这类软体结构在运动变形过程中相邻两气腔之间会发生多点接触,如何构建精确有效的力学模型并对整体构型和应力分布进行研究仍是个具有挑战性的难题。然而,基于小变形和线弹性理论的传统建模方法已无法描述非线性超弹性软体结构的动力学特性。因此,有必要对大变形软体结构建立准确的动力学模型,并对其大变形、大范围运动和动力学行为进行仿真分析及实验研究。这可为软体机器人的研究建立理论基础与支撑,不但具有深刻的理论指导意义,而且具有广阔的实际应用前景。已有工作的研究对象主要集中于线弹性材料的梁、板/壳等结构,然而对于超弹性不可压缩材料的梁、板/壳以及多气腔软体结构的建模方法研究鲜有涉及。本文基于绝对节点坐标法（ANCF）开展了非线性大变形超弹性软体结构的动力学建模与实验研究,主要研究内容和成果如下:1.针对不可压缩硅胶梁的建模,改进了ANCF低阶梁单元,解决了采用低阶梁单元引起的体积锁定问题。进一步发展了一种ANCF高阶梁单元,提出将该梁单元与非线性材料模型相结合,对大变形硅胶梁进行了动力学建模、仿真分析及实验研究。高阶梁单元既能够避免体积锁定,又能够描述硅胶梁的大变形和大范围运动。通过静力学、动力学分析算例和物理实验验证了该动力学模型的可行性和准确性。2.在上述梁单元模型的基础上,针对不可压缩硅胶板的建模,改进了ANCF低阶板单元,消除了采用低阶板单元导致的刚化效应问题。此外,还发展了一种ANCF高阶板单元,并将该板单元与非线性本构模型相结合,对超弹性硅胶板进行了动力学建模与分析及实验研究。高阶板单元不但能够消除刚化效应,而且还能够反映硅胶板的构型和应变变化,数值仿真和实验结果表明了该动力学模型的有效性和精度。3.针对结构更为复杂的多气腔气动软体致动器相邻两气腔之间的多点接触问题,建立了一种更加准确的力学模型,解决了相邻两气腔之间的相互穿透问题。通过静力学实验研究发现:与传统的梁模型相比,该模型既可以提高模拟软体致动器弯曲变形的精度,又能够描述整体构型变化、应力分布规律和应力集中现象。4.将多点接触模型和摩擦模型有效结合,提出了多气腔气动软体机器人的动力学建模方法,建立了相应的动力学模型。对软体机器人的爬行过程进行了动力学仿真研究,成功模拟了其连续向前爬行运动,揭示出粘滞和滑移非线性动力学行为。结合运动控制方法和数字图像相关（DIC）测量技术,开展了相应的爬行实验研究,验证了该动力学模型的准确性。5.对气动软体机器人动力学方程的求解算法进行了研究。针对所建立的非线性动力学方程的计算难题,采用隐式算法求解建立的微分-代数混合方程,给出了详细的动力学求解过程。结合并行计算和稀疏矩阵技术,实现了动力学方程的数值求解,在保证求解精度的同时提高了计算效率。
赵之[9]（2015）在《气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计》文中进行了进一步梳理近年来,大规模、低丰度、难动用油气资源的开发力度不断加大。当遭遇薄层、多层、致密储层及强水敏性地层时,使用具有良好保护储层效果的气体钻井技术,通过钻水平井打开储层不失为一种较好的解决办法,即为气体钻水平井技术。现今液体钻水平井中通常使用容积式螺杆马达作为井下动力钻具,从而完成增斜、减斜及稳斜操作。而现有的螺杆马达基于液体钻井设计,常规空气锤基于垂直钻井设计,二者都不能直接适用于气体钻水平井技术,缺乏可靠的井下动力钻具制约了该技术的发展。上世纪90年代至今,为了突破这个技术瓶颈,国内外研究者一方面将用于液体的螺杆马达钻具改装为气动螺杆钻具;另一方面则尝试将常规空气锤进行改装,使其能用于水平井,并具有导向钻进的能力。经过一系列的研究已有成系列的气动螺杆产品。然而螺杆钻具的动力原理限制了其用于气体这种可压缩型流体时的使用效果。理论研究及现场应用都证明了气动螺杆钻具具有输出扭矩小,随扭矩下降转速迅速上升的缺陷。同时,水平井用空气锤也处于不断发展之中,已有的一些将常规空气锤改进为水平井用空气锤的设计,用于实际钻井实验后,出现了扭矩不足,容易卡死的情况。为了解决现有的水平井用空气锤性能不佳的情况,本文首先建立了空气锤井底工作过程的数学计算模型,编制了空气锤工作过程的仿真计算软件,进行了空气锤多角度工作台架实验,并结合台架实验对数学模型的准确性进行验证,随后利用建立的仿真软件,从活塞往复振动机构及自转机构的附加两方面入手,对现有水平井用空气锤性能下降的原因进行分析。最后基于各项分析结果,对现有水平井用空气锤提出了优化建议,并提出了一种新型水平井用空气锤的设计方案。本文建立的井底空气锤工作仿真计算软件能良好的模拟空气锤井底工作的真实状态,计算结果均能较好的和台架实验结果相符合。建立的空气锤性能测量方法方便可靠。通过计算分析解释了现有的几种水平井用空气锤工作性能较差的原因,并提出了一种新型水平井用空气锤设计,其各部分均基于本文的各项研究结果进行了优化。优化后的活塞往复振动机构冲击次数、输出转速及总输出功均得到20%～30%的提升,且即便在扭矩过大无法转动的情况下,其自转机构也能利用冲击破岩过程中钻齿反弹产生的转动扭矩为零的这段时间转动空气锤锤体。
于晓琳,闫明印[10]（2011）在《气动矛系统性能仿真分析》文中指出分析气动矛系统的结构及工作原理,在建立气动矛系统工作状态下动力学仿真数学模型的基础上,利用MATLAB软件对Hammerhead12"型气动矛进行仿真,并对影响气动矛系统性能的各因素进行仿真分析,研究气动矛性能与各影响因素的关系。分析和研究结果可为气动矛的设计提供参考.
