基于柔顺双稳态零刚度恒力作用平台优化分析
发布时间：2021-03-04 07:38
<正>1引言柔顺零刚度恒力作用平台在一个较大的运动输入范围内其输出端产生的反作用力是[1]保持不变的。现在的恒力作用平台几乎都是刚性恒力平台,刚性恒力平台都是通过组合线性弹簧作用不同方位上,或者改变线性弹簧弹性形变量,但是受刚性恒力平台的复杂性和重量的限制,一般刚性恒力平台适用于大型的支架与吊架等大型工程领域,而在常见的一些领域却非常罕见,比如缓冲吸震
【文章来源】：内江科技. 2019,40(02)
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
力—位移曲线
学术研讨1431引言斜梁在屈曲过程中负刚度为：柔顺零刚度恒力作用平台在一个较大的运动输入范围内其输出端产生的反作用力是[1]保持不变的。现在的恒力作用平台几乎都故所设计的两对斜梁负刚度约-132EBT3是刚性恒力平台，刚性恒力平台都是通过组/12L3。合线性弹簧作用不同方位上，或者改变线性3模型建立及分析弹簧弹性形变量，但是受刚性恒力平台的复如图2所示，利用三维绘图软件杂性和重量的限制，一般刚性恒力平台适用（solidworks）对零刚度恒力作用平台进行于大型的支架与吊架等大型工程领域，而在三维建模，该模型由两对斜梁和两对直梁构常见的一些领域却非常罕见，比如缓冲吸震成，其基本尺寸有：斜梁长50mm，宽9装置和夹具的末端执行器均未考虑柔顺零刚mm，厚1mm；直梁长22mm，宽9mm，厚[2]度恒力作用平台的应用，使用刚性恒力平1.1mm。台不仅仅对被测物体伤害极大，而且对刚性恒力平台使用寿命差生极大的威胁，严重的降低了恒力平台的实用性和经济性。本文提供一种结构简单，造价低廉，稳定性好的柔顺零刚度恒力作用平台，该平台可以在一定的位移范围内实现恒定的力输出。2理论分析所设计的恒力作用平台是具有零刚度结图2恒力作用平台三维模型构，故利用正负刚度相抵消来产生零刚度结对上述建立的模型进行有限元分析，其[3]构，负刚度结构采用双稳态梁结构，正刚杨氏模量为2.3GMP，泊松比为0.394。由于度结构采用对称直梁结构。双稳态梁随着位受力板在受力过程中会发生一定的变形，这移增大，所施加的力先增大，当到达屈曲点会使结果产生一定的误差，故将受力板设置后，力开始减校直梁随着位移的增大，所成刚体。由于双稳态梁在受力过程中变形量施加的力一直增大。将负刚度结构和正刚度比较大，在有限元分析中需要打开大变形选结构并联在一起?
差，故将受力板设置后，力开始减校直梁随着位移的增大，所成刚体。由于双稳态梁在受力过程中变形量施加的力一直增大。将负刚度结构和正刚度比较大，在有限元分析中需要打开大变形选结构并联在一起，作用力平台就会出现零刚项，使得刚度矩阵可以在变形过程中不断地度特性，此时作用力平台会在一定的位移区的迭代求解，弥补了线性刚度矩阵中梁的的域内，所施加的力会保持一个定值。其力—压力不会对侧向刚度有影响。模拟恒力作用位移曲线如图1所示。平台向下运动6mm，作用平台保持恒力区域在1mm~4.2mm，此时的恒力大小在29.7N。力位移如图3所示。图1力—位移曲线对于双稳态梁，根据据伯努利－欧拉梁理论：梁的刚度与与EI/L3成正比（其中I=BT3/12，即横质心轴外平面厚度为B的矩形截面面积的二阶矩），即：图3恒力作用平台力—位移图4优化分析由于是非线性约束优化问题，故采用非式中：E为材料的弹性模量，B为梁的宽度，线性二次规划方法进行优化求解。优化前后T为梁的厚度，L为梁的长度。的数据如表1所示。可以看出对于梁影响其刚度参数有四个参数，双稳态梁与水平面之间的倾角很小，对梁的刚度没有影响。无量纲负刚度幅值在33附近是一个常数。对于这个值，只是将无量程刚度进行去规范化，将其乘以数EI/L3表1（=EB(T/L)3/12），从而得到任意一根固定优化后得到的恒力区域（下转155页）基于柔顺双稳态零刚度恒力作用平台优化分析◇安徽理工大学机械工程学院张杰刘坤
