带旋转自由度的精化非协调平面四边形等参元 被引量：29

1

作者 陈万吉 李勇东 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1993年第1期22-29,共8页

对于C^1类不协调元文[1]提出了一种精比直接刚度法。本文进一步将其应用到C^0类问题,建立一种带旋转自由度的不协调平面四边形单元,其协调部分是用人Allman插值法建立的单元函数,不协调部分用了四个内部自由度。该单元能保证通过分片试... 对于C^1类不协调元文[1]提出了一种精比直接刚度法。本文进一步将其应用到C^0类问题,建立一种带旋转自由度的不协调平面四边形单元,其协调部分是用人Allman插值法建立的单元函数,不协调部分用了四个内部自由度。该单元能保证通过分片试验,保持了单变量有限元列式简单、性能可靠(无多余零能模式及坐标不变性)等长处,同时,还具备多变量有限元(杂交/拟协调元)高精度的优点。算例表明,本文提出的单元收敛、可靠、高精度且高效率。 展开更多

关键词 旋转自由度 不协调元 精化直接刚度

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凿岩机械臂逆运动学解流形分析及优化

2

作者 张道德 何嘉懿 王君明 《机床与液压》 北大核心 2024年第21期28-34,51,共8页

针对一款位姿强耦合的七自由度凿岩机械臂,提出一种基于旋量理论和微分流形理论的逆运动学求解算法。利用Paden-Kahan子问题和几何法得到该冗余机械臂的全部逆解。由于冗余关节的存在,通过末端执行器所需位姿进行求解可以得到无穷组关... 针对一款位姿强耦合的七自由度凿岩机械臂,提出一种基于旋量理论和微分流形理论的逆运动学求解算法。利用Paden-Kahan子问题和几何法得到该冗余机械臂的全部逆解。由于冗余关节的存在,通过末端执行器所需位姿进行求解可以得到无穷组关节逆解,其呈现出光滑流形结构,根据自运动流形的特点,将其分别映射到位置关节空间和姿态关节空间。随后根据实际作业需要,建立多目标优化泛函,对机械臂的解空间进行优化,得到优化解流形。最后针对优化解流形的一组关节逆解进行五次多项式轨迹规划。结果表明:选取的最优解使凿岩机械臂在整个定位过程中运动稳定,位姿误差较小,从而验证了逆运动学解法和优化流形的正确性。 展开更多

关键词 凿岩机器人 冗余自由度 Paden-Kahan子问题 运动学逆解 流形

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超协调元

3

作者 傅向荣 王钰 +2 位作者 赵阳 陈璞 孙树立 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期7-14,共8页

该文提出一类超协调的单元理论。不同于在普通协调元中采用的线位移协调插值格式,超协调元的单元插值函数首先引入转角自由度等线位移导数的高阶协调假设,并通过积分推导,进而获得超协调的线位移模型。基于超协调元理论,该文构造了一类... 该文提出一类超协调的单元理论。不同于在普通协调元中采用的线位移协调插值格式,超协调元的单元插值函数首先引入转角自由度等线位移导数的高阶协调假设,并通过积分推导,进而获得超协调的线位移模型。基于超协调元理论,该文构造了一类新型的三结点三角形平板壳元SCT。数值算例表明:与其他类型单元相比,基于超协调元理论的单元具有计算精度高和计算效率好的优势。该文所提出单元理论构造简单,超协调元理论可以成为构造高性能数值算法的一种新的通用理论。 展开更多

关键词 超协调理论 壳单元 转角自由度 有限单元法 高阶分片检验

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一种对网格凹凸畸变不敏感的高应力精度4结点带旋转自由度平面杂交应力函数单元 被引量：3

4

作者 岑松 周明珏 +1 位作者 傅向荣 周国华 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期156-163,共8页

论文给出一种简单的高性能带旋转自由度4结点四边形平面单元.该单元的理论基础与卞学鐄先生首个杂交应力元相似,也从最小余能原理出发,无需单元内部位移场.但是应力场试函数采用Ariy应力函数的基本解析解(基于直角坐标的多项式),并强调... 论文给出一种简单的高性能带旋转自由度4结点四边形平面单元.该单元的理论基础与卞学鐄先生首个杂交应力元相似,也从最小余能原理出发,无需单元内部位移场.但是应力场试函数采用Ariy应力函数的基本解析解(基于直角坐标的多项式),并强调其对坐标的对称和完备性.这样假设的应力场可以同时满足平衡和协调方程,因而更加合理.而单元边界位移则采用著名的Allman模式(采用局部坐标),即考虑结点转动自由度的二次协调位移.与其他同类单元相比,本文单元对位移和应力展现出更高的精度,特别是应力解答尤其突出.更有趣的是,单元对网格畸变非常不敏感,即使单元退化为三角形和凹四边形,仍然能保持较高的计算精度.此外,单元没有方向依赖性等缺点. 展开更多