二、气动矛动力学分析及仿真（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气动矛动力学分析及仿真（论文提纲范文）
（1）非开挖地下穿孔机器人冲击转向头应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头结构设计与研究 |
| 2.1 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的设计目标与指标 |
| 2.2 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的结构研究 |
| 2.3 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头转向机构的工作原理 |
| 2.4 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头冲击机构的控制方案 |
| 2.5 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的工作特点 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的运动学建模与仿真分析 |
| 3.1 冲击转向头的转向机构运动学分析 |
| 3.2 冲击转向头运动学分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的静力学与动力学分析 |
| 4.1 多体系统动力学理论基础 |
| 4.2 冲击转向头的转向机构分析 |
| 4.3 冲击转向头的冲击机构分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 非开挖地下穿孔机器人冲击转向头的疲劳分析 |
| 5.1 疲劳寿命分析基本理论 |
| 5.2 冲击转向头的疲劳分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）非稳定风下FSAE赛车空气动力学与操纵稳定性联合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 赛车风洞试验及仿真策略确定 |
| 2.1 FSAE赛车风洞试验 |
| 2.1.1 试验赛车及方案 |
| 2.1.2 风洞试验 |
| 2.2 数值模拟 |
| 2.2.1 流体动力学的基本控制方程 |
| 2.2.2 湍流数值模拟方法简介 |
| 2.2.3 车辆空气动力学模型 |
| 2.3 仿真策略确定 |
| 2.3.1 几何建模 |
| 2.3.2 面网格划分 |
| 2.3.3 计算域设置 |
| 2.3.4 网格无关性验证 |
| 2.3.5 湍流模型与边界层的选择 |
| 2.3.6 仿真策略确定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 多工况下FSAE赛车气动特性分析 |
| 3.1 气动工况的选择与划分 |
| 3.2 无侧风作用下赛车气动特性分析 |
| 3.2.1 基础车身姿态下FSAE赛车外流场仿真分析 |
| 3.2.2 俯仰工况FSAE赛车外流场仿真分析 |
| 3.3 侧风作用下赛车的气动特性分析 |
| 3.3.1 侧风工况仿真方法的选择 |
| 3.3.2 侧风作用下FSAE赛车外流场仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多工况下FSAE赛车操纵稳定性分析与评价 |
| 4.1 基于CARSIM的 FSAE赛车动力学仿真模型建立 |
| 4.1.1 软件介绍 |
| 4.1.2 车体总成建模 |
| 4.1.3 空气动力学系统建模 |
| 4.1.4 动力及传动系统建模 |
| 4.1.5 制动系统建模 |
| 4.1.6 转向系统建模 |
| 4.1.7 悬架系统建模 |
| 4.1.8 轮胎系统建模 |
| 4.1.9 仿真工况选择 |
| 4.2 稳态回转试验仿真 |
| 4.2.1 道路模型及驾驶员模型建立 |
| 4.2.2 稳态回转试验评价方法 |
| 4.2.3 仿真结果分析与评价 |
| 4.3 蛇行试验仿真 |
| 4.3.1 道路模型及驾驶员模型建立 |
| 4.3.2 蛇行试验评价方法 |
| 4.3.3 无侧风作用仿真结果分析与评价 |
| 4.3.4 侧风作用仿真结果分析与评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 FSAE 赛车气动参数优化探究 |
| 5.1 气动参数优化及验证 |
| 5.1.1 气动力优化方案 |
| 5.1.2 气动力优化方案的操纵稳定性验证 |
| 5.1.3 气动力矩优化方案 |
| 5.1.4 气动力矩优化方案的操纵稳定性验证 |
| 5.1.5 最终优化方案与base工况对比分析 |
| 5.2 气动优化方案分析与汇总 |
| 5.2.1 优化前后整车气动特性对比及风压中心求解 |
