多形状面形发生装置研究

摘要

非视觉动态面形检测和可视化技术是曲面重建技术发展的一个新领域，可望应用于大柔性大型薄壳或板状结构健康实时检测和监测，而这类问题目前尚未得到很好的解决。本硕士论文主要进行面形发生装置系统的总体设计、系统机械和控制部分各模块的研究设计以及系统试验等方面的工作。 本论文首先简要介绍了各类振动源、振动设备以及多点成形技术的国内外现状，并将各自的主要功能与动态面形检测实验的要求进行对比，得出了现有各类设备应用于本项目实验有较多不足的结论。第二章分析了多形状面形发生装置系统的概念并阐述了系统的工作原理，通过对模拟对象的分析，得到了系统设计指标和总体结构。第三章对模拟对象振动特征作了进一步分析，建立了二维振型目标函数，将目标函数和挠度方程相结合提取出控制点，得出了整个系统控制点布置方案。第四章着重针对机械系统中各重要机构进行了设计研究，包括：驱动机构设计、电机选择以及建立位移补偿模型设计符合模型的连接机构。第五章基于有限元理论，对装置机械系统的动态特性进行了分析，从理论上验证了系统具有良好的动态特性，满足设计要求。第六章是系统的控制部分和实验，控制部分论述了控制系统总体框架，根据系统要求合理选择了控制器，设计了在线调试模块、键盘和显示模块以及位移量测量模块的电路图；通过动态特性检测实验和曲面成形实验，验证了本系统达到预定指标。最后，介绍了本硕士论文的研究结果和创新点，提出了今后研究的方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 引言

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究意义和背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 各类激振源

1.2.2 多点成形技术

1.3 课题的主要研究内容

1.4 本章小结

第二章振动系统方案设计与研究

2.1 引言

2.2 模拟对象的特征和环境分析

2.2.1 太阳能帆板的特征分析

2.2.2 大面积薄板振型分析

2.3 系统方案设计

2.3.1 系统总体结构和工作原理

2.3.2 设计指标以及选材

2.4 本章小结

第三章控制点布置的研究

3.1 引言

3.2 梁结构控制点研究

3.2.1 确定目标函数

3.2.2 提取主要控制点

3.2.3 辅助控制点的提取方法

3.2.4 提取辅助控制点

3.3 薄板控制点的探讨

3.4 本章小结

第四章 多形状面形发生装置机械系统设计

4.1 总体结构设计

4.2 驱动机构设计

4.2.1 引言

4.2.2 驱动机构设计

4.2.3 静力分析

4.3 连接机构设计

4.3.1 模型分析

4.3.2 机构设计

4.4 本章小结

第五章面形发生装置模态分析

5.1 引言

5.2 Pro/M软件简介和一般求解过程

5.3 模态分析理论和有限元法

5.3.1 模态分析理论

5.3.2 有限元分析理论

5.4 基于Pro/M的面形发生装置模态分析

5.4.1 建立有限元分析模型

5.4.2 实验台模型求解

5.4.3 结果分析

5.5 本章小结

第六章控制系统与实验研究

6.1 引言

6.2 控制系统总体框架

6.3 硬件系统组成

6.3.1 控制器选择

6.3.2 在线调试模块

6.3.3 键盘和显示模块

6.3.4 位移量测量模块

6.4 多形状面形发生装置系统实验

6.4.1 实验步骤

6.4.2 实验结果分析

6.5 本章小结

第七章总结展望

7.1 主要研究进展

7.2 本项目的特色及创新点

7.3 今后的研究和改进方向

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利

致谢