太原理工大学 可自动转弯,可双向行驶
蠕动式 上海交通大学 模仿昆虫爬行状态实现机器人的行动作业
西安交通大学 移动时利用位移器,机身的固定一口电磁原理对表面的吸附
1.3三文实体建模方法
三文建模方法[8,9]的发展以及虚拟技术的出现,方便了设计和创新,极大的推动了生产的进程。设计人员可以省去一些繁琐的空间尺寸校核,直接从三文的角度出发,通过三文软件仿真分析设计方案是否可行,是否可靠。三文建模理论伴随现代化的发展日趋成熟,许多优秀的建模技术与软件也相继出现,它们不仅功能强大而且使用方法也越来越趋于人性化,深受广大设计人员的喜爱。
随着计算机技术的发展和普及,人们已经从手工绘图变成将设想的零件绘制成立体图形,通过使用CAD软件直接将思文中的实体模型,得到虚拟的三文图形。这种计算机模型形象,具体,方便修改和变换视角,这使得设计变得轻松、简单。
由于计算机技术自身特点,在这类设计软件中,设计人员可以直接操作参数和变量。传统的CAD软件在绘图时候通过给定的尺寸值得到用户设想的形状,一旦绘制错误必须事先删除,使得工作繁琐,另外设计工作一般无法一蹴而就,大多是在原有基础上的改进各个尺寸要素的参数。加入参数化和变量化模块可以使得设计随某些结构改变而自动改变,在装配设计中也可以用来建立装配体的装配关系,同样可以使得其中某个零部件尺寸改变时,其他相关零部件也随之改变,让结构任然符合原有配合关系。显然,参数化、模块化可以减少大量的重复,减轻劳动量。
不仅如此,随着设计的参数化、变量化,我们可以通过改变参数对设计结构进行合理分析,比如对重要零件进行有限元分析。通过加入诸如此类的分析,可以合理找到重要零件的最优化设计,得到最佳截面,达到节省材料、美化设计的目的。
1.4有限元分析发展现状
有限元法[10]是一种现代数值计算方法,需要大量计算,它在现代设计中的广泛应用离不开计算机的快速发展。首次应用是在 50 年代,解决了飞机静、动态特性分析。有限元的计算主要有弹性力学理论和计算数学,与矩阵相关。有限元法把分析对象分成节点处相连的子单元,因此它给出的不是各单元的精确解。由于划分手段不一,分析对象的划分多样,可以用来求解各种几何形状、具有各种复杂边界条件和复杂材料性能的问题。相比之下,虽然大多数实际问题得到的是近似解,随着计算机的发展使得有限元的计算精度不断提高,又因为解决范围大,因而成为工程设计分析者常用软件。
有限元法[11-13]思想最早出现在20世纪40年代。1943年,一位学者在研究扭转问题时,采用分片连续函数,这是离散化思想的雏形。大致10年以后,有限元思想才再次出现。1956 年,Turner、Claugh等人利用三角形单元解决了平面应力问题,结合弹性理论,他们得到了三角单元的特性,并第一次提出了直接刚度法。之后,随着计算机的出现,他们又用有限元法解决了复杂平面弹性问题。随后,1969年,Claugh又深入分析了平面弹性问题后,工程师们开始认识到有限元法的巨大功能。当进入20 世纪 70 年代时,有限元法的处理能力随着电子技术的普及与发展得到了极大的提高,有关有限元的理论也愈加的成熟,其在各方面的应用也被广泛挖掘。这个阶段中,有限元法的主要进展有:从理论上给出单元划分原则,形函数选择;研究了数值计算方法及其附带的误差、收敛性和稳定性问题;出现了各类相关求解软件帮助工程师完成分析作业。
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