| 5.2.2 风压中心参考点和气动力分配的关系 |
| 5.2.3 气动优化方案汇总分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（3）风电机组多体动力学模型及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 风电机组分析模型国内外研究现状 |
| 1.2.1 多体动力学模型 |
| 1.2.2 风电机组气弹模型 |
| 1.3 风电机组动力学特性国内外研究现状 |
| 1.3.1 叶片几何非线性特性研究进展 |
| 1.3.2 叶片模态特性及分析方法研究进展 |
| 1.3.3 风轮不平衡研究进展 |
| 1.4 论文研究目的及主要工作内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 主要工作 |
| 第2章 长柔风电叶片BaMB理论模型 |
| 2.1 数学及刚体运动学基础 |
| 2.1.1 矢量及矢量运算 |
| 2.1.2 方向余弦矩阵与欧拉四元数 |
| 2.1.3 刚体的姿态坐标 |
| 2.1.4 刚体的角速度及角加速度 |
| 2.2 叶片BaMB模型 |
| 2.2.1 BaMB离散模型 |
| 2.2.2 叶片单刚体动力学方程 |
| 2.2.3 多刚体动力学方程 |
| 2.2.4 动力学方程约束违约修正 |
| 2.3 叶片球铰约束 |
| 2.4 叶片刚体单元载荷计算 |
| 2.4.1 气动载荷与重力载荷 |
| 2.4.2 弹簧等效弹性力 |
| 2.5 叶片复杂几何外形对初值的影响 |
| 2.6 程序设计及验证 |
| 2.6.1 程序框架及计算流程 |
| 2.6.2 程序验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 BaMB模型在叶片动态特性分析中的应用研究 |
| 3.1 BaMB几何非线性分析机理 |
| 3.2 小型直叶片静力分析 |
| 3.2.1 实验装置及测量方法 |
| 3.2.2 分段经济化检验 |
| 3.2.3 小变形分析 |
| 3.2.4 大变形分析 |
| 3.3 大型预弯叶片静力分析 |
| 3.3.1 测试装置及测量方法 |
| 3.3.2 摆振方向静力分析 |
| 3.3.3 挥舞方向静力分析 |
| 3.4 EOG工况下气弹响应分析 |
| 3.4.1 计算数据 |
| 3.4.2 计算结果分析 |
| 3.5 自由振动及旋转振动模态分析 |
| 3.5.1 概述 |
| 3.5.2 小型直叶片固有频率分析 |
| 3.5.3 具有复杂几何外形叶片固有频率分析 |
| 3.5.4 旋转叶片固有频率验证 |
| 3.5.5 预弯和重力对旋转叶片固有频率的影响 |
| 3.5.6 动力刚化效应对叶片固有频率的影响 |
| 3.5.7 坎贝尔图分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 风电机组气动-结构-控制耦合模型 |
| 4.1 风模型 |
| 4.1.1 定常剪切风模型 |
| 4.1.2 3D湍流风模型 |
| 4.2 BEM气动模型 |
| 4.2.1 动量理论 |
| 4.2.2 叶素理论 |
| 4.2.3 动量-叶素理论 |
| 4.2.4 叶尖、轮毂损失修正 |
| 4.3 风电机组MBD模型 |
| 4.3.1 风电机组离散模型及坐标系 |
| 4.3.2 初始坐标变换及广义坐标 |
| 4.3.3 运行中坐标变换及广义坐标 |
| 4.3.4 约束方程 |
| 4.3.5 弹簧等效弹性力 |
| 4.3.6 结构阻尼比及阻尼系数计算方法 |
| 4.4 变速变桨控制模型 |
| 4.4.1 变速变桨控制目标 |
| 4.4.2 变速变桨控制方法 |
| 4.5 叶片及轮毂载荷计算 |
| 4.5.1 叶片载荷 |
| 4.5.2 轮毂载荷 |
| 4.6 程序设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 风轮平衡特性研究 |
| 5.1 机组信息及模型验证 |
| 5.1.1 机组信息 |
| 5.1.2 ARC模型验证 |
| 5.2 剪切风下风轮质量不平衡研究 |
| 5.2.1 风轮转速和转矩 |
| 5.2.2 输出功率 |
| 5.2.3 叶片载荷和变形 |
| 5.2.4 机舱轴向加速度频谱分析 |
| 5.3 剪切风下风轮气动不平衡研究 |
| 5.3.1 风轮转速和转矩 |
| 5.3.2 输出功率 |
| 5.3.3 叶片载荷和变形 |
| 5.3.4 机舱轴向加速度频谱分析 |
| 5.4 湍流风下机组气动不平衡研究 |
| 5.4.1 平均输出功率 |
| 5.4.2 年发电量损失 |
| 5.4.3 平均变桨角度 |
| 5.4.4 叶片平均载荷和变形 |
| 5.4.5 机舱轴向加速度频谱分析 |
| 5.4.6 桨距角偏差精准识别定位及矫正方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）SUV车型气动减阻全局优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 SUV气动减阻的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文研究方法 |
