针对石油连接器和及其组件高液压试验装置承压能力不足,以及试验装置内腔体积较小的问题,本文提出了仿真和实验验证相结合的方法,设计了高液压试验装置。首先利用三维软件建立高液压试验装置物理模型,并对其进行静力学结构仿真分析;然后结合装置内腔直径和内腔液压,计算出装置所需螺栓的规格和数量;最后对装置开展了50余次210MPa高液压试验,验证了该高液压试验装置的安全性与合理性。

沙漠环境中易出现的极端风载对设备的安全性能提出极高要求,现有高空升降框架的设计主要依靠工程经验,存在用料多、自重大、安全余量高等不足。针对此,采用CREO软件建立高空升降框架的三维实体模型,根据国标规定将风载等效为静载荷,采用ANSYS软件对极端风载作用下高空升降框架力学特性进行仿真计算。结果表明系统与风载不存在共振风险,极限风载作用下系统最大应力幅值为166 MPa。进一步提出设计精细、造价经济的高空升降框架优化设计方案,在极限风载作用下,优化框架静力学计算结果表明优化后系统的最大应力幅值在降低约35%的同时,可实现整体减重约17%。

对单平行四边形和双平行四边形两种构型码垛机器人作了运动学与静力学对比分析。首先建立单平行四边形码垛机器人的D-H连杆坐标系,并推导运动学正解和逆解表达式;接着分析了双平行四边形码垛机器人主平行四边形机构对各轴物理轴角的约束关系;然后在典型位姿下分别分析这两种构型码垛机器人各轴的静平衡力矩;最后通过实例计算和仿真验证,验证了所有分析的正确性。结果表明这两种码垛机器人的运动学算法是一致的,只是轴角的表达形式不同;在典型位姿下,双平行四边形码垛机器人第2轴的静平衡力矩显著小于单平行四边形码垛机器人,但第3轴的静平衡力矩相差不大。

为研究混凝土工程施工质量对地铁轨道受力特性的影响,基于有限元方法建立了无砟轨道静力学模型。模拟列车静荷载作用,对轨枕承轨台与道床板顶面之间相对高差为10~110 mm情况下的轨道力学特性进行了系统性分析。研究结果表明轨枕最大主拉、压应力分别为1.553 MPa和3.037 MPa,道床板最大主拉、压应力分别为0.676 MPa和1.231 MPa,道床板的最大三向应力、最大主应力均小于轨枕,且均不到其1/2;随着相对高差的增大,轨枕最大主拉应力逐渐逼近抗拉设计强度。综合考虑列车静荷载作用下轨枕及道床板的受力特点,轨枕承轨台与道床板的相对高差为约50 mm为宜。

本文针对微机械领域中常用的静电梳微谐振子中存在的静力学问题 ,对其悬臂梁的两种结构——蟹脚型结构和直脚型结构的受力情况作了分析 ,推导出应力和位移的计算方法 ,并对蟹脚型结构的设计进行了优化 ,和国外文献进行了相比 ,它们更符合实际情况

基于Hoff型夹层板理论，推导了夹层板广义的应力应变关系式，得到了等效板的弹性常数，从而建立了考虑表层抗弯刚度的夹层板静力学等效模型．通过理论分析和计算，研究了夹层板的参数对这种等效精度的影响，并给出了这种等效分析方法的适用范围．研究表明，利用等效分析方法对Hoff型夹层板进行静力分析可在一定范围内可达到满意的精度．

用SolidWorks软件建立了焊接机器人的三维实体模型和虚拟样机模型，并在SolidWorks平台下，用Solid Works Simulation实现静力学仿真，仿真得出结构的应力、位移、应变情况；用SolidWorks Motion实现机器人的运动学仿真，得出机器人各关节运动的角位移、角速度、角加速度曲线。最后对仿真的结果进行分析，为焊接机器人的机构设计提供数值依据，以更好地改进机器人的机构设计。

针对耦合型4UPS/UPR少自由度并联机构,分析了其自由度及耦合运动特性,给出了其旋量形式的一、二阶影响系数。借助于虚功原理及旋量形式的一、二阶影响系数,推导了4UPS/UPR并联机构,包括外力、重力及非广义关节驱动力的静力学方程。通过对静力学方程微分,建立了机构完整的柔度模型;并以此为基础推导了其方向刚度模型,给出了方向刚度极值存在的必要条件。分析了机构位姿、铰链点尺度参数及坐标系选择对方向刚度特性的影响;并给出了相应的数值算例进行验证。

冲压机械手的性能对工作效率有着至关重要的影响,为了验证机械手性能是否能够满足使用要求,对机械手机身进行了有限元分析。利用有限元分析软件ANSYS Workbench对机械手的机身进行了静力学和模态分析。通过有限元分析,得到机身在极限工况下的等效应力云图和变形云图以及机身的前6阶固有频率和振型,机身受到的最大应力为39.4MPa,最大变形为0.4mm。结果表明,机身的静强度和刚度满足使用要求,并且在使用过程中不会发生共振。

针对折臂式自行走高空作业平台折叠臂结构的强度校核问题,分别运用虚位移原理中的几何法和坐标法,以及传统静力学方法对折叠臂液压缸推力进行了分析,推导出了3组折叠臂液压缸推力表达式。将某型号折臂式自行走高空作业平台的结构参数代入3组推力计算表达式中,利用Matlab软件绘制出了折叠臂液压缸推力随变幅角度γ的变化曲线图,并对3种方法得到的曲线进行了对比分析。研究结果表明:3种方法计算的结果最大偏差在2%以内,验证了结果的准确性;上述方法可推广到其他折臂式自行走高空作业平台的分析中,并为此类高空作业平台的结构优化设计提供了理论依据。