端部激励相位差对悬索亚谐波共振响应的影响

悬索受多个端部激励后可能产生复杂的非线性动力学现象.为研究端部激励相位差对悬索亚谐波响应的影响,建立两端受激励的悬索模型,得到无限维离散运动方程,采用多尺度法研究面内亚谐波共振,并通过数值积分加以验证.文中给出了多激励系统等效激励幅值和响应相位的一般表达式,定性定量分析了面内两两激励的不同组合对响应幅值和相位的影响.结果表明：端部激励相位差对悬索响应幅值的影响以2π为周期变化,关于π对称.端部激励间的相位差可以使响应相位在一个名义单激励系统的响应相位基础上发生移动,当激励相位差逐渐由0转变为π的同时,相频曲线也非同步地位移了π.激励相位差不改变系统的软硬性质,但会影响响应幅值和共振区宽度,且其共振区宽度关于σ=0对称.     

轴向运动薄板非线性振动及其稳定性研究

应用增量谐波平衡法(IHB法)研究轴向运动薄板横向非线性振动特性及其稳定性.通过Hamilton原理推导出了非惯性参考系下四边简支轴向运动薄板的横向振动微分方程,然后利用Galerkin方法离散运动方程.对离散后的非线性方程组应用IHB法进行非线性振动分析,研究了在固有频率之比ω20/ω10接近于3:1情况下,外激励频率ω在ω10附近的具有内部共振的基谐波响应.最后用多元Floquet理论分析了系统周期解的稳定性,其中采用Hsu方法来计算转移矩阵.通过对具体例子的数值计算,分别得到了自由振动和不同外激励下的频幅相应曲线,通过对比运动梁模型和运动薄板模型的计算结果,分析了各种模型的适用范围.     

悬索的超谐波共振与1:3内共振分析

研究了悬索在超谐波共振和1:3内共振共同作用下的两模态响应.首先利用Galerkin方法对悬索的面内运动方程进行离散,得到无穷维离散模型.并利用多尺度法推导出悬索同时发生超谐波共振和1:3内共振时的平均方程以及近似响应.最后研究了平均方程的稳态解以及垂跨比对幅频曲线、水平张力以及时间历程的影响.     

悬索的超谐波共振与1∶3内共振分析

研究了悬索在超谐波共振和1∶3内共振共同作用下的两模态响应.首先利用Galerkin方法对悬索的面内运动方程进行离散,得到无穷维离散模型.并利用多尺度法推导出悬索同时发生超谐波共振和1∶3内共振时的平均方程以及近似响应.最后研究了平均方程的稳态解以及垂跨比对幅频曲线、水平张力以及时间历程的影响.     

温度变化对悬索全局动力学特性影响

索是一类工程中常用的张力结构,其柔度大、阻尼轻,在各类外部荷载作用或端部位移激励下极易发生大幅振动,影响结构安全运营.已有研究表明悬索的振动特性对于温度变化极为敏感,因此本文同时考虑支座运动引起的参数共振以及模态间1∶2内共振,基于全局分岔理论,系统探究温度变化对悬索全局动力学行为的影响.首先引入张力改变系数,建立考虑整体温度变化影响与受参数激励悬索的面内非线性运动微分方程.采用Galerkin法进行离散,利用多尺度法得到该非线性系统直角坐标形式的平均方程,并基于坐标变换,将平均方程简化为规范形,采用能量相位法研究温度变化时悬索多脉冲混沌动力学行为.通过能量差函数的零点条件以及扰动系统下中心点的吸引域范围,分析激励幅值、阻尼系数和调谐参数的取值范围,并计算该四维系统的Lyapunov指数.研究结果表明：温度变化会影响系统Shilnikov型多脉冲同宿轨道的产生;随着温度变化,多脉冲同宿轨道可能消失,导致系统的混沌运动转变为周期运动;受温度变化影响,动力系统可能展现出截然不同的动力学行为.     

悬臂式蜂窝夹层板的非线性动力学建模及分析

蜂窝夹层结构因其良好的力学特性,在众多工程领域具有非常广泛的应用.本文建立了悬臂边界条件下,蜂窝夹层板的动力学模型并研究其非线性动力学行为.选取文献中更加接近实体有限元解的等效弹性参数公式对蜂窝芯层进行等效简化,得到六角形蜂窝芯的等效弹性参数.基于Reddy高阶剪切变形理论,应用Hamilton原理建立悬臂式蜂窝夹层板在受到面内激励和横向激励联合作用下的偏微分运动方程.然后利用Galerkin方法得到两自由度非自治常微分形式运动方程.在此基础上,通过对悬臂式蜂窝夹层板进行数值模拟分析系统的非线性动力学.结果表明面内激励和横向激励对系统的动力学特性有着重要影响,在不同激励作用下系统会出现周期运动、概周期运动以及混沌运动等复杂的非线性动力学响应.     