| 1.3.1 全局优化设计流程 |
| 1.3.2 控制点网格变形技术 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 基础模型风洞试验及数值仿真 |
| 2.1 比例模型风洞试验 |
| 2.1.1 试验模型及方案 |
| 2.1.2 风洞试验 |
| 2.2 数值仿真 |
| 2.2.1 流体动力学控制方程 |
| 2.2.2 湍流数值模拟方法 |
| 2.2.3 基础模型的数值模拟 |
| 2.3 试验结果与仿真结果对比分析确定仿真策略 |
| 2.3.1 试验与仿真阻力系数对比 |
| 2.3.2 试验与仿真压力系数对比 |
| 2.3.3 确定仿真策略 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基础模型CFD分析及全局变形参数化设置 |
| 3.1 对基础模型的CFD分析 |
| 3.1.1 车身关键部位气动力统计 |
| 3.1.2 压力云图分析 |
| 3.1.3 湍流动能图分析 |
| 3.1.4 确定优化部位 |
| 3.2 车身前部变量控制点布置及参数化设置 |
| 3.2.1 发动机罩倾角的参数化 |
| 3.2.2 前风窗倾角的参数化 |
| 3.2.3 前保下缘倾角的参数化 |
| 3.2.4 前翼子板弧度的参数化 |
| 3.3 车身后部变量控制点布置及参数化设置 |
| 3.3.1 后扰流板倾角的参数化 |
| 3.3.2 D柱转角的参数化 |
| 3.3.3 车身尾部的参数化 |
| 3.3.4 后保下缘倾角的参数化 |
| 3.3.5 尾灯弧度的参数化 |
| 3.3.6 后翼子板弧度的参数化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 全局优化设计 |
| 4.1 全局优化流程概述 |
| 4.2 参数化方案及评价指标 |
| 4.2.1 参数化方案 |
| 4.2.2 评价指标 |
| 4.3 DOE试验设计 |
| 4.4 建立近似模型拟合 |
| 4.4.1 近似模型原理 |
| 4.4.2 近似模型的选取 |
| 4.4.3 验证近似模型可信度 |
| 4.5 全局优化算法 |
| 4.6 整车优化结果对比 |
| 4.6.1 整车阻力对比 |
| 4.6.2 压力云图对比分析 |
| 4.6.3 湍流动能图对比分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 全局优化结果分析 |
| 5.1 全局设计变量参数分析 |
| 5.1.1 帕累托图分析 |
| 5.1.2 各设计变量与气动阻力关系的拟合 |
| 5.2 车身尾部优化结果分析 |
| 5.2.1 车身尾部变量间的交互效应 |
| 5.2.2 车身尾部流场特性对比分析 |
| 5.3 车身前部优化结果分析 |
| 5.3.1 车身前部变量间的交互效应 |
| 5.3.2 车身前部流场特性对比分析 |
| 5.4 局部叠加方案与全局优化方案 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（5）仿生扑翼飞行器系统设计及运动学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 课题来源 |
| 1.3 扑翼飞行器研究现状 |
| 1.3.1 扑翼飞行器气动特性研究 |
| 1.3.2 扑翼机构运动与动力特性研究 |
| 1.3.3 仿生扑翼飞行器研究 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 仿生扑翼飞行器的飞行机理研究 |
| 2.1 扑翼生物飞行的机理研究 |
| 2.1.1 鸟类及蝙蝠飞行机理 |
| 2.1.2 昆虫及蜂鸟飞行机理 |
| 2.1.3 扑翼生物飞行尺度律 |
| 2.2 扑翼飞行器的飞行机理及仿生需求设计 |
| 2.2.1 扑翼飞行器飞行机理研究 |
| 2.2.2 仿生扑翼飞行器参数需求 |
| 2.3 空气动力学机理 |
| 2.3.1 流体力学理论 |
| 2.3.2 计算流体力学(CFD) |
| 2.3.3 大涡模拟(LES) |
| 2.3.4 格子玻尔兹曼方法(LBM) |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 仿生扑翼飞行器系统设计及空气动力学分析 |
| 3.1 XFlow仿真平台介绍 |
| 3.1.1 求解计算流程 |
| 3.1.2 仿真环境建模 |
| 3.2 仿生扑翼飞行器系统设计与建模 |
| 3.2.1 机翼设计与建模 |
| 3.2.2 尾翼设计与建模 |
| 3.3 机翼对扑翼气动特性影响分析 |
| 3.3.1 不同翼型的气动特性分析 |
| 3.3.2 不同翼面形状的气动特性分析 |
| 3.3.3 不同翼展的气动特性分析 |
| 3.4 尾翼对扑翼气动特性影响分析 |
| 3.4.1 不同尾翼水平运动气动特性分析 |
