[发明专利]一种参数化的自适应伪刚体建模方法

权利要求书

1.一种参数化的自适应伪刚体建模方法，其特征在于，包括：

基于固定-导向梁等效模型，将单个簧片等效为具有扭转刚度的旋转副，得到组合载荷作用下的自适应伪刚体模型；

基于所述自适应伪刚体模型，将广义交叉簧片柔性铰链等效为四杆机构模型和单铰链模型，得到轴漂参数模型及刚度参数模型。

2.如权利要求1所述的参数化的自适应伪刚体建模方法，其特征在于，所述基于固定-导向梁等效模型，将单个簧片等效为具有扭转刚度的旋转副，得到组合载荷作用下的自适应伪刚体模型，包括：

基于固定-导向梁等效模型中的瞬心模型及伪刚体模型，将单个簧片等效为具有扭转刚度的旋转副，得到自适应伪刚体模型下的相关参数的模型；

所述相关参数的模型包括特征半径系数γ为λ、p和θ显式关系表达模型，为：

其中，

λ为瞬心模型中的瞬心半径系数，p为无量纲参数，p＝PL²/EI，P为悬臂梁自由端在组合载荷下的轴向力，L分别表示簧片的长度，I为簧片截面惯性矩，E为材料弹性模量。

3.如权利要求2所述的参数化的自适应伪刚体建模方法，其特征在于，所述基于固定-导向梁等效模型中的瞬心模型及伪刚体模型，将单个簧片等效为具有扭转刚度的旋转副，得到特征半径系数γ为λ、p和θ显式关系表达模型，还包括：

基于梁约束模型载荷-位移模型(1a)-(1b)和应变能力方程模型(1c)，得到特征半径系数γ为λ、p和θ显式关系表达模型，

其中，梁约束模型载荷-位移模型(1a)-(1b)和应变能力方程模型(1c)如下：

小写字母代表无量纲参数，定义如下：

其中，L、W、T分别表示簧片的长度、宽度和厚度，I为簧片截面惯性矩，E为材料弹性模量；矩阵各系数为常数。

4.如权利要求3所述的参数化的自适应伪刚体建模方法，其特征在于，所述基于梁约束模型载荷-位移模型(1a)-(1b)和应变能力方程模型(1c)，得到特征半径系数γ为λ、p和θ显式关系表达模型的求解过程为：

当簧片末端近似做圆周运动时，其瞬心约束为

u_y＝λθ， (2a)

u_x＝-λ(1-cosθ)≈-λθ²/2. (2b)

对于伪刚体模型，u_x和u_y满足以下条件

u_y＝γΘ， (3a)

u_x＝-γ(1-cosΘ)≈-γΘ²/2 (3b)

将式(3b)代入式(1b)，可得

根据式(2a)和式(3a)可知

λθ＝γΘ. (5)

联合式(4)和式(5)，解得

由式(6a)和式(6b)表征了特征半径系数γ为λ、p和θ显式表达式。

5.如权利要求4所述的参数化的自适应伪刚体建模方法，其特征在于，所述相关参数的模型还包括扭转刚度的参数模型，得到扭转刚度的参数模型的过程包括：

根据所述应变能力方程模型(1c)可知，

将式(1b)，(1c)，(3a)和(3b)代入式(8)，解得

当p＝0，由式(9)可知，有量纲化扭转刚度

其中，I为簧片截面惯性矩，E为材料弹性模量，γ为特征半径系数，λ为瞬心模型中的瞬心半径系数，L表示簧片的长度。