弹支-刚性转子系统过共振瞬态响应特性研究

针对结合弹支-刚性转子系统的动力学特点,利用Lagrange能量法建立了考虑变速特性的转子系统瞬态响应动力学方程,模型中区别考虑了非旋转阻尼和旋转阻尼的影响.采用精细积分算法计算获得过临界区的转子瞬态响应特性,进一步对比分析了角加速度和阻尼特性对转子系统瞬态振动响应幅频特性和相频特性的影响规律.研究结果表明：变转速引起系统的刚度矩阵变化并产生附件的激励力;瞬态过共振响应幅值明显小于稳态响应幅值,且过共振越快速、阻尼越大时系统瞬态振动响应幅值越小.针对过瞬态相频特性,在临界转速附近出现一个新的相位角(加速过共振小于90°),此相位不受角加速度值和旋转阻尼比的影响,但随着非旋转阻尼比的增大呈增大趋势.     

磁流变减振器的主共振研究

采用一种改进的Bingham模型描述磁流变阻尼力,研究了在弹簧变形量较大时,单自由度磁流变系统的主共振.利用平均法得到了系统的一阶近似解,并进行了数值验证.通过研究各种参数对主共振幅频曲线的影响,可以有效地控制系统的主共振.此外,还对该磁流变减振器和普通减振器在主共振时系统的振幅大小等动态参数进行了比较,结果表明磁流变减振器的减振效果较好.     

多层挤压式电流变阻尼器理论建模研究

提出了一种多层挤压式的电流变阻尼器模型,首先基于电流变Bi-Viscosity塑性模型,对挤压式电流变阻尼器进行了数学建模及讨论,然后对其动态特性进行研究,输入采用正弦波激励,模拟分析了阻尼器在不同外部条件下输出的阻尼力.仿真结果表明,阻尼力是激励振幅、频率和外加电压的增函数,阻尼力分为粘性阻尼和电致阻尼两部分,阻尼器的阻尼可控部分是其电致阻尼力,可以通过外加电压对其调节,同时模型也可应用于挤压式磁流变液阻尼器的理论设计.     

偏心振动排种器振动特性的理论分析

利用动力学分析法建立了偏心振动式排种系统质心位移和绕质心转动角位移的微分方程。利用Laplace变换求出了反映系统结构特征的传递函数,分析了系统的幅频特性和相频特性。研究了系统刚度、粘性阻尼系数尤其是变质量等参数对系统固有频率和阻尼比的影响。提出了在系统设计过程中,应采取措施降低质量变化对系统性能的影响,提高排种均匀性;在使用过程中,通过改变振子转动角速度来调节排种速度的观点。研究成果对该排种器的模拟试验与参数优化奠定了理论基础。     

不同因素对振动给料机物料输送过程的影响

为提升振动给料机物料输送效果,降低外界因素的影响,重点分析了振动频率、振幅及振动方向角等动力学参数和进料量等对物料输送过程的影响。在一定范围内,当振幅、频率、振动方向角均增大时,物料输送速度也增大,但相比振动方向角的影响较小;另外,进料量仅会影响物料填充率,基本不会影响输送速度。     

含摩擦阻尼器非光滑振动系统的建模与数值仿真

研究了含干摩擦粘/弹性构件的两类非光滑减振器的动力学问题.首先,建立了含摩擦粘性构件和含摩擦弹性构件的力学模型,其中摩擦模型采用Coulomb干摩擦模型,不计弹性构件和粘性构件的质量,给出了该构件粘性力和弹性力的计算方法,通过控制摩擦阻尼器的正压力调整混合阻尼器的粘性力的最大值和弹簧力的最大值.分别建立了含摩擦粘/弹性阻尼器的单自由度和二自由度振动系统的动力学方程,通过数值仿真,首先分析了动、静摩擦系数对含摩擦粘/弹性构件单自由度振动系统动力学特性的影响,然后分析了含摩擦粘/弹性构件二自由度振动系统的动力学特性,仿真结果表明,通过控制摩擦阻尼器受到的的正压力获得更好的减振效果.     

波纹辊轧机辊系主共振时滞反馈控制

金属复合板波纹辊轧制成形是一项变革技术,在复合板轧制成形的过程中,轧制界面的非线性阻尼以及上下波纹辊之间的非线性刚度都可能导致主共振的发生,造成辊缝的波动.考虑了波纹辊轧机波纹界面间的非线性阻尼和非线性刚度,建立了波纹辊轧机两自由度垂直非线性数学模型.利用奇异值理论和相平面法讨论了波纹辊轧机辊系自治下的稳定性,运用多尺度法求解了波纹辊轧机辊系在波纹界面激励下主共振的解析近似解和幅频特性方程.分析了非线性刚度系数、非线性阻尼系数、系统阻尼系数、轧制力的幅值等参数对主共振的影响.设计了线性和非线性复合作用的时滞反馈控制器来对波纹辊系的主共振进行控制,并且通过数值仿真验证了控制器设计的正确性和可行性.     

