軟體機(jī)器人由于其動作靈活、形態(tài)多變和適用性強(qiáng)等特征,已成為目前機(jī)器人發(fā)展的研究熱點(diǎn)。應(yīng)用于軟體機(jī)器人的驅(qū)動主要采用復(fù)合結(jié)構(gòu),通過強(qiáng)度較大的驅(qū)動材料和柔性介質(zhì)材料進(jìn)行耦合,從而形成軟硬結(jié)合的復(fù)合柔性結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有的大變形特征使得傳統(tǒng)的有限元建模方法難以對其運(yùn)動和變形進(jìn)行精確描述;同時考慮壓電驅(qū)動器的存在,多單元耦合也給復(fù)合柔性結(jié)構(gòu)的建模帶來一定的難度。因此,建立精確的大柔性復(fù)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型對其運(yùn)動控制及動力學(xué)特性分析具有重要意義。本文基于絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法和單元變形協(xié)調(diào)條件,考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性及材料非線性特征,建立了具有高階幾何連續(xù)性的復(fù)合柔性結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型;引入壓電材料驅(qū)動器,研究在壓電驅(qū)動作用下不同參數(shù)及驅(qū)動分布方式對復(fù)合柔性結(jié)構(gòu)靜力學(xué)和動力學(xué)特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果為柔性驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制及驅(qū)動設(shè)計(jì)提供指導(dǎo),對提高其運(yùn)動精度有著重要意義。主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分:（1）基于絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的復(fù)合柔性結(jié)構(gòu)動力學(xué)建�；诮^對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法和單元接觸界面的變形協(xié)調(diào)條件,建立了具有C¹連續(xù)性的大柔性梁板耦合單元模型;基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論,將Mooney-Rivlin超... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 軟體機(jī)器人柔性驅(qū)動結(jié)構(gòu)建模研究
        1.2.2 絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)建模方法
        1.2.3 超彈性材料本構(gòu)模型的研究及應(yīng)用
        1.2.4 壓電材料驅(qū)動器研究及應(yīng)用
        1.2.5 復(fù)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模研究
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 基于絕對節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的壓電驅(qū)動復(fù)合結(jié)構(gòu)建模
    2.1 ANCF柔性單元模型
        2.1.1 三維四節(jié)點(diǎn)板單元變形描述
        2.1.2 三維兩節(jié)點(diǎn)梁單元變形描述
    2.2 梁板耦合單元模型
        2.2.1 梁板單元接觸界面變形協(xié)調(diào)條件
        2.2.2 梁板單元節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣
    2.3 柔性單元剛度矩陣
        2.3.1 單元應(yīng)變與應(yīng)力
        2.3.2 單元廣義彈性力及剛度矩陣
    2.4 基于Mooney-Rivlin超彈性模型的單元廣義彈性力
    2.5 基于壓電材料本構(gòu)方程的廣義彈性力及電場作用力
    2.6 壓電驅(qū)動復(fù)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程
        2.6.1 復(fù)合結(jié)構(gòu)單元質(zhì)量矩陣
        2.6.2 復(fù)合結(jié)構(gòu)單元動力學(xué)方程
        2.6.3 多單元系統(tǒng)動力學(xué)方程
    2.7 本章小結(jié)
第三章 不同參數(shù)下壓電驅(qū)動復(fù)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性研究
    3.1 壓電驅(qū)動下復(fù)合結(jié)構(gòu)靜力學(xué)特性
        3.1.1 不同電壓參數(shù)對復(fù)合結(jié)構(gòu)靜力學(xué)特性影響
        3.1.2 不同材料參數(shù)對復(fù)合結(jié)構(gòu)靜力學(xué)特性影響
    3.2 不同電壓參數(shù)下復(fù)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性研究
        3.2.1 不同電壓參數(shù)對復(fù)合板結(jié)構(gòu)末端振動規(guī)律的影響
        3.2.2 不同電壓參數(shù)對復(fù)合板結(jié)構(gòu)末端形態(tài)的影響
    3.3 不同材料參數(shù)下復(fù)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性研究
        3.3.1 不同材料參數(shù)對復(fù)合板結(jié)構(gòu)末端振動規(guī)律的影響
        3.3.2 不同材料參數(shù)對復(fù)合板結(jié)構(gòu)末端形態(tài)的影響
    3.4 不同能量補(bǔ)償系數(shù)下超彈性復(fù)合板結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性研究
        3.4.1 不同能量補(bǔ)償系數(shù)對超彈性復(fù)合板結(jié)構(gòu)末端振動規(guī)律的影響
        3.4.2 不同能量補(bǔ)償系數(shù)對超彈性復(fù)合板結(jié)構(gòu)末端形態(tài)的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 壓電驅(qū)動分布方式對復(fù)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性影響研究
    4.1 雙壓電驅(qū)動梁復(fù)合結(jié)構(gòu)模型
        4.1.1 含雙壓電驅(qū)動梁的復(fù)合結(jié)構(gòu)建模
        4.1.2 雙壓電驅(qū)動梁復(fù)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程
    4.2 不同驅(qū)動梁分布方式下Hookean線彈性板動力學(xué)特性
        4.2.1 驅(qū)動分布方式對復(fù)合板結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的影響
        4.2.2 雙驅(qū)動與單驅(qū)動復(fù)合板結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性對比分析
    4.3 不同驅(qū)動梁分布方式下M-R超彈性板動力學(xué)特性
        4.3.1 驅(qū)動分布方式對復(fù)合板結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的影響
        4.3.2 雙驅(qū)動與單驅(qū)動復(fù)合板結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性對比分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 主要研究結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于有限元法的壓電換能器的仿真與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]. 張智.吉林大學(xué) 2012
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[3]壓電陶瓷（PZT）特性的分析及實(shí)驗(yàn)測試[D]. 劉欣.昆明理工大學(xué) 2007



本文編號：3222280