平行四边形加肋板自由振动分析的无网格法

基于一阶剪切理论,提出一种求解平行四边形加肋板自由振动问题的无网格法,通过用一系列点来离散平板及肋条,得到加肋板的无网格模型。基于一阶剪切理论及移动最小二乘近似求出位移场,以梁模拟肋条,求出平行四边形加肋板总动能及总势能。再由Hamilton原理导出加肋板自由振动的控制方程,采用完全转换法引入边界条件,求解方程得出结构自振频率。以不同参数的加肋板为例,将该文解与ABAQUS有限元解进行比较分析。研究表明,该方法能有效地分析平行四边形加肋板自由振动问题,在肋条位置改变时,又避免了网格重构。     

ANFIS技术实现磁流变阻尼器的逆向建模及其应用

提出一种利用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)技术有效解决磁流变(MR)阻尼器所固有的高度非线性动特性问题的方法.基于ANFIS技术建立了对于工程应用至关重要的MR阻尼器的逆向智能模型,成功地辨识出描述其阻尼力-输入电压关系的逆向动特性.在此基础上提出了一种基于最优控制的智能半主动控制策略.数值仿真结果表明了本文所提出方法的有效性和实用性,将其应用于工程纬构振动控制,能够取得良好的效果.     

基于模糊PID控制器的变质量-柔性梁结构振动主动控制

机械臂结构通常用来搬运或者传输物品,而质量在传递过程中可能移动或者改变大小,因此这类结构属于典型的变质量结构,含质量构件的机械臂通常被简化为附加集中质量或附加变质量的柔性杆梁结构。以含变质量构件的压电梁结构为研究对象,从材料的本构方程出发,使用模态叠加法推导了粘贴有压电片的变质量-柔性梁结构的控制方程,通过计算仿真得到变质量时变系统的瞬态响应,分析了变质量-柔性梁结构的振动特性和运动规律,然后开展变质量柔性梁结构的振动主动控制研究;针对系统的变质量时变特性,设计模糊PID控制器对含变质量单元的柔性梁结构开展了振动主动控制研究,考虑了多种工况下系统的振动抑制问题;鉴于FFT在非平稳信号分析中的不足,使用时频分析技术将信号在时间-频率域上分解,得到了信号在时频域上的能量分布信息,更加准确的比较了控制效果。数值仿真表明,由于系统的变质量特性,系统没有固有频率,而是以共振频率带的形式出现;PID控制和模糊PID控制两种算法都可以实现系统的振动抑制,但是使用模糊自整定PID控制器,鲁棒性高,自适应性强,通过改进PID控制器的参数,可有效的提高控制效果。     

梁上附加集中质量对梁-板耦合系统功率流特性的影响

运用导纳功率流法,建立了含集中质量负载的梁与板的耦合振动模型,分析了质量负载对耦合系统功率流传递的影响,并通过ANSYS的优化模块,对梁上附加集中质量的质量大小及在梁上的位置进行了优化设计。研究表明：附加质量对耦合系统的功率流峰值有显著影响,影响的程度与梁板的结构参数有关;合理选择附加质量的质量大小及在梁上的位置,可以提高梁式动力吸振器的吸振效果。     

加肋板自由振动的移动最小二乘无单元分析

基于移动最小二乘近似,提出一种分析加肋板结构自由振动行为的无网格方法。将加肋板视为平板和肋条的集合,以梁模型来模拟肋条。从板和肋条位移场的移动最小二乘近似出发,先分别建立板和肋条自由振动情况下的势能泛函,再通过引入板和肋条之间的位移协调关系,将两者的势能叠加,建立描述整个加肋板自由振动行为的控制方程。本文方法的无网格特性让肋条可以配置在板上的任意位置,而肋条位置的改变也不会像有限元那样导致板网格的重构,应用于加肋板的优化设计中可极大的减轻分析负担。文末通过算例将本文方法解与ANSYS软件给出的有限元解及现有文献结果比较,验证本文方法的准确性     

