摘要：利用卡氏定理推导了航空发动机轴间径向-端面接触式密封环上三种作用力(切口处端头切向作用力、距切口90°位置的直径方向作用力和整个圆周弧长上的均布载荷)及其引起的端头位移。研究发现,径向-端面接触式密封环安装后单位周长弹力与直径方向弹力的关系与文献给出的计算方法有差异,主要原因是航空发动机轴间径向-密封环所用材料为碳石墨,其弹性模量较低,较小的端头切向作用力也可引起较大的端头位移。为此,在加工、装配、分解检查过程中,应避免使用压缩空气吹除轴间径向-端面密封环表面的磨损碎屑以及其他异物。

摘要：在卡氏定理的基础上，将求解给定位置变形的卡氏定理延拓至求解未定位置最大变形的极值定理。进而给出确定最大变形的公式。为工程结构的刚度设计提供了依据。

摘要：研究设计了用于压电尺蠖驱动器中间驱动机构的桥式直接耦合柔性机构,建立了该柔性机构的简化模型.利用卡氏定理推导了刚度方程,将柔性机构简化为单自由度弹簧质点系统,得到固有频率.通过实验测试了该柔性机构的刚度和固有频率,并分别与有限元法和解析法的结果进行对比分析.结果表明:刚度和固有频率的解析解误差分别为5.5%和14.1%,有限元解的误差分别为7.7%和10.1%,验证了解析解和有限元解的正确性.为了方便初始设计阶段的参数优化设计,利用有限元方法研究了该柔性机构各几何参数对机构静动态特性的影响.给出了一种简单有效的优化设计方法,通过改变该柔性机构的几何参数对其静动态特性进行优化.

摘要：在微位移定位平台设计中,为充分利用桥式机构放大比高的优势,同时使其具有较高的定位精度,在桥式机构的基础上引入了运动导向机构,设计了一种改进型的柔顺微位移定位平台.根据材料力学原理和卡氏定理,推导了该定位平台的放大倍数和固有频率表达式.然后通过有限元软件,对微定位平台的放大倍数和固有频率进行仿真,并与理论计算结果进行了分析对比.最后搭建了微定位实验系统来测试所设计的平台的性能.实验结果表明:该改进型平台的放大比为6.4,固有频率为345.0 Hz.理论模型与有限元仿真得到的放大倍数和固有频率的相对误差分别为2.9%和3.6%,与实验测得的放大比和固有频率的相对误差分别为6.7%和6.8%.实验结果验证了理论模型的正确性.

摘要：以结构力学中卡氏第二定理为理论基础,通过引入恰当的积分变量,建立了计算一般单边柔性铰链柔度性能的统一数学模型,并用推导的解析式计算了单边直圆、单边抛物线和单边正割曲线形柔性铰链的柔度性能,利用有限元方法对柔性铰链的柔度解析式进行校验,结果表明有限元与封闭形式近似解的相对误差小于9%,通过定义柔度比函数,分析了柔性铰链结构参数对其柔度性能的影响关系,并比较了这几种柔性铰链的柔度性能,为柔性铰链的工程设计提供了理论依据。

摘要：以弹性材料单晶硅为结构材料,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1 g～30 g)微惯性开关.根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导得到了惯性开关闭合阈值的计算公式,其计数结果与ANSYS有限元分析结果的相对误差小于3%.为提高低g值微惯性开关的环境适应能力,提出双触点和低频弹簧-质量的结构设计方案.为提高结构尺寸的加工精度,提出基于双埋层SOI的低g值微惯性开关加工工艺方案.采用KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备,划片后芯片尺寸为7mm×7mm×1.3mm.经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值为6.45 g,具有优于±0.5 g的闭合精度.通过随机振动和高温等环境试验后,2只微惯性开关样品闭合阈值的变化量小于0.5 g,表明微惯性开关具有较好的环境适应能力和机械性能.

摘要：针对低g值微惯性开关对微弹簧的系统刚度达到(0.1~10)N/m数量级的要求,设计了一种阿基米德平面螺旋梁结构的微惯性开关。根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导了阿基米德平面螺旋梁的弹性系数计算公式,并与ANSYS有限元仿真分析结果进行了对比。基于推导的弹性系数计算公式设计了一种三根阿基米德平面螺旋梁支撑的动作阈值5.5gn的微惯性开关,并采用SOI硅片以及玻璃-硅-玻璃键合技术进行了加工,在离心转台上对开关实际动作阈值进行测试,并将测试值与设计值进行对比。结果表明,采用推导到的阿基米德平面螺旋梁弹性系数计算公式计算结果与ANSYS仿真结果相近,基于推导的弹性系数计算公式设计的三根阿基米德平面螺旋梁支撑的微惯性开关动作阈值设计值与实测值相近,单根阿基米德平面螺旋梁弹性系数约0.8 N/m,能够满足低g值微惯性开关低刚度的要求,推导的弹性系数计算公式能够用于基于阿基米德平面螺旋梁的低g值微惯性开关的设计。

摘要：通过研究圆弧型柔性球铰的柔度性能,使该柔性球铰可代替传统的双轴柔性铰链应用于空间多自由度柔顺机构.根据《材料力学》中的卡氏第二定理,圆弧型柔性球铰柔度的解析公式被推导出,然后利用ANSYS12.0软件对其进行有限元分析,结果表明有限元分析与解析式的计算结果基本一致.通过改变圆弧型柔性球铰的各结构参数来分析其性能,得出各结构参数对其柔度的影响大小依次为:最小截面直径t、圆弧的圆心角θm、圆弧半径R、杨氏模量E.此设计计算和特性分析为柔性球铰在柔顺机构的应用提供了依据.

摘要：分析了分层流水槽的受力,将水槽的三维刚架问题简化为平面刚架问题,利用卡氏定理求解了超静定问题,得到了刚架的挠曲线方程,并设计了满足刚度条件的水槽加强刚架的截面尺寸,为类似水槽的设计提供了理论算法。

摘要：管道全位置焊接机器人环形导轨的刚度与质量是一对矛盾,刚度不足会影响焊接小车运行的稳定性,要保证刚度就可能增加导轨质量,从而降低设备的易用性,通过提出一种轨道厚度和支撑个数的选择表法,来解决这一问题。首先运用能量法中的卡氏定理和虚功原理建立了导轨的径向的变形和所受应力与导轨厚度和支撑个数的解析模型。其次通过考量实际制造加工的成本和精度要求,绘制导轨厚度和支撑个数的选择表,为轨道厚度和支撑数的选取提供依据。最后基于ANSYS与ADAMS刚柔耦合仿真平台,对依据此选择表选取相应设计参数的导轨模型进行仿真验证,证明本设计方法对于指导环形导轨的设计有一定参考价值。