复杂多能域耦合系统相似理论研究及其在重载操作装备中的应用

发布时间：2016-12-10 11:48

  本文关键词：复杂多能域耦合系统相似理论研究及其在重载操作装备中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

《中南大学》 2008年

复杂多能域耦合系统相似理论研究及其在重载操作装备中的应用

刘云  

【摘要】： 全文以巨型重载操作装备这一大型成套复杂机电系统为工程应用背景,针对其在模型试验研究中的理论和技术难点,进行了复杂机电系统相似理论和方法的系统研究。 本文首先针对复杂机电系统多能域这一特点,对经典相似进行拓展,提出并定义了广义相似概念,以适用于多能域系统建模的键合图为工具,推导了键合图各要素相似所对应的动力学相似条件,在此基础上,根据基于键合图的模态分析理论,提出了多能域系统动力学相似的键合图分析法并通过实验验证了该方法的正确性。 其次,针对复杂机电系统复杂性这一特点,分析了经典相似理论的局限性,从系统论的角度出发,探讨了复杂系统相似的基本原理和要求,论述了系统在各层次上功能相似、结构相似及两者间固有关系相似,提出了一种能适用于指导复杂系统相似研究的相似理论与方法。该方法是在一般系统理论基础上提出来的,因此具有较好的通用性,能推广应用于多个学科领域。 然后,探讨了复杂多能域耦合系统相似的基本要求,在复杂系统相似理论与方法的基础上,提出了基于键合图的复杂多能域耦合系统相似理论与方法,并以一个典型复杂机电系统算例进行相似分析。该方法不仅能处理具有多能域耦合特性的复杂系统局部与整体间的复杂关系,兼顾系统局部相似和整体相似,也能从系统“结构—功能”的对立统一关系中研究系统的相似。 最后,应用部分文中研究成果,完成了巨型重载操作装备液压系统这一复杂机电系统的层次分解,建立了各子系统及全局耦合键合图模型,并对其进行了相似分析及模型试验研究。 针对具有多能域耦合、复杂性、系统性等特点的复杂机电系统全局相似分析及模型试验的研究在国内外尚未见涉及。本文构思一种研究思路:利用键合图法在多能域耦合系统分析中的优点,将其应用于不同能域耦合系统的相似分析和模型试验,形成一种多能域耦合复杂机电系统相似分析的新方法,结合巨型重载操作装备设计与制造的需要,运用本文研究的方法,为大型复杂机电系统的相似分析与设计提供了新的方法和思路。

【关键词】：
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH-39
【目录】：

摘要3-5

ABSTRACT5-7

目录7-10

第一章 绪论10-25

1.1 课题来源及研究背景10-11

1.2 典型复杂机电系统——锻造操作机概述11-13

1.2.1 锻造操作机结构11-12

1.2.2 锻造操作机分类12

1.2.3 国内外锻造操作机的发展现状12-13

1.3 模型试验的相关理论与方法及其研究发展动态13-22

1.3.1 模型试验中的相似基本概念14-15

1.3.2 经典相似分析方法及其特点15-16

1.3.3 模型试验研究概况16-18

1.3.4 相似理论与方法研究现状及发展动态18-22

1.4 课题研究的目的、意义和主要内容22-25

1.4.1 复杂机电系统相似分析的目的和意义22-24

1.4.2 本文研究内容24-25

第二章 多能域系统相似分析方法及其实验研究25-52

2.1 多能域系统建模分析方法——键合图法25-30

2.1.1 键合图方法的特点和优点25-26

2.1.2 键合图方法的基本概念、符号和原理26-30

2.2 多能域耦合系统的广义相似30-35

2.2.1 "广义相似"的定义30-31

2.2.2 多能域耦合系统的广义相似分析31-35

2.3 多能域系统动力学相似分析的键合图法研究35-42

2.3.1 多能域系统键合图模型相似的前提35

2.3.2 基于键合图的多能域系统动力学相似分析35-40

2.3.3 算例分析40-42

2.4 基于键合图的系统广义相似的实验研究42-51

2.4.1 实验目的42

2.4.2 实验方案的确定42-46

2.4.3 实验设备及元件46-47

2.4.4 实验步骤47-50

2.4.5 实验结果及分析50-51

2.5 本章小结51-52

第三章 复杂系统相似分析的理论与方法研究52-66

3.1 相似理论的局限性52-54

3.1.1 相似理论的理论局限性52-53

3.1.2 相似理论的应用局限性53-54

3.2 复杂系统相似性原理及相似要求研究54-56

3.2.1 复杂系统相似性原理分析54-56

3.2.2 复杂系统相似要求分析56

3.3 复杂系统相似的层次相似描述56-57

3.4 复杂系统的"功能——结构"相似分析57-65

3.4.1 系统第0层次(整体层次)相似分析57-59

3.4.2 系统第k层次相似分析59-61

3.4.3 系统第(m-1)层次(部件层次)相似分析61-63

3.4.4 系统第m层次(元素或元件层次)相似分析63-65

3.5 本章小结65-66

第四章 复杂多能域耦合系统相似分析与研究66-78

4.1 复杂多能域耦合系统的相似要求66-67

4.2 多能域耦合系统的键合图描述可行性分析67

4.3 复杂多能域耦合系统"功能——结构"相似分析67-74

4.3.1 系统整体层次相似分析67-70

4.3.2 系统第k层次(子系统层次)相似分析70-71

4.3.3 系统第(m-1)层次(部件层次)相似分析71-72

4.3.4 系统第m层次(元件层次)相似分析72-74

4.4 实例分析74-77

4.5 本章小结77-78

第五章 复杂系统相似理论与方法在巨型重载操作装备中的应用研究78-96

5.1 巨型重载操作装备夹持系统的分解78-80

5.1.1 夹持系统整体层次分解78

5.1.2 夹持系统各子系统分解78-80

5.2 各子系统键合图模型及数学模型80-88

5.2.1 夹持机构键合图模型的建立80-81

5.2.2 钳口松夹液压系统键合图模型的建立81-83

5.2.3 钳杆旋转液压系统键合图模型的建立83-86

5.2.4 传动系统键合图模型的建立86-88

5.3 子系统模型集成88

5.4 巨型重载操作装备夹持系统相似分析88-94

5.4.1 夹持系统第0层次相似分析88-90

5.4.2 夹持系统第1层次相似分析90

5.4.3 夹持系统第2层次相似分析90-91

5.4.4 夹持系统第3层次相似分析91-94

5.5 本章小结94-96

第六章 全文总结96-98

6.1 本文主要工作及结论96

6.2 本文的主要创新点96-98

参考文献98-104

致谢104-105

攻读硕士学位期间主要研究成果105

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