基于Sugeno型模糊神经网络的空间杆系结构的压电驱动器主动控制

基于自主研发的压电主动杆件的振动控制特性,采用主动杆件两端节点的相对位移和相对速度作为输入以及控制电流作为输出,设计了空间杆系结构的Sugeno型模糊神经网络控制系统。首先通过LQR方法对结构进行控制产生训练数据样本,再利用神经网络的自适应学习功能进行模糊划分及产生模糊规则,最后利用模糊系统的推理能力对空间杆系结构模型进行基于地震响应的主动控制仿真,同时与基于经验的Mamdani型模糊推理规则进行仿真对比。仿真结果表明两种模糊推理模型对结构模型的控制都能达到良好效果,但是由于Sugeno型模糊推理的计算简单,其仿真速度比Mamdani型模糊推理快几十倍,而且省去了人为的经验总结过程,因而采用Sugeno型模糊神经网络控制器更能满足工程应用的要求。     

基于Bouc-Wen迟滞模型参数辨识的智能悬臂梁自适应控制

压电陶瓷是具有驱动特性与传感特性的智能材料。在飞行器设计方面,智能结构的应用越来越广泛。怎样有效控制智能结构的振动成为近年来的研究重点。智能结构本身具有迟滞特性,建立迟滞智能结构的数学模型,并准确辨识其参数成为智能结构控制的基础。首先建立基于Bouc-Wen方程的智能柔性悬臂梁数学模型,其次使用遗传算法对数学模型的未知参数进行辨识,并且在SIMULINK平台上使用基于Lyapunov稳定性的MARC自适应控制算法对悬臂梁的数学模型进行控制仿真验证。最后运用LABVIEW平台和实验仪器基于MARC自适应控制算法对悬臂梁进行振动控制实验验证。实验和仿真结果都证明MARC自适应控制能够有效控制智能悬臂梁的自由振动。     

多工况应力约束下的拓扑优化格栅

提出一种多工况应力约束下格栅结构的拓扑优化方法。优化目标结构是由无限细无限密的梁(或肋)构成的类格栅连续体(或加肋板)。采用正交异性增强复合材料模型模拟该类格栅连续体(或加肋板)的本构关系。以梁在结点处的密度和方向作为设计变量。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化各单工况下材料分布。按照多工况下材料的方向刚度与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则建立多工况下梁(或肋)的拓扑优化分布。经过少量迭代就可以建立优化的材料连续分布场。最后以3个算例演示拓扑优化的过程,并给出结点处梁的密度和方向分布。     

主动隔振与声辐射控制中的饱和抑制

摘要：讨论主动隔振中控制器输出饱和及其抑制对振动和声辐射控制的影响。首先给出流固耦合振动的时域建模方法,采用有限元/边界元方法建立流固耦合系统的振动方程,在建模过程中通过修正流体附加质量阵得到较准确的系统模型;然后在时域模型的基础上,给出基于自适应滤波的控制和输出饱和的抑制方法。采用由单自由度隔振模型和嵌于无限大障板的简支加筋板组成的耦合系统进行仿真研究,结果显示了饱和抑制方法能够显著地改善主动隔振与远场声辐射的控制效果。     

基于分支电路的主动-被动混合式结构振动控制

研究了压电智能结构振动控制问题。采用基于分支电路的主动-被动混合的控制方法对结构振动进行抑制，通过在控制器中设置主动电感使得分支电路的谐振频率在一定范围内可以连续调节，以适应激励频率的变化。给出了系统的模型及控制算法，并进行了仿真及实验研究。仿真及实验研究的结果表明该方法能有效地抑制结构振动，并且其鲁棒性明显好于Filter-x算法。     

Unilateral buckling of elastically restrained rectangular mild steel plates

 This paper considers the elastic unilateral buckling of rectangular mild steel plates that are restrained elastically and subjected to bending and axial actions. A variational formulation of the Ritz method using linear combinations of harmonic functions for the buckling deformations is used to establish an eigenproblem to determine the plate local buckling coefficients. The motivation for the study is the retrofit of reinforced concrete beams by gluing and then bolting steel plates to the sides of the beam. Such plates, when acting compositely with the concrete beam, are subjected to predominantly bending and axial actions which may cause unilateral local buckling. Whereas the bolts provide complete restraint against buckling at discrete points, the glue may also inhibit local buckling between these nodal points since it acts as a continuous elastic restraint. The influence of the glue stiffness, support conditions and plate proportions on the unilateral buckling of such plates are assessed.     