变流速输液管的周期和混沌振动

研究了参数激励和外激励联合作用下输流管道的非线性振动问题．只考虑管道变形的几何非线性因素,利用Hamilton原理得到单侧受简谐均布载荷作用下输液管的非线性动力学方程,对系统运动偏微分方程综合运用多尺度法和Galerkin离散方法,得到了主参数共振-1／2亚谐共振和1：2内共振情况下的平均方程．数值模拟结果表明参数激励和外激励联合作用下的悬臂输液管呈现周期运动、多倍周期运动和混沌运动的变化规律．     

一类弦-梁耦合非线性振动系统的动力学数值模拟研究

本文研究了一类具有参数激励和外激励弦-梁耦合非线性系统.首先,运用多尺度法分析弦-梁耦合非线性系统的响应,求得系统平均方程.其次,基于求得的方程,以系统的阻尼系数作为分叉参数,并对系统平衡点的稳定性进行分析,得到平衡点的分叉曲线.为了验证理论预测的正确性数值模拟了不同分叉参数下的相空间轨线.利用四阶龙格库塔方法验证了弦-梁耦合非线性系统混沌运动的存在性,从数值模拟看出系统存在单倍周期运动、多倍周期运动和混沌运动.     

纵横向耦合轴向运动梁的自由振动响应研究

研究轴向运动梁在纵向与横向振动耦合下的自由振动响应,尤其是在横向第1,2固有频率之比ω1/ω2接近1:3内共振条件下的系统响应.利用哈密顿原理建立非惯性参考系下轴向运动梁的振动微分方程,采用分离变量法分离时间变量和空间变量并利用Galerkin方法离散,得到了运动梁含有2次和3次非线性项的运动微分方程.利用增量谐波平衡法(IHB法)分析纵向与横向振动耦合时非线性振动复杂的频幅响应曲线,探讨了相互耦合下系统在横向前2阶固有频率附近没有横向外激励作用下的自由振动响应,揭示了很多复杂而有趣的非线性现象.     

轴向运动梁横向非线性振动研究

应用增量谐波平衡法(IHB法)研究轴向运动梁横向非线性振动的内部共振．根据哈密顿原理建立非惯性参考系下轴向运动梁的横向振动微分方程,采用分离变量法分离时间变量和空间变量并利用Galerkin方法离散运动方程,再应用IHB法进行非线性振动分析,研究了在固有频率之比ω20／ω10接近于3：1情况下,外激励频率ω在ω10,ω20附近的具有内部共振的基谐波和次谐波响应．数值结果表明了IHB法是一个求解轴向运动体系非线性振动的非常有效的半解析、半数值的方法。     

线缆故障检测方法现状

为了满足设备线缆维修快速性和准确性的需求,减少设备资源和人力的浪费,分析了线缆的故障模式,总结了目前常用的线缆故障检测方法,主要分为传统的故障检测方法和基于反射法的故障检测方法,其中传统的故障检测方法包括电桥法、音频感应法和行波法,基于反射法的故障检测基本方法包括时域反射法和频域反射法,详细描述了传统的故障检测方法、基于反射法的故障检测方法的原理和这些方法在线缆检测过程中存在的问题,并总结了目前基于时域反射法和频域反射法与其他的信号处理方法结合的线缆故障检测,方便了设备线缆维修时的方法的选择。最后根据线缆故障检测方法的发展现状,总结了目前线缆故障检测技术存在的问题,为今后的研究提供了新的方向。     

选择性井下高压电网行波距离保护研究

煤矿高压电网发生短路故障常导致无选择性越级跳闸,这是井下供电长期存在的安全隐患和技术难题。文章利用小波变换模极大值与行波奇异点的对应关系,准确提取各次行波到达保护安装处的时刻,然后通过实时计算电缆中特定频率下的行波波速,对故障点进行精确定位;利用保护动作时间随故障距离增大而增大的关系,以微机的逻辑判断构建了快速、具有选择性且不受保护间联锁影响的纵向保护系统。     

Cable suspended planar robots with redundant cables: controllers with positive tensions

Cable-suspended robots are structurally similar to parallel actuated robots but with the fundamental difference that cables can only pull the end-effector but not push it. From a scientific point of view, this feature makes feedback control of cable-suspended robots more challenging than their counterpart parallel-actuated robots. In the case with redundant cables, feedback control laws can be designed to make all tensions positive while attaining desired control performance. This paper presents approaches to design positive tension controllers for cable suspended robots with redundant cables. Their effectiveness is demonstrated through simulations and experiments on a three degree-of-freedom cable suspended robots.     