关键词 有限元 杂交应力函数单元 转动自由度 基本解 网格畸变

原文传递

带旋转自由度的精化平面三角形单元

5

作者 张立洲 《辽宁工学院学报》 1999年第2期10-14,共5页

由单元间弱连续条件建立了带调整参数的常应变矩阵，改进了带旋转自由度的平面三角形单元（Ａｌｍａｎ单元）。算例表明改进的单元通过分片检验且具有较高精度。

关键词 旋转自由度 协调元 收敛性 平面三角形单元

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一种通用单元用于板壳问题的弹塑性分析 被引量：2

6

作者 邵国建 卓家寿 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1997年第5期34-40,共7页

讨论一种通用有效的平板壳元用于板壳问题的弹塑性分析，单元中每个结点有六个自由度，此种单元由基于Ｍｉｎｄｌｉｎ板理论的平板弯曲单元与带有平面内转动自由度的平面膜单元组成．沿单元厚度方向采用分层方法进行弹塑性分析，算例结... 讨论一种通用有效的平板壳元用于板壳问题的弹塑性分析，单元中每个结点有六个自由度，此种单元由基于Ｍｉｎｄｌｉｎ板理论的平板弯曲单元与带有平面内转动自由度的平面膜单元组成．沿单元厚度方向采用分层方法进行弹塑性分析，算例结果表明本文方法合理、可行． 展开更多

关键词 板壳单元 弹塑性 薄壳结构 建筑结构

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基于带面内转角自由度四节点平板壳单元的板壳非线性分析 被引量：1

7

作者 文颖 戴公连 曾庆元 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1525-1531,共7页

针对矩形平板壳单元在工程结构,例如大跨度桥梁数值分析实践中的广泛应用,采用具有给定位移模式的纵、横向离散条带描述单元整体位移场。该位移场由2个部分构成,即单元中面膜位移和横向挠曲变位,其中面内位移由包含节点转角自由度在内... 针对矩形平板壳单元在工程结构,例如大跨度桥梁数值分析实践中的广泛应用,采用具有给定位移模式的纵、横向离散条带描述单元整体位移场。该位移场由2个部分构成,即单元中面膜位移和横向挠曲变位,其中面内位移由包含节点转角自由度在内的节点位移参数沿纵、横向条带顺次插值得到,而横向变位表示为双3次Hermite多项式乘积形式。单元模型确保位移及应变分量在单元内部和相邻单元之间连续,物理概念明确,提高分析精度与可靠性。通过选取受弯方形薄板弹塑性分析及圆柱壳体大变形、大转动2个经典算例,发现本文计算结果与经典解析解以及其他数值解十分接近。提出的板壳单元位移模型可以有效地解决复杂板式结构稳定极限承载力分析问题。 展开更多

关键词 面内转角自由度 4节点板壳单元 离散条带 材料非线性 几何非线性

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含一个无外力圆柱面带转动的三维杂交应力元 被引量：1

8

作者 王安平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期105-113,共9页

根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆柱表面及结点含转动自由度的8结点新型三维杂交应力元.单元边界位移场选择二次位移插值函数,且与相邻元协调;单元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程及圆柱面上无外力边界条件.... 根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆柱表面及结点含转动自由度的8结点新型三维杂交应力元.单元边界位移场选择二次位移插值函数,且与相邻元协调;单元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程及圆柱面上无外力边界条件.数值算例表明,这种特殊杂交应力元在相当粗的网格下即能十分准确地分析圆弧形槽口附近及曲梁的三维(及二维)的孔边应力分布. 展开更多

关键词 杂交应力元 转动自由度 槽孔 应力场 应力分布

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具有一个无外力圆弧边含转动自由度的杂交应力元 被引量：1

9

作者 王安平 田宗漱 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 2007年第1期25-33,共9页

根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆弧边,且结点含转动自由度的4结点杂交应力膜元.该元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程,及圆弧边的无外力边界条件;边界位移与相邻元协调.数值算例表明,这类特殊杂交应力元,可... 根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆弧边,且结点含转动自由度的4结点杂交应力膜元.该元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程,及圆弧边的无外力边界条件;边界位移与相邻元协调.数值算例表明,这类特殊杂交应力元,可有效地分析具有圆形槽孔及倒圆角槽孔板的应力分布. 展开更多

关键词 特殊杂交应力元 转动自由度 应力集中

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一种新的含转角自由度的四节点杂交元

10

作者 周云 聂玉峰 袁占斌 《航空计算技术》 2006年第1期86-89,122,共5页

基于组合杂交变分原理,使用含转角自由度的位移插值和CH(0-1)元应力模式,得到CHD(0-1)单元。它既满足杂交方法所要求的inf-sup条件,又有较高的位移、应力精度;和普通的八节点二次单元相比计算花费少;对单元几何形状不敏感;能很好地模拟... 基于组合杂交变分原理,使用含转角自由度的位移插值和CH(0-1)元应力模式,得到CHD(0-1)单元。它既满足杂交方法所要求的inf-sup条件,又有较高的位移、应力精度;和普通的八节点二次单元相比计算花费少;对单元几何形状不敏感;能很好地模拟弯曲变形。数值试验结果支持了本文结论。 展开更多