边界粘弹性支承对矩形板强迫振动响应的影响

提出边界粘弹性支承对矩形板强迫振动响应影响的分析方法。该方法基于阻尼复模态分析,利用阻尼复模态的正交性,导出了板的完全解耦的模态方程;通过算例研究和讨论了粘弹性边界支承对板的振动响应的影响。     

点弹性支承粘弹性矩形薄板的基频分析计算

从三维粘弹性本构关系出发,导出了具有多个点弹性支承的Kelvin型粘弹性矩形薄板的运动微分方程。针对方程中出现的二维广义d函数,采用积分方程法导出了具有多个点弹性支承的四边简支Kelvin型粘弹性矩形薄板自由振动的复特征方程,分析了材料的无量纲延滞时间、点弹性支承的弹性系数和支承位置对矩形薄板的固有频率的影响。     

Vibration control of an elastic strip by a singular force

Vibration characteristics of an elastic plate in the shape of an infinite strip are changed by applying a lateral concentrated force to the plate. The homogeneous, isotropic, elastic plate is infinite in the x-direction and the sides are simply supported. The size of the force is changed in proportion to the displacement measured at a certain point of the plate. The proportionality constant serves as the control parameter. The mathematical formulation of this distributed control problem and its analytical solution in terms of the vibration frequencies of the plate are given. The vibration frequencies are plotted as a function of the control parameter.     

轴向运动功能梯度悬臂梁动力学分析

针对轴向运动悬臂梁振动会影响系统的安全性、稳定性问题,对功能梯度悬臂梁振动特性进行分析,利用广义哈密尔顿原理及假设模态法导出系统动力学方程。结果表明,功能梯度悬臂梁的横向位移与轴向位移耦合,功能梯度材料在厚度方向按体积分数函数呈指数变化,且梁自由端有集中质量块。并讨论材料指数及末端集中质量大小对振动影响,分析梁在伸展、收缩时的运动特性。所得结论可为类似结构的动力学分析、设计提供依据。     

Analytical solutions for free and forced vibrations of a multiple cracked Timoshenko beam subject to a concentrated moving load

An analytical approach for evaluating the forced vibration response of uniform beams with an arbitrary number of open edge cracks excited by a concentrated moving load is developed in this research. For this purpose, the cracked beam is modeled using beam segments connected by rotational massless linear elastic springs with sectional flexibility, and each segment of the continuous beam is assumed to satisfy Timoshenko beam theory. In this method, the equivalent spring stiffness does not depend on the frequency of vibration and is obtained from fracture mechanics. Considering suitable compatibility requirements at cracked sections and corresponding boundary conditions, characteristic equations of free vibration response are derived. Then, forced vibration response is treated under a moving load with a constant velocity. Using the determined eigenfunctions, the forced vibration response may be obtained by the modal superposition method. Finally, some parametric studies are presented to show the effects of crack parameters and moving load velocity.     

电流变夹层的半主动振动控制

针对电流变夹层,利用相平面轨迹法分析开关变刚度控制系统的动力学特性,按照李亚普诺夫稳定性理论证实控制系统的稳定性。运用模糊控制理论建立电流变夹层的有限元仿真模型。仿真结论表明,简单变刚度和模糊变刚度控制都能大幅抑制被控结构的振动。两种半主动控制应用到夹层梁振动控制是有效和可行的。     

Fuzzy logic model for bending angle in laser forming

Abstract

Laser forming is a thermoelastoplastic and complicated process. Finite element model simulation is time consuming and the analytical model is cumbersome for computing the bending angle. A model for bending angle in laser forming is constructed using adaptive fuzzy logic called adaptive network fuzzy inference system (ANFIS). The ANFIS model is trained with the published experiment data, in which the laser forming process parameters include thickness of the plate, laser power, laser beam diameter and scanning velocity. Trained ANFIS model is also tested on experiments not pertaining to previous training data. The performance of ANSIF model is optimised as a function of a type of membership function and number of membership functions. Optimised ANFIS model well predicts the results compared with the experiment data. Based on the established model, the analysis results of the process parameters show that a maximum bending angle can be achieved by choosing a reasonable laser beam diameter given other laser forming parameters.     

非线性弹性矩形板的自由振动精确解研究

板作为工程结构中的基本单元得到了人们的广泛研究,板在承受动力荷载作用下的动力响应问题受到了普遍关注.对非线性弹性矩形板的自由振动进行了研究,考虑了材料非线性和面内静载对板动力特性的影响,并根据半序空间的不动点理论求得该矩形板在自由振动时各阶模态的精确解,描绘了其自由振动的全过程.通过算例指出材料非线性和面内静载都对板的自由振动产生一定影响,在不同模态间可能出现"跳阶"现象.