基于HHT变换的电缆故障脉冲法定位分析

电力电缆故障的实际测试波形与理论波形相差较大,需要经验比较丰富的专业测试人员才能够比较准确地确定出故障位置。针对这一问题,对电力电缆实际故障测试波形采用HHT变换,从而获得与理论波形更为相似的波形。经实际测试,能够获得更为准确的测试结果,为电力电缆故障定位提供了一种更为有效的方法。     

动态海缆机械性能有限元分析

为探究动态海缆在剧烈交变环境载荷下的疲劳寿命,基于环境载荷响应,开展动态海缆系统的整体分析。基于有限元方法,研究海水中悬浮的动态海缆在服役过程中承受的极端载荷,分析破断力和侧压力工况,提取关键部位的应力、应变分布并进行校核。研究结果可为动态海缆材料选型、结构优化以及疲劳分析和测试提供理论依据。     

Optimal regulation of a cable suspended robot equipped with cable interfering avoidance controller

Closed-loop regulation of a spatial cable suspended robot is performed in this paper subject to maximizing the Dynamic Load Carrying Capacity (DLCC) of the end-effector while the cable interference is avoided actively. Optimization is performed between two predefined boundaries and considering the cable interference constraint. This constraint is satisfied by designing a controller which prevents the cables’ collision. The overall formulation of the closed-loop optimal control based on Feedback linearization is derived in this paper for planning the optimal path with the highest load capacity. Then a complementary adaptive controller is designed and implemented to the main controller which is responsible for providing cable interfering avoidance. The efficiency of the designed controller for preventing the cables’ collision is shown by performing and analyzing some comparative simulations conducted on an under constrained cable robot with six cables and six DOFs. All results related to regulation, tracking and DLCC are compared between the simple optimal closed-loop system and the system which is equipped with the proposed cable interfering avoidance controller. It is proved that the planned path satisfies cable interference constraint while its DLCCs are optimized.     

通信电缆断点故障的测距系统设计

介绍了一种利用低压脉冲反射法测量通信电缆断点故障位置的方法,及89C52单片机建立电缆断点故障的测距系统.通过该系统控制发射高频脉冲,将脉冲波幅度提高,结合设备载波送入电缆,脉冲波在电缆中传播,遇到高阻的断点、终端点就会发生反射,反射波又经脉冲接收电路到达该系统.在线获取从发射脉冲波开始到接收反射脉冲波为止的时间,计算出电缆断点故障点的准确位置.该系统结构简单、操作简便、测距精度较高、应用效果良好.     

一种矿用锚杆(索)长度无损测量方法

针对现有锚杆(索)长度检测方法操作复杂、检测精度低等问题,提出了一种基于磁致伸缩导波技术的矿用锚杆(索)长度无损测量方法,介绍了锚杆(索)长度测量原理、测量系统的设计方案以及测量操作方法,在实验室环境下完成了系统速度标定以及混凝土结构中的锚杆长度测量。实验结果表明,该方法的最大测量误差为2.66%,平均测量误差为0.33%,满足现有煤矿锚杆(索)长度测量应用要求。     

电缆局放超高频传感器的应用与传播特性仿真

在线监测电缆的局部放电情况是及时发现故障隐患、预测运行寿命及保障电网安全可靠运行的重要手段.简要介绍了超高频传感器的研究方法和原理,并分别对超高频电磁耦合传感器和超高频电容传感器做了分析.根据电磁波在同轴波导中的传播理论,运用高频结构仿真器 (HFSS) 软件对 110 kV 电缆中间接头进行仿真,通过仿真可以得出:局...     

Simulating the movement of bed and suspended loads in the coastal environment

A dynamic computer simulation model is implemented to simulate wave-induced transport of bed and suspended material, and the associated development of nearshore profiles. The model uses the Airy, Stokes', cnoidal and solitary wave theories to compute the height, length, celerity, steepness, breaker indices, and horizontal, veritical, mass drift and orbital velocities of random waves propagating along a flat slope. With shoreward wave propagation both bed and suspended loads are computed at discrete grid points.The FORTRAN '77 simulation program is executed for 3000 iterations, with each iteration corresponding to one twelfth of a tidal cycle. The simulated results demonstrate that sediment movement is controlled by the magnitude of the drift, orbital and horizontal wave velocity components, with wave breaking having a direct influence on the deposition of transported bed load. The shallow water regions of cnoidal and solitary waves are characterized by the presence of high concentrations of suspended material. Over the runlength of the simulation, transport of bed and suspended material cause the initialized profile state to change through a sequence of ill-defined transient states to a final morphological state. Examination of the sequence of profile states indicate weak resemblances of barred and nonbarred profile configurations.