关键词 组合杂交变分原理 转角自由度 能量协调 四边形单元

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一种含Allman型转角自由度的杂交元

11

作者 魏艳红 王雪琴 周云 《渭南师范学院学报》 2008年第5期16-17,35,共3页

基于组合杂交变分原理,使用单元内部位移提高含转角自由度的插值阶次,并由此优化线性应力,得到CHDB单元.它既满足杂交方法所要求的inf-sup条件,又有较高的位移、应力精度;和普通的八节点二次单元相比计算花费少;对单元几何形状不敏感;... 基于组合杂交变分原理,使用单元内部位移提高含转角自由度的插值阶次,并由此优化线性应力,得到CHDB单元.它既满足杂交方法所要求的inf-sup条件,又有较高的位移、应力精度;和普通的八节点二次单元相比计算花费少;对单元几何形状不敏感;能很好地模拟弯曲变形;克服Poisson Locking. 展开更多

关键词 组合杂交变分原理 转角自由度 能量协调

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基于解析试函数三角形带旋转自由度膜元的显式格式研究

12

作者 葛丽娜 傅向荣 +1 位作者 宋孟燕 田歌 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期191-194,共4页

三角形单元是有限元分析中常用的单元.在平面单元内引入结点转动自由度,可以提高单元位移场的阶次,在不增加单元结点的前提下提高单元性能.论文利用问题基本解析解作为试函数来构造带旋转自由度的三角形单元ATF-R3H,采用了杂交应力函数... 三角形单元是有限元分析中常用的单元.在平面单元内引入结点转动自由度,可以提高单元位移场的阶次,在不增加单元结点的前提下提高单元性能.论文利用问题基本解析解作为试函数来构造带旋转自由度的三角形单元ATF-R3H,采用了杂交应力函数单元模式,确保了单元优良的抗畸变性能和较高应力计算精度.论文利用直角坐标与三角形面积坐标的线性关系,以及面积坐标幂函数在三角形域内和边界上的积分公式,直接给出单元刚度矩阵的显式表达式,从而避免了大量数值积分,提高了计算效率.数值算例表明,显式格式的ATF-R3H单元具有良好的性能. 展开更多

关键词 转角自由度 解析试函数 杂交应力函数单元 显式格式 抗畸变

原文传递

八自由度凿岩台车钻臂运动学分析 被引量：1

13

作者 燕盈萍 刘翔 +3 位作者 魏波 彭学军 汤宇 鲁新 《现代制造技术与装备》 2023年第6期35-38,共4页

为研究八自由度凿岩台车钻臂的运动特性,采用改进型D-H参数(Modified Denavit-Hartenberg,MDH)法建立八自由度凿岩台车钻臂的运动学理论模型,推导其机械臂末端的位姿,运用MATLAB软件建立八自由度凿岩台车钻臂的运动学仿真模型,仿真研究... 为研究八自由度凿岩台车钻臂的运动特性,采用改进型D-H参数(Modified Denavit-Hartenberg,MDH)法建立八自由度凿岩台车钻臂的运动学理论模型,推导其机械臂末端的位姿,运用MATLAB软件建立八自由度凿岩台车钻臂的运动学仿真模型,仿真研究机械臂在关节空间中的轨迹规划,得到机械臂各关节的位移、速度和加速度随时间的变化规律,采用蒙特卡洛法求解机械臂的工作空间绘制工作空间的云图,为后续机械臂的运动控制提供依据。 展开更多

关键词 凿岩台车钻臂 八自由度 D-H运动学建模 MATLAB仿真

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冗余混联式钻铆机床姿态调整轨迹优化 被引量：2

14

作者 潘国威 陈文亮 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第21期2571-2576,2589,共7页

针对混联式自动钻铆机床因冗余自由度导致钻铆姿态多样化的问题,提出了一种基于动态规划的姿态调整轨迹优化方法,该方法通过离散化钻铆点姿态的可行解空间来构建姿态调整轨迹的全连接层模型,采用动态规划方法计算姿态调整的最优轨迹。... 针对混联式自动钻铆机床因冗余自由度导致钻铆姿态多样化的问题,提出了一种基于动态规划的姿态调整轨迹优化方法,该方法通过离散化钻铆点姿态的可行解空间来构建姿态调整轨迹的全连接层模型,采用动态规划方法计算姿态调整的最优轨迹。分析了钻铆过程中的冗余自由度,基于旋量方法给出了逆运动学解。阐述了壁板钻铆姿态调整轨迹优化原理,以系统能量消耗最小为优化目标,给出了笛卡儿空间姿态调整最优轨迹,将其映射到关节空间进行关节运动轨迹光顺。实验验证表明所提方法有效,可提高飞机壁板钻铆效率。 展开更多

关键词 自动钻铆机床 冗余自由度 姿态优化 动态规划 飞机装配

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