| 3.4.2 不同尾翼俯仰运动气动特性分析 |
| 3.4.3 不同尾翼偏航运动气动特性分析 |
| 3.5 飞行运动学参数设计及仿真研究 |
| 3.5.1 扑动幅度影响及多参数耦合分析 |
| 3.5.2 扑动频率影响及多参数耦合分析 |
| 3.5.3 上下扑动时间比影响及多参数耦合分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 仿生扑翼飞行器运动学建模及机构仿真分析 |
| 4.1 扑翼飞行器运动机构设计 |
| 4.1.1 驱动方案选取 |
| 4.1.2 扑动机构设计 |
| 4.1.3 传动机构设计 |
| 4.1.4 尾翼机构设计 |
| 4.2 扑翼运动学建模 |
| 4.2.1 扑翼运动学参数定义 |
| 4.2.2 扑翼运动学参数设计 |
| 4.3 基于ADAMS的扑翼机构仿真分析 |
| 4.3.1 扑翼机构运动学仿真分析 |
| 4.3.2 扑翼机构动力学仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 样机研制与试验研究 |
| 5.1 样机器件选型与加工制作 |
| 5.1.1 器件选型 |
| 5.1.2 材料选择 |
| 5.1.3 加工及工艺 |
| 5.2 扑翼样机有限元分析 |
| 5.2.1 ANSYS仿真分析 |
| 5.2.2 仿生机翼翅脉设计 |
| 5.2.3 机翼翅脉受力分析 |
| 5.3 控制系统设计 |
| 5.4 样机装配与飞行试验 |
| 5.4.1 机身装配与扑动测试 |
| 5.4.2 尾翼装配与功能测试 |
| 5.4.3 重心调节与模拟飞行试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（6）刚-柔耦合并联仿生腰关节机构构型综合及其性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 仿生腰关节研究现状 |
| 1.1.1 国外仿生腰关节研究现状 |
| 1.1.2 国内仿生腰关节研究现状 |
| 1.2 两转动自由度并联机构研究现状 |
| 1.2.1 两自由度定转心并联转动机构研究现状 |
| 1.2.2 两自由度非定转心并联转动机构研究现状 |
| 1.2.3 并联机构型综合理论研究现状 |
| 1.3 串并联机构研究现状 |
| 1.4 课题研究意义与主要内容 |
| 第2章 仿生腰关节单元骨架机构综合 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 腰关节生理特征及腰关节单元骨架机构构型理念 |
| 2.2.1 腰椎生理特征 |
| 2.2.2 腰椎韧带组织 |
| 2.2.3 腰椎运动范围 |
| 2.2.4 腰关节骨架单元模型的提炼 |
| 2.3 仿生腰关节单元骨架机构构型综合 |
| 2.3.1 理论基础 |
| 2.3.2 仿生腰关节单元骨架机构构型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 刚-柔耦合仿生腰关节单元机构运动学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 腰关节肌肉分析及刚-柔耦合仿生腰关节单元机构模型的建立 |
| 3.2.1 人体腰关节肌肉分析 |
| 3.2.2 刚-柔耦合仿生腰关节肌肉布局形态分析 |
| 3.3 刚-柔耦合仿生腰关节单元机构运动学分析 |
| 3.3.1 机构姿态描述方法 |
| 3.3.2 U/3-RRR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构运动学分析 |
| 3.3.3 UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构运动学分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 腰关节单元机构工作空间、速度及加速度分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 腰关节单元机构工作空间的分析 |
| 4.2.1 约束条件分析 |
| 4.2.2 工作空间的计算 |
| 4.3 刚-柔耦合仿生腰关节单元机构速度、加速度分析 |
| 4.3.1 U/3-RRR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构速度、加速度分析 |
| 4.3.2 UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构速度、加速度分析 |
| 4.4 仿生腰关节单元机构运动学仿真 |
| 4.4.1 腰关节单元机构仿真模型的建立 |
| 4.4.2 U/3-RRR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构运动学仿真 |
| 4.4.3 UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构运动学仿真 |