计入空气阻尼的MEMS微谐振器非线性动力学研究

针对横向振动MEMS微谐振器,计入非线性空气阻尼力,对微谐振器非线性动力学特性进行研究.建立微谐振器非线性动力学模型,计入滑移边界条件和稀薄气体效应,利用FLUENT和MATLAB对Navier-Stokes方程和动力学方程进行求解.经过与国外实验对比,可得出考虑非线性阻尼力的平板振幅值非常接近实验值,振幅峰-峰值误差仅为6%,且优于线性动力学的分析结果.为MEMS器件非线性动力学特性分析提供理论依据.     

分段阻尼隔振系统的动力学特性分析

针对传统线性隔振器在降低共振峰值的同时会牺牲隔振性能的矛盾,设计了一种含分段阻尼的隔振器.首先,采用移动凸轮变阻尼装置,通过凸轮廓线的设计使系统的垂向阻尼系数的受振动位移大小控制并呈现分段线性特征,分析了该装置的阻尼特性.然后将分段阻尼装置应用于隔振器中,建立了含分段阻尼的积极隔振系统模型及其动力学方程,通过能量等效原理求出了分段阻尼系统的等效线性阻尼系数,求解了简谐力激励下系统响应的理论解,并用四阶龙格-库塔法数值仿真验证了理论解的正确性.最后研究了分段阻尼隔振系统的动态特性,分析了主要参数对幅频响应特性与力传递率特性的影响.结果表明,通过合理的参数选择,分段阻尼隔振器可兼顾无阻尼隔振器与线性阻尼隔振器的优点,既能有效降低系统的共振峰值,又能保证高频区域的优秀隔振性能,为新型非线性隔振器的设计提供了理论依据.     

飞机液压减摆器减摆特性研究

一、引言 飞机在跑道上起飞、着落和滑跑等过程中,常因运动速度超过某一临界值,前机轮发生左右剧烈偏摆的自激振动,或因地面不平整,铺砌粗糙等前机轮受到某种扰动,产生侧向偏摆.偏摆的幅度越大、频率越高,机轮侧向偏转角越大,支柱变形和轮胎撕裂可能性越高,严重威胁机上人员生命安全.针对此问题,各飞机设计生产厂家主要通过设置减摆器降低偏摆的振幅和频率.据提供阻尼的工作方式,减摆器一般分为摩擦减摆器和液压减摆器.因摩擦阻尼力矩等的限制,摩擦减摆器使用相对较少,而更多地采用液压减摆器.依据飞机所需减摆性能的要求,大中型飞机大多选择减摆能力强的旋板式液压减摆器;小型飞机大多选择收藏空间要求较小的柱塞式液压减摆器.虽然两种液压减摆器结构不同,但其工作原理是基本相同的,均是利用油液通过阻尼孔产生阻尼力,再通过传动机构产生绕支柱轴旋转的阻尼力矩防止起落架机轮摆动,使摆动机械能变成热能逐渐消耗.诸多学者针对液压减摆器进行了大量研究,其中向锦武,穆志韬和苏开鑫等对飞机起落架减摆器的液压阻尼特性进行了分析与研究;杨宁都,杜进等研究了液体压缩性对减摆器减摆特性的影响;冯彪,高雅和顾宏斌等对液压减摆器摆振进行数字化仿真分析与优化,但鲜有研究相同液压减摆器(其阻尼孔的长径比和空间排布方式等相同)对不同周期的振动、不同振幅的振动和不同粘度的液体的减摆特性.然而,液压式减摆器的减摆特性对液体种类和减摆器等的选择与设计具有重要的参考作用,故本文分别设计了七个不同周期的振动、七个不同振幅的振动以及选取了七种不同粘度的液体,运用处理非线性能力较强的Abaqus软件的流固耦合模块,计算和分析减摆器的减摆特性.     

复合量程微加速度计中阻尼的分析与设计

为了避免微加速度计在工作过程中因为共振导致结构损坏,需要在结构中合理设计阻尼.设计了一个复合量程压阻式微加速度计,为了使结构中各个传感器具有较好的阻尼参数,通过静电键合在硅结构层下制作一玻璃层.根据Reynolds方程,可知当硅-玻璃静电键合间距d=2.25μm时,复合量程微加速度计中各个传感器可得到较好的阻尼比.     

采用非线性无源理论的MMC–MG并网电流控制

针对MMC半桥串联结构微电网(modular multilevel converter microgrids, MMC–MG)并网电流控制中, 采用 传统PI控制方法时其动态性能较差的问题, 提出一种利用无源控制理论的电流控制策略. 首先, 阐述了系统的拓扑 结构, 并建立了其欧拉–拉格朗日数学模型. 然后, 通过选取系统的状态变量, 设置误差能量函数及需注入的阻尼项, 以得到无源控制律; 并依据该控制律设计无源电流控制器. 此外, 通过观察采用不同阻尼值时控制器的稳定性、电 流谐波特性、幅频和相频特性曲线, 进而得到最佳的阻尼参数; 最后, 由系统的并网仿真模型验证所提无源电流控 制的有效性. 结果表明, 与传统PI控制相比, 阻尼注入无源控制方法能在不同运行工况下实现对电流和功率参考值 的快速跟踪. 同时, 具有良好的谐波特性和稳定性.     

