铰接杆系机构的运动形态研究

《铰接杆系机构的运动形态研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、Y’1051204洳≯冉～硕士学位论文⑧(国家自然科学基金资助项目50578139)浙江大学结构工程硕士学位论文铰接杆系机构的运动形态研究摘要现代结构设计中，面临越来越多的机构分析问题。以张力结构、开启结构为代表的一些新型空间结构体系实际上就属于传统意义上的机构系统，同时机构运动原理也时常在大型结构的施工方法中采用。机构的运动形态解析是机构设计的重要内容。本文以单机构位移模态的铰接杆件体系为研究对象，重点讨论杆件体系的可动性、机构运动路径数值跟踪策略和运动分岔等三方面问题。论文首先从结构稳定的能量准则入手，对铰接杆件体系的机动特性和几何稳定性进行了

2、系统的理论诠释。指出常规的铰接杆系的机动特性分析实际上是一类特殊的结构稳定性判别问题，Maxwell准则和平衡矩阵准则均是系统势能二阶变分正定性条件的退化解。文中还详细分析了铰接杆件体系协调矩阵的构成，回顾了协调矩阵的奇异值分解方法，并对协调矩阵的四个子空间向量的物理意义进行了详细说明。论文指出，Maxwell准则与平衡矩阵准则对于杆系机构可动性的判别并不完善，其主要原因是这两类准则均是系统势能二阶变分特性的反应。论文从能量准则的角度，分析了一类奇异杆件体系——无穷小机构的可动性条件，发现这类体系的可动性必须通过系统势能的更高阶变分的正定性来判定。

3、文中阐明了协调方程是杆系机构运动形态的控制方程，其运动路径的求解可以充分利用体系机构位移模态的物理特性。进而，文中提出了一套杆系机构运动路径数值跟踪的策略，并推导7相关迭代公式。通过算例分析，说明了该求解策略的正确性．论文指出，杆系机构运动路径的分岔在数学上为体系协调方程对应于其形状变量的多解问题。根据矩阵理论，该多解问题又反映在平衡矩阵非零奇异值数量的变化上。在运动路径的数值求解过程中，文中采用跟踪平衡矩阵最小奇异值的数值变化规律来准确定位机构的运动分岔点。算例分析表明，该方法是行之有效的。论文还编制了单机构位移模态杆系机构运动路径跟踪和寻找分岔

4、点的程序。利用该程序，对两个单机构位移模态算例的运动路径进行数值跟踪。此外还进行了误差分析，指出误差来源主要为求解杆件伸长量的累积误差以及分岔点数值确定时产生的误差等。以初始态杆件原长来计算伸长量以及控制分岔点附近的收敛容差大小是减小计算误差的有效措施。关键词：机构可动性运动路径能量准则分岔平衡形态浙江大学结构工程硕士学位论文STUDIESONTHEKINEMATlCMORPHOLOGYOFPIN．BARMECHANlSMSAbstractTherearemoreandmoremechanismanalysisinmodernstructurede

5、signing．Manykindsofnewtypespatialstructuressuchastensegrityanddeployablestnlcturesareclassifiedtotraditionalmechanisms．Atthesametime，duringtheconstructionofsomelarge—scalestructures，theprincipleofmechanicalmotionarcwidelyused．Theanalysisofkinematicsmorphologyisveryimportantint

6、heresearchofmechanism．Thispapertakessinger-mechanism·modepin·barsystemasexample，andpaysattentiontothemovabilityofpin-barsystem．mestrategytotrackthekinematicpathsandbifurcationpoints．Thepapersetsaviewtotheenergycriteriaofstability,andinstructedthemovablecharactersandgeometrical

7、stabilityofpin-barsystems．Thenthepaperpointsoutthattraditionalanalysisofmovablecharactersisaspecialkindofstabilityanalysis．Actually,theMaxwellCodeandbalancematrixcriteriaaredegeneratesolutionsdeducedfromthepositivedefiniteofsecond．．orclervariationofsystempotentialenergyT1lepap

8、errecallstheconstitutesofpin-barequilibriummatrixparticularly