| 4.4.4 运动学仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 刚-柔耦合仿生腰关节系统建模及其运动学分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双层刚-柔耦合仿生腰关节系统的建立 |
| 5.3 刚-柔耦合仿生腰关节系统自由度分析 |
| 5.3.1 2(U/3-RRR)型刚-柔耦合仿生腰关节系统自由度分析 |
| 5.3.2 2(UU/3-RSR)型刚-柔耦合仿生腰关节系统自由度分析 |
| 5.4 刚-柔耦合仿生腰关节系统运动学分析 |
| 5.4.1 2(U/3-RRR)刚-柔耦合仿生腰关节系统运动学分析 |
| 5.4.2 2(UU/3-RSR)型刚-柔耦合仿生腰关节系统运动学分析 |
| 5.5 刚-柔耦合仿生腰关节系统运动仿真模拟 |
| 5.5.1 刚-柔耦合仿生腰关节系统仿真模型的建立 |
| 5.5.2 2(U/3-RRR)型仿生腰关节系统运动仿真模拟 |
| 5.5.3 2(UU/3-RSR)型刚-柔耦合仿生腰关节系统运动仿真模拟 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构动力学及仿真分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构各构件的能量分析 |
| 6.2.1 动平台能量分析 |
| 6.2.2 下连杆能量分析 |
| 6.2.3 上连杆能量分析 |
| 6.2.4 中间摆动杆能量分析 |
| 6.2.5 气动肌肉能量分析 |
| 6.3 UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构动力学建模 |
| 6.4 UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构动力学仿真 |
| 6.5 UU/3-RSR型刚-柔耦合仿生腰关节单元机构动力学数值验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（7）对拍扑翼多姿态微型飞行器机构设计与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 微型扑翼飞行器研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 扑翼飞行气动分析理论及方法研究现状 |
| 1.4 本文的主要贡献与创新 |
| 第二章 对拍扑翼多姿态微型飞行器机构设计 |
| 2.1 扑翼飞行参数设计 |
| 2.1.1 基于仿生学公式的参数估计 |
| 2.1.2 参数取值原则 |
| 2.2 多姿态飞行控制机制 |
| 2.2.1 俯仰控制机制 |
| 2.2.2 偏航控制机制 |
| 2.2.3 翻滚控制机制 |
| 2.3 扑翼机构设计 |
| 2.3.1 驱动方式及传动方式 |
| 2.3.2 翼结构 |
| 2.3.3 扑翼机构初步设计方案及仿真测试 |
| 2.4 二面角控制机构及尾翼控制机构的设计 |
| 2.4.1 基于旋转舵机的二面角控制机构设计 |
| 2.4.2 基于直线舵机的二面角控制机构设计 |
| 2.4.3 基于旋转舵机的尾翼控制机构设计 |
| 2.5 翼型及翼尺寸的设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 对拍扑翼机构运动学、动力学模型及气动分析方法 |
| 3.1 对拍扑翼机构运动学模型 |
| 3.2 对拍扑翼机构动力学模型 |
| 3.3 对拍扑翼飞行器气动分析方法 |
| 3.3.1 实验方法 |
| 3.3.2 流体仿真方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于XFLOW流体仿真的对拍扑翼机构优化 |
| 4.1 仿真实验准备工作 |
| 4.1.1 模型导入及模型运动控制方程 |
| 4.1.2 仿真参数设置 |
| 4.2 对拍扑翼运动参数对气动特性影响分析 |
| 4.2.1 扑翼频率对气动特性影响分析 |
| 4.2.2 扑动角幅值对气动特性影响分析 |
| 4.2.3 急回程度对气动特性影响分析 |
| 4.3 对拍扑翼机构参数优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于气动实验的对拍扑翼翅脉优化 |
| 5.1 对拍扑翼多姿态微型飞行器翅脉优化 |
| 5.1.1 翅脉布局对扑翼气动力及能耗影响分析 |
| 5.1.2 翅脉刚度对扑翼气动力及能耗影响分析 |
| 5.2 对拍扑翼多姿态微型飞行器样机制作 |
| 5.2.1 扑翼机构减速系统设计及电机选择 |
| 5.2.2 旋转舵机及直线舵机选型 |
| 5.2.3 样机装配及测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（8）基于绝对节点坐标法的大变形软体结构动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 柔性多体系统动力学建模方法研究进展 |
