一种准零刚度隔振器的特性分析与实验研究

将五个线性弹簧并联组合,设计出一种具有高静态刚度、低动态刚度的非线性低频隔振器。分析了系统的刚度特性,给出了系统的准零刚度(QZS)条件。利用谐波平衡法分析了系统的动力学特性,得出了系统的力传递率,并分析了阻尼及激励力对系统传递率的影响。为了验证QZS系统的隔振性能,进行了一系列的实验研究。实验结果表明,QZS隔振器的低频隔振性能明显优于相应的线性系统。     

基于二次波的增材制造平板缺陷无损检测方法研究

在航天航空领域,增材制造板状结构因其优异特性而得到广泛应用.但是增材制造结构件在制造或者使用过程中极有可能会产生不同类型的缺陷,从而造成安全隐患.本文基于兰姆波在平板中具有多个路径的传播形式,提出了一种利用二次到达波的缺陷无损检测方法,并应用于增材制造平板的缺陷定位.首先,根据兰姆波的频散特性确定激励信号的中心频率和模...     

非线性隔振系统动力学特性分析的FFT多谐波平衡法

鉴于非线性隔振系统响应的多谐波特性,单一谐波平衡法不能广泛适用于系统隔振性能评估。本文提出基于主导频率及多谐波的FFT多谐波平衡法,针对隔振系统的阶跃响应多解特性,倍周期和拟周期响应特性做了深入探讨。据此这些特性对非线性隔振传递率定义做了修正。达芬系统算例表明,采用改进方法求解的非线性运动响应及隔振传递率的准确率显著提高。此方法广泛适用于具有定常响应的非线性动力系统,为非线性系统隔振的理论分析提供有效工具。     

高效低频消波俘能非线性防波结构

时刻存在的海洋波浪侵扰严重影响海洋工程装备的安全运行和服役性能,而海洋波浪能又是具有诸多优点的绿色可再生能源。如何通过混合消波-俘能结构减小波浪载荷的同时利用海洋能源是海洋工程领域的基础科学问题。传统消波-俘能结构尤其是深远海浮式结构存在低频消波俘能难的技术瓶颈。基于减小系统等效动刚度思想,提出非线性混合消波-俘能结构,并开展消波俘能特性研究。设计了一种连杆拉簧负刚度机构并应用于混合消波-俘能结构。为了求解非线性混合消波-俘能结构的波浪-结构物流固耦合问题,提出了混合特征值匹配法和谐波平衡法的半解析非线性频域求解方法。研究了机构关键参数对消波俘能性能的影响,揭示了负刚度机构提高低频消波俘能性能的“相位控制”机理。     

多模块浮动机场的纵荡饱和控制

浮动机场是由多个浮体模块通过柔性连接器串联的超大型海洋平台.本文研究近岛礁部署的浮动机场纵荡响应控制技术,改善平台的稳定性和操作性.为此提出一种基于模型的非线性MIMO控制方法,抑制多模块浮体之间的纵荡响应.首先,采用网络动力学的方法建立浮动机场的动力学控制模型;然后,考虑作动器输出力饱和约束条件下,结合反步法和饱和辅助系统推导出作动器控制律.数值仿真以五模块浮动机场为算例,验证控制方法的可行性和有效性,并与PID算法进行了比较.     

双层主动隔振系统优化设计方法研究

在主动隔振系统中,执行机构输出的主动控制力与系统隔振性能密切联系.为研究上述问题,本文通过建立优化目标函数对双层主动隔振系统进行优化来获得最优系统参数,分析优化前后双层主动隔振系统的隔振性能及主动控制力,验证优化方法的可性行.首先,从理论上研究了双层主动隔振系统在不同激励条件下的隔振性能,并分析了系统参数对主动控制力输...     

一种针对未知参数系统的实时混沌化方法

针对未知参数系统,本文提出一种基于频谱优化和时延反馈控制的实时混沌化方法。首先,基于系统稳态响应构造频谱性能指标,量化系统稳态行为（周期或混沌等）;然后,随着时间进程的推进,按照直接寻优算法（Hooke-Jeeves 方法）实时调整反馈控制器的时延,直至算法收敛。当性能指标达到最小值时,系统进入最佳混沌状态。数值算例验证了本方法的有效性。本方法最大优点在于无需知道系统参数,仅基于系统响应状态便可实施混沌化控制,易于实现工程化应用。     

射孔套管抗组合载强度研究

本文采用力学有限元方法分析油层套管射孔后套管的剩余强度。为提高数值计算精度,以适应射孔套管孔边存在的高倍应力集中问题,构造了新型高精度三角单元,并论述了射孔套管应力场分布的数值计算方法;文中还根据套管上相邻孔间区域强度相对较弱时的破坏模式概念,建立起以强度理论为基础的射孔套管强度折减系数的计算方法。运用上述理论和方法,以N80钢级?139.7mm套管为算例,阐述了在单一载荷作用下射孔孔径、孔距及布孔螺旋角等多种因素对射孔套管强度的影响。文内首次研究了不同形式的组合载荷和不同组合载荷比对射孔管强度的特殊影响,给出了在常规射孔密度下不同组合载荷形式和不同组合载荷比的强度折减系数值与布孔螺旋角关系曲线族,指出选择布孔方式与组合载荷形式以及组合载荷比值有密切关系。最后本文还讨论了不同载荷工况下射孔套管优化布孔方案。     

含凸轮-滚轮机构的准零刚度系统隔振特性实验研究

提出了一类含凸轮-滚轮机构的准零刚度隔振器,进行了静力学分析,给出了具有分段非线性的回复力;建立了隔振系统的运动方程,并利用谐波平衡法得到了主共振响应的一次近似解析解,给出了凸轮-滚轮保持接触的参数条件,并分析了保持接触情况下的力传递率;最后,对准零刚度隔振系统进行了激振实验分析,测定了不同工况下的力传递率,并与相应的线性系统进行了对比。结果表明：通过引入凸轮-滚轮负刚度机构,有效降低了起始隔振频率,抑制了共振,提高了隔振效果,因此,该准零刚度隔振器具有良好的低频隔振性能;凸轮-滚轮保持接触的前提下,激励幅值越大,负刚度机构越易发挥作用,隔振效果更显著。     

机翼失速颤振抑制的合成射流相位控制方法

提出合成射流抑制机翼失速颤振的相位控制方法。基于复合材料闭口截面薄壁梁理论建立了三元机翼两自由度的动力学模型,并采用CFD软件模拟了合成射流作用下翼型周围的流场,发现在一定条件下,合成射流可控制脱落涡的相位。在此基础上,提出采用合成射流控制翼展涡脱相位,降低脉动气动载荷在各阶振型上的投影幅值来抑制失速颤振。以NACA0012复合材料三元机翼为例,对其进行数值验证。结果表明:当翼展上合成射流激励器之间的相位差较大时,一阶弯曲和一阶扭转的共振幅值可降至约6%,而二阶弯曲和二阶扭转的共振幅值可降至10%。