【参考文献】：
期刊论文
[1]被动式恒力缓冲装置的设计与性能研究[J]. 张春辉,汪玉,杜俭业,温肇东. 振动与冲击. 2015(13)
本文编号：3062824
【文章来源】：内江科技. 2019,40(02)
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
力—位移曲线
学术研讨1431引言斜梁在屈曲过程中负刚度为：柔顺零刚度恒力作用平台在一个较大的运动输入范围内其输出端产生的反作用力是[1]保持不变的。现在的恒力作用平台几乎都故所设计的两对斜梁负刚度约-132EBT3是刚性恒力平台，刚性恒力平台都是通过组/12L3。合线性弹簧作用不同方位上，或者改变线性3模型建立及分析弹簧弹性形变量，但是受刚性恒力平台的复如图2所示，利用三维绘图软件杂性和重量的限制，一般刚性恒力平台适用（solidworks）对零刚度恒力作用平台进行于大型的支架与吊架等大型工程领域，而在三维建模，该模型由两对斜梁和两对直梁构常见的一些领域却非常罕见，比如缓冲吸震成，其基本尺寸有：斜梁长50mm，宽9装置和夹具的末端执行器均未考虑柔顺零刚mm，厚1mm；直梁长22mm，宽9mm，厚[2]度恒力作用平台的应用，使用刚性恒力平1.1mm。台不仅仅对被测物体伤害极大，而且对刚性恒力平台使用寿命差生极大的威胁，严重的降低了恒力平台的实用性和经济性。本文提供一种结构简单，造价低廉，稳定性好的柔顺零刚度恒力作用平台，该平台可以在一定的位移范围内实现恒定的力输出。2理论分析所设计的恒力作用平台是具有零刚度结图2恒力作用平台三维模型构，故利用正负刚度相抵消来产生零刚度结对上述建立的模型进行有限元分析，其[3]构，负刚度结构采用双稳态梁结构，正刚杨氏模量为2.3GMP，泊松比为0.394。由于度结构采用对称直梁结构。双稳态梁随着位受力板在受力过程中会发生一定的变形，这移增大，所施加的力先增大，当到达屈曲点会使结果产生一定的误差，故将受力板设置后，力开始减校直梁随着位移的增大，所成刚体。由于双稳态梁在受力过程中变形量施加的力一直增大。将负刚度结构和正刚度比较大，在有限元分析中需要打开大变形选结构并联在一起?
差，故将受力板设置后，力开始减校直梁随着位移的增大，所成刚体。由于双稳态梁在受力过程中变形量施加的力一直增大。将负刚度结构和正刚度比较大，在有限元分析中需要打开大变形选结构并联在一起，作用力平台就会出现零刚项，使得刚度矩阵可以在变形过程中不断地度特性，此时作用力平台会在一定的位移区的迭代求解，弥补了线性刚度矩阵中梁的的域内，所施加的力会保持一个定值。其力—压力不会对侧向刚度有影响。模拟恒力作用位移曲线如图1所示。平台向下运动6mm，作用平台保持恒力区域在1mm~4.2mm，此时的恒力大小在29.7N。力位移如图3所示。图1力—位移曲线对于双稳态梁，根据据伯努利－欧拉梁理论：梁的刚度与与EI/L3成正比（其中I=BT3/12，即横质心轴外平面厚度为B的矩形截面面积的二阶矩），即：图3恒力作用平台力—位移图4优化分析由于是非线性约束优化问题，故采用非式中：E为材料的弹性模量，B为梁的宽度，线性二次规划方法进行优化求解。优化前后T为梁的厚度，L为梁的长度。的数据如表1所示。可以看出对于梁影响其刚度参数有四个参数，双稳态梁与水平面之间的倾角很小，对梁的刚度没有影响。无量纲负刚度幅值在33附近是一个常数。对于这个值，只是将无量程刚度进行去规范化，将其乘以数EI/L3表1（=EB(T/L)3/12），从而得到任意一根固定优化后得到的恒力区域（下转155页）基于柔顺双稳态零刚度恒力作用平台优化分析◇安徽理工大学机械工程学院张杰刘坤
【参考文献】：
期刊论文
[1]被动式恒力缓冲装置的设计与性能研究[J]. 张春辉,汪玉,杜俭业,温肇东. 振动与冲击. 2015(13)
本文编号：3062824
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