基于LabVIEW的压电陶瓷特性测试

结合激光器稳频中的小抖动稳频原理,通过检测激光光强以选择合适的工作频率点,提出了基于LabVlEW编程和NIPCI数据采集卡的对于压电陶瓷微位移驱动器的谐振频率、幅频特性、相频特性等研究的方法,实现了对压电陶瓷相关特性的测试.     

一种压电加速度地震检波器的设计与研究

研究和讨论了一种陆用压电加速度地震检波器,并从理论上对其幅频、相频特性进行推导,得出影响频响宽度的主要因素,并在压电晶体的选择及检波器的结构上予以改进。通过对传统速度地震检波器和压电加速度地震检波器主要指标测试和理论及现场试验结果表明:此压电加速度检波器具有较好的低频和高频响应特性以及较高的灵敏度,是一种较好的检波方法。     

飞行仿真转台无模型复合控制器设计

针对飞行仿真转台的宽频带要求,提出了一种无模型复合控制器设计方法.该方法以定量反馈理论为基础,结合前馈控制以兼顾仿真转台对幅频和相频特性的苛刻要求.在设计过程中,运用功率谱估计方法获取仿真转台的不确定性范围.同时将仿真转台对幅频特性要求转化为定量反馈理论的跟踪性能边界,对相频特性要求用前馈控制器加以补偿,以实现对仿真转台幅值和相位指标综合控制.仿真结果表明,该方法能够满足仿真转台性能指标要求.且此方法具有无需参数化建模,设计过程直观的特点.     

DDS信号源的幅频特性补偿方法研究

在对DDS输出信号经D/A转换后的频谱特性进行分析的基础上,提出了一种幅频特性补偿方法.该方法利用LC并联电路在谐振点能够对信号进行放大的特点来补偿D/A转换引起的信号幅度衰减,从而提高DDS输出信号的幅度特性.实验结果表明此方法在0 Hz～40 MHz频率范围内可提高输出信号平坦度2 dB左右.     

基于时频域交替法的迟滞非线性振动系统的稳态响应分析

连接界面的黏滑、摩擦行为不仅是引起结构刚度和阻尼非线性的主要原因,而且是结构无源阻尼的主要来源.Iwan模型能够较好地复现连接界面的黏滑、摩擦行为.本文采用时频域交替法(Alternating Frequency/Time Domain Method,AFT)研究含Iwan非线性模型的单自由度振子系统的稳态响应.时频域交替法具有频域法求解线性系统响应的高效性和时域法判断非线性力的便捷性特点,采用离散傅里叶变换和傅里叶逆变换,在频域和时域内分别求解系统响应和对应的非线性恢复力,再反复迭代计算系统的稳态响应.将时频域交替法计算结果和中心差分法计算的结果进行对比,并研究激励幅值对系统非线性特征的影响.结果表明,时频域交替法计算的结果与中心差分计算的结果具有较好的一致性,且求解效率较高,计算耗时减少50%;随着激励幅值的增加,系统的能量耗散增加,刚度降低,固有频率降低.     

Brachistochrone with friction

The brachistochrone problem is solved under the action of dry and viscous friction. For this purpose, this problem is represented as a problem of choosing a time optimal normal component (control) of the reaction of the support curve, whose shape is to be found. The Okhotsimsky-Pontryagin method of investigation of the functional differential is applied. Necessary optimality conditions that give the solution of the classical brachistochrone problem without friction and provide the corresponding optimal curves with friction are found. Parametric formulas for brachistochrones under the action of dry and viscous frictions are found analytically. Their properties are investigated. Attainability domains are determined. For certain values of the friction coefficients, the results of calculations are presented, which show the shape of the found brachistochrones and the optimal motion time.     

A comparative study of protocols for secure quantum communication under noisy environment: single-qubit-based protocols versus entangled-state-based protocols

The effect of noise on various protocols of secure quantum communication has been studied. Specifically, we have investigated the effect of amplitude damping, phase damping, squeezed generalized amplitude damping, Pauli type as well as various collective noise models on the protocols of quantum key distribution, quantum key agreement, quantum secure direct quantum communication and quantum dialogue. From each type of protocol of secure quantum communication, we have chosen two protocols for our comparative study: one based on single-qubit states and the other one on entangled states. The comparative study reported here has revealed that single-qubit-based schemes are generally found to perform better in the presence of amplitude damping, phase damping, squeezed generalized amplitude damping noises, while entanglement-based protocols turn out to be preferable in the presence of collective noises. It is also observed that the effect of noise depends upon the number of rounds of quantum communication involved in a scheme of quantum communication. Further, it is observed that squeezing, a completely quantum mechanical resource present in the squeezed generalized amplitude channel, can be used in a beneficial way as it may yield higher fidelity compared to the corresponding zero squeezing case.