| 1.2.1 绝对节点坐标法 |
| 1.2.2 混合坐标法 |
| 1.2.3 共旋坐标法 |
| 1.2.4 几何精确法 |
| 1.3 接触碰撞建模方法研究进展 |
| 1.3.1 恢复系数法 |
| 1.3.2 连续力模型 |
| 1.3.3 罚函数法 |
| 1.3.4 拉格朗日乘子法 |
| 1.4 摩擦模型 |
| 1.5 柔性多体系统动力学的实验研究概述 |
| 1.6 柔性多体系统动力学的计算方法研究进展 |
| 1.6.1 积分算法 |
| 1.6.2 稀疏矩阵技术和并行计算策略 |
| 1.7 柔性多体系统动力学存在的问题与挑战 |
| 1.8 本文主要研究内容与组织结构 |
| 1.9 本章小结 |
| 第二章 超弹性大变形硅胶梁的动力学研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于ANCF高阶梁单元的质量阵和外力阵 |
| 2.3 非线性本构模型的弹性力阵 |
| 2.3.1 Arruda-Boyce模型 |
| 2.3.2 Neo-Hookean模型 |
| 2.3.3 Gent模型 |
| 2.3.4 Yeoh模型 |
| 2.4 基于ANCF高阶梁单元的静力学和动力学方程 |
| 2.4.1 静平衡方程和计算方法 |
| 2.4.2 动力学方程和计算方法 |
| 2.5 硅胶梁的静力学仿真分析与实验验证 |
| 2.5.1 不同非线性模型的名义应力与拉伸比之间的关系 |
| 2.5.2 静力学仿真与实验研究 |
| 2.6 硅胶梁的动力学仿真分析与实验验证 |
| 2.6.1 硅胶梁的DIC测量技术 |
| 2.6.2 悬臂硅胶梁的动力学仿真和实验验证 |
| 2.6.3 单元收敛性分析 |
| 2.6.4 不可压缩常数的收敛性分析 |
| 2.6.5 阻尼效应 |
| 2.6.6 三种非线性本构模型的比较 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 非线性大变形硅胶板的动力学研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于ANCF高阶板单元的质量阵和外力阵 |
| 3.3 基于ANCF高阶板单元的静力学与动力学方程 |
| 3.4 硅胶板的仿真分析与实验验证 |
| 3.4.1 静力学仿真与实验研究 |
| 3.4.2 动力学仿真与实验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 气动软体致动器的准静态研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气动软体致动器的准静态建模 |
| 4.2.1 非线性本构模型的单元弹性力阵及其导数阵 |
| 4.2.2 单元外力阵及其导数阵 |
| 4.2.3 单元接触力阵及其导数阵 |
| 4.2.4 静平衡方程和计算方法 |
| 4.3 气动软体致动器的准静态仿真分析和实验验证 |
| 4.3.1 两气腔软体致动器的仿真分析 |
| 4.3.2 四气腔软体致动器的仿真分析和实验验证 |
| 4.3.3 十气腔软体致动器的仿真分析和实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 气动软体机器人的动力学研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 四气腔软体致动器的动力学建模和仿真分析 |
| 5.2.1 动力学模型 |
| 5.2.2 动力学仿真分析 |
| 5.3 四气腔软体爬行机器人的动力学建模、仿真分析与实验研究 |
| 5.3.1 摩擦模型 |
| 5.3.2 综合考虑多点接触和摩擦时的系统动力学方程和计算方法 |
| 5.3.3 软体爬行机器人的动力学仿真分析与实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目与获得的奖励 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（9）气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气体钻水平井井下动力钻具的发展现状 |
| 1.2.1 气动螺杆钻具的发展现状 |
| 1.2.2 自转式空气锤的发展现状 |
| 1.2.3 气体钻水平井的相关尝试 |
| 1.3 本文研究的意义及内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 空气锤活塞往复振动及自转机构分析 |
| 2.1 无阀式空气锤活塞往复振动机构分析 |
| 2.2 常规空气锤往复振动机构用于水平井钻井面临的困难 |
| 2.3 水平井用空气锤的自转机构分析 |
| 2.3.1 自转空气锤分类 |
| 2.3.2 几种典型自转式空气锤结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 空气锤井底工作状态仿真软件 |
| 3.1 空气锤活塞往复振动机构计算模型 |
| 3.1.1 空气锤工作过程仿真条件的假设 |
