多自由度微位移工作台仿真的研究

摘要

该文通过先进的计算机辅助工程软件(CAD/CAE)探讨了柔性铰链参数的设计,从统计学原理运用正交试验表和回归理论导出了柔性铰链设计参数的数学模型.还运用人工神经网络的方法建立了精度更高的模型并且验证了回归分析的数学模型.该文对多自由度微位移工作台进行了系统仿真的研究,分析了微位移工作台静、动态特性.应用ANSYS软件建立了工作台静、动态特性的分析模型,并分析了工作台的位移、应力以及振动的固有频率和振型,而且还应用正交试验表安排参数全面分析了结构参数对微位移工作台的静、动态特性的影响,并用逐步回归分析方法对数值计算结果进行回归,获得了微动工作台的最优回归方程,同时建立了人工神经网络模型并对回归模型进行了验证.为了对多自由度微位移工作台仿真结果进行实验验证,我们采用电火花线切割加工方法加工了样机,并研制了一套力与位移的测试装置,测试结果验证了仿真结果,同时也说明这套测试装置是可行的.

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2国外微位移研究概况

1.3国内的研究状况

1.4本文主要研究内容及安排

第二章有限元建模及分析

2.1 ANSYS概述

2.1.1有限元法的基本构架

2.1.2 ANSYS架构

2.2有限元实体模型的建立

2.2.1实体模型的建立方法

2.2.2群组命令

2.2.3用体素创建ANSYS对象

2.2.4布尔操作

2.3网格划分

2.3.1区分实体模型和有限元模型

2.3.2网格化的步骤

2.3.3元素形状定义

2.3.4网格划分工具

2.4实体模型的外力

2.5单自由度微位移机构ANSYS模型的实现

2.6多自由度微位移机构ANSYS模型的实现

2.7本章小结

第三章正交试验和逐步回归分析

3.1正交试验

3.2回归分析

3.2.1回归分析基本概念

3.2.2多元线性回归方程的求法

3.2.3逐步回归的计算步骤

3.3逐步回归分析采用的函数形态

3.4本章小结

第四章神经网络在设计中的应用

4.1人工神经网络简介

4.2人工神经网络的基本结构与模型

4.3神经网络模型结构的选取

4.4本系统采用的神经网络结构的优化设计

4.5本论文神经网络模型的实现

4.5.1针对单自由度微位移机构设计前向级联的BP网络系统

4.5.2单自由度微位移机构网络的优化设计

4.6本章小结

第五章柔性铰链的研究

5.1引言

5.2有限元建模分析

5.3单自由度微位移机构位移量的逐步回归分析

5.4单自由度微位移机构最大应力的逐步回归分析

5.5采用神经网络建模并和逐步回归分析建模进行比较

5.6实验验证

5.7小结

第六章多自由度微位移工作台的研究

6.1引言

6.2柔性铰链理论分析

6.3有限元仿真分析

6.3.1工作台静态特性分析

6.3.2工作台动态特性分析

6.4正交试验设计

6.4.1工作台平动机构

6.4.2工作台转动机构

6.5多自由度微位移工作台的数学建模和分析

6.5.1工作台平动机构的数学建模和分析

6.5.2工作台转动机构的数学模型和分析

6.6多自由度微位移工作台的人工神经网络模型

6.6.1工作台平动机构的人工神经网络模型

6.6.2工作台转动机构的人工神经网络模型

6.7实验验证

6.8本章小结

第七章微位移工作台力学性能和驱动器的性能测试

7.1微位移机构的测试

7.2 WTDS驱动器的性能测试

7.3本章小结

第八章结束语

参考文献

个人论文