鉸接桿系的機構(gòu)運動研究論文

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1、浙江大學建筑工程學院碩士學位論文鉸接桿系的機構(gòu)運動研究姓名：陶亮申請學位級別：碩士專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導教師：袁行飛20080501浙江大學碩士學位論文鉸接桿系的機構(gòu)運動研究陶亮摘要隨著結(jié)構(gòu)形式的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理論往往不能滿足工程的需要。航天可展結(jié)構(gòu)、攀達穹頂以及索穹頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，對機構(gòu)理論的發(fā)展提出了要求。這些體系的初始形態(tài)往往是可變機構(gòu)，其成型過程也都伴隨著機構(gòu)運動。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理論在這些問題的分析與模擬上存在著缺陷，必須采用機構(gòu)理論才能進行比較準確的計算與模擬。本文在現(xiàn)有機構(gòu)理論的基礎(chǔ)上，對鉸接

2、桿系中的機構(gòu)運動路徑及分岔等問題進行了研究，豐富了現(xiàn)有機構(gòu)運動相關(guān)理論和分析方法?？紤]到一般鉸接桿系在從幾何不穩(wěn)定狀態(tài)到幾何穩(wěn)定狀態(tài)的運動過程中，其彈性變形很小，論文首先研究了不考慮彈性變形的剛性桿系機構(gòu)運動路徑分析方法。該方法從平衡矩陣理論出發(fā)，把機構(gòu)位移分解為模態(tài)組合位移和桿長修正位移，并根據(jù)外力勢能梯度確定機構(gòu)位移模態(tài)的合理組合系數(shù)，從而模擬剛性桿系機構(gòu)在外力作用下的運動路徑。論文進一步分析了考慮彈性變形的機構(gòu)運動分析方法。利用平衡矩陣的廣義逆，求解體系運動過程中的彈性變形，并耦合考慮彈性變形與機構(gòu)位移

3、，得到機構(gòu)運動路徑和桿件內(nèi)力?；谏鲜龇椒?，論文編制了相關(guān)程序，并對攀達穹項頂升過程和簡化的平面索穹頂張拉過程等算例進行了模擬。算例分析結(jié)果表明上述方法是行之有效的。論文還對機構(gòu)運動過程中出現(xiàn)的分岔現(xiàn)象進行了研究?？紤]到機構(gòu)運動分岔與奇異性理論有關(guān)，論文從奇異性理論出發(fā)．利用桿件的協(xié)調(diào)方程，對單自由度機構(gòu)和兩自由度機構(gòu)的運動分岔進行了分析，并提出了通過追蹤運動過程中的雅可比矩陣秩變化來判斷分岔點的方法，從而有效分析了機構(gòu)運動路徑分岔問題。關(guān)鍵詞：機構(gòu)位移，運動路徑。奇異性，分岔，雅可比矩陣Il浙江大學碩士學位

4、論文鉸接桿系的機構(gòu)運動研究陶亮AbstractWitllcontinuousinnovationanddevelopmentofstructuralform．thetraditionalstructuraltheoryisalwaysunabletomeettheneedofengineeringapplication．Theappearanceofnewstructuralforms，suchaSspacedeployablestructures,pantadomesystemsandcabledomest

5、ructuresandSOon，setdemandsonthedevelopmentofmechanismtheory．Duetothefeatureofthesestructuresthatthereafealwaysmechanismmotionintheirformingprocesswiththeirinitialformsofmechanism，thetraditionalstructuraltheoryhaslimitationswhenappliedintheanalysisandsimulat

6、ionontheseproblemsandmechanismtheoryisneededforaccurateanalysisandsimulation．Basedonthecurrentmechanismtheory,thisthesistakesastudy011theissuesofmechanismmotionpathanditsbifurcationofpin—barsystems，whichenrichesthetheoryofmechanismmotionandrelatedanalysisme

7、thod．Consideringthefactthatthereareonlytinyelasticdeformationintheprocessofpin-barmechanismmotionfromgeometricunstablestatetothegeometricstablestate，thethesisfirststudiesthemethodforsimulatingthekinematicpathofrigidpin·barsystemswithoutconsideringelasticdef

8、ormation．Basedontheequilibriummatrixtheory,themechanismdisplacementisdividedintotwoparts，oneofwhichisthecombinedmechanismdisplacementmodelandtheotheristhedisplacementofmemberlengthmodification．Theprope