| 3.1.2 活塞往复振动工作过程数学模型建立 |
| 3.2 冲击破岩过程应力波计算模型 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 应力波迭代过程优化 |
| 3.3 气体钻井井筒内流动模型 |
| 3.3.1 气体钻井井筒及环空流动方程 |
| 3.3.2 空气锤的压降 |
| 3.4 仿真软件的编制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 空气锤水平钻进台架实验及模型验证 |
| 4.1 空气锤的性能测量方法设计 |
| 4.1.1 常规外部参数测量 |
| 4.1.2 高速摄像系统 |
| 4.1.3 应力波测量系统 |
| 4.2 多角度空气实验架设计 |
| 4.2.1 方案设计 |
| 4.2.2 具体设计 |
| 4.3 空气锤多角度钻进实验 |
| 4.3.1 工作角度对启动状态的影响 |
| 4.3.2 工作角度对工作性能的影响 |
| 4.4 仿真计算模型的计算过程 |
| 4.4.1 初始数据的输入 |
| 4.4.2 活塞运动部分计算 |
| 4.4.3 撞击后应力波部分计算 |
| 4.4.4 重复迭代过程 |
| 4.5 结果及仿真模型的验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 水平井用空气锤活塞往复振动性能分析 |
| 5.1 空气锤的配气结构 |
| 5.1.1 空气锤的实际配气机构 |
| 5.1.2 配气机构的简化 |
| 5.2 消除死点对空气锤活塞往复振动性能的影响 |
| 5.2.1 现有的消除死点的配气结构 |
| 5.2.2 配气结构对比 |
| 5.3 井斜角变化对空气锤活塞往复振动性能的影响 |
| 5.3.1 影响机理分析 |
| 5.3.2 多参数分析 |
| 5.3.3 角度变化对后坐力的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 现有水平井用空气锤自转机构优选分析 |
| 6.1 空气锤自转机构结构分析 |
| 6.1.1 自转机构作用力分析 |
| 6.1.2 空气锤锤头转动阻力分析 |
| 6.2 自转机构布置优选分析 |
| 6.2.1 冲程布置式 |
| 6.2.2 回程布置式 |
| 6.2.3 回程冲击式 |
| 6.2.4 布置方式优选 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 新型水平井用空气锤设计方案 |
| 7.1 启动阀设计及其对水平井用空气锤工作性能的优化 |
| 7.1.1 启动阀结构设计及启动机制 |
| 7.1.2 附加启动阀的性能优化分析 |
| 7.2 针对井斜角改变的性能优化 |
| 7.3 自转机构设计设计 |
| 7.3.1 撞击反弹引起的锤齿脱离现象分析 |
| 7.3.2 通过机械自转机构利用反弹现象的可行性分析 |
| 7.3.3 使用带中空转子的气动螺杆马达作为空气锤自转机构的分析 |
| 7.4 活塞结构设计 |
| 7.5 传动轴设计 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
（10）气动矛系统性能仿真分析（论文提纲范文）
| 1 气动矛系统的结构和工作原理 |
| 2 建立仿真数学模型 |
| 2.1 气动矛矛体运动方程 |
| 2.2 气腔内气体压力动特性方程 |
| 2.3 气动矛活塞运动方程 |
| 2.4 气腔内气体流量方程 |
| 3 影响气动矛性能的因素分析 |
| 3.1 系统压力P 对气动矛性能的影响 |
| 3.2 空压机排气量Q 对气动矛性能的影响 |
| 3.3 前腔余隙体积V1对气动矛性能的影响 |
| 3.4 前后腔直径比d2/d1对气动矛性能的影响 |
| 3.5 节流段的长度Lj对气动矛性能的影响 |
| 4 结论 |
四、气动矛动力学分析及仿真（论文参考文献）
- [1]非开挖地下穿孔机器人冲击转向头应用研究[D]. 张英杰. 辽宁工程技术大学, 2021
- [2]非稳定风下FSAE赛车空气动力学与操纵稳定性联合研究[D]. 宋世达. 吉林大学, 2021(01)
- [3]风电机组多体动力学模型及其应用研究[D]. 许瑾. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [4]SUV车型气动减阻全局优化设计研究[D]. 李壮. 吉林大学, 2021(01)
- [5]仿生扑翼飞行器系统设计及运动学研究[D]. 陈默. 吉林大学, 2021(01)
- [6]刚-柔耦合并联仿生腰关节机构构型综合及其性能分析[D]. 黄涛. 燕山大学, 2021(01)
- [7]对拍扑翼多姿态微型飞行器机构设计与优化[D]. 路腾. 电子科技大学, 2021(01)
- [8]基于绝对节点坐标法的大变形软体结构动力学研究[D]. 徐齐平. 上海交通大学, 2020
- [9]气体钻水平井用空气锤工作性能研究及改进设计[D]. 赵之. 西南石油大学, 2015(07)
- [10]气动矛系统性能仿真分析[J]. 于晓琳,闫明印. 沈阳理工大学学报, 2011(03)