帆板驱动微振动对卫星的影响与对策

基于帆板驱动机构精确建模，对帆板及其驱动带来的影响进行分析；在分析帆板驱动特性的基础上，给出了微振动测试数据及其分析结果；并以某卫星为例给出了帆板驱动控制时微振动对姿态的影响，提出了频率约束和振动主动抑制控制相结合的解决措施及验证结果。     

低轨道下运行的卫星-太阳帆板系统的刚-柔-热耦合动力学建模

传统地考虑热效应的卫星-太阳帆板动力学模型只考虑太阳直接辐射热流的影响,仅适用于高轨道运行的航天器。以低轨道下运行的卫星-太阳帆板系统为研究对象,提出了一种通用的分析其在宇宙空间各种热流作用下刚-柔-热耦合动力学特性的建模方法。考虑太阳帆板热变形、卫星的姿态运动和太阳帆板受到的各种辐射的热流密度之间的耦合关系,分别给出了太阳直接辐射热流、地球红外辐射热流以及地球反照辐射热流的计算公式。将系统视为中心刚体-悬臂梁模型,首先建立了悬臂梁的热传导方程,然后通过引入考虑热应变的应力-应变关系,用虚功原理建立了卫星-太阳帆板多体系统的考虑热效应的动力学方程,对热传导方程和动力学方程联立求解。对低轨道下运行的卫星-太阳帆板系统进行了数值仿真分析,分析了考虑地球红外辐射和地球反照辐射热流对热振动的影响,以及考虑刚-柔-热耦合效应对系统动力学特性的影响,并给出了系统热振动稳定时特征参数的范围。     

具有多个主振模态振动系统的减振优化设计

本文研究被动减振装置的优化设计问题。对经受稳态激励的振动系统提出了一个两步减振优化设计方法,以确定减振装置的最优安装位置和参数。该方法直接以对系统的振动量级要求为设计目标函数,避免对原始结构和附加减振结构组成的复杂系统进行重复的动态性能分析,因而可用于工程中复杂结构的减振设计。     

多楔带附件驱动系统旋转振动方程的通程式方法

建立了单根多楔带附件驱动系统的旋转振动方程的通程化方法,以适用于不同布置形式的单根多楔带附件驱动系统的旋转振动特性计算。在此基础上,开发了一个单根多楔带附件驱动系统旋转振动特性的计算程序,并利用该程序对两个不同布置形式的多楔带附件驱动系统的旋转振动特性进行了计算。计算得到了这两个不同布置形式的多楔带附件驱动系统的固有频率、带的稳态张力、轮和张紧臂的角度波动、带段的动态张力和最大轮毂载荷等。将部分计算值和实测值进行对比,验证了本文所建立的通程式方法的可行性。     

时间约束下帆板挠性振动抑制的预测与反演控制

针对航天器挠性帆板的振动抑制问题开展研究,基于模态空间中状态方程形式的动力学模型,在离散时间系统中求解太阳帆板振动受控下模态坐标随时间变化的规律;对振动模态坐标的状态转移进行预测,利用模型预测方法外推预测挠性各振动模态坐标状态的预计偏差;采用广义逆方法,反演得到抑制挠性振动所需的控制序列;通过逐步逼近的方法,设计了在给定的振动抑制时间约束下,太阳帆板挠性振动抑制的模型预测与反演控制律;分析了该方法在应用中的一些特点;仿真结果表明,所提出的方法能够实现指定时间约束下航天器太阳帆板的快速振动抑制。     

两种悬置元件的对比试验研究

目的 为有效隔离某大功率军用柴油机的振动对车架及车体的影响。满足装车可靠性,要求合理选用高效减振装置以减少发动机的振动和噪声。方法 针对两种悬置元件－橡胶减振器和钢丝绳减振器,为预测装车后减振器的隔振性能和发动机的振动情况,分别对它们进行了静态特性、模拟装车后的动态特性和发动机台架振动烈度试验。结果 通过试验对两种悬置元件进行了对比、分析。结论 通过对比分析,初步估计采用钢丝绳减振器可以较橡胶减振     

基于PXI的多通道动态电阻测试与校准技术的实现

针对当前太阳帆板驱动机构动态导电环的测试计量需求,基于高速PCI总线技术和高稳定度的恒流源技术,研制了一款通用的基于PXI的多通道动态电阻测试校准装置,替代了传统的将机构电连接器触点通过转接电缆展开至转接盒,再使用万用表对转动过程中的刷线环线接触电阻值进行测量校准的方法。     

具有单向离合器的多楔带附件驱动系统旋转振动建模及参数优化设计

建立有单向离合器装置的三轮-多楔带附件驱动系统的非线性旋转振动数学模型。用Gear数值算法求解从动轮与张紧臂的角度波动。计算结果表明,有单向离合器装置时从动轮与张紧臂的角度波动、各带段的动态张力、带-轮间的滑移率等系统动态特性均明显减小。计算、研究单向离合器弹簧刚度的大小、附件轴与从动轮转动惯量比的大小对系统动态特性的影响。以张紧臂角度波动、单向离合器弹簧扭矩、带-从动轮间的滑移率最小为优化目标,建立单向离合器弹簧刚度和附件轴转动惯量两参数优化设计数学模型。结果表明,优化后的系统参数,三轮-多楔带传动系统的动态特性均得到一定程度的改善。文中单向离合器装置三轮-多楔带传动系统的建模、动态特性求解及参数优化设计方法,为发动机前端附件驱动系统的旋转振动控制提供参考。     

半主动变刚度TLCD减振控制的研究

为改进被动式调频TLCD的减振特性,提出了半主动变刚度TLCD减振系统,基本原理是将调频TLCD的弹簧设置成可调谐状态,在振动过程中,根据减振系统的需要适时调整调频弹簧的开关状态。减振系统的刚度由两部分组成,一部分是液体振动的恢复力,另一部分由变刚度装置的弹簧提供。由Lagrange方程建立起半主动变刚度TLCD的运动方程,以一个单自由度结构体系为算例,分析了可变刚度对系统控制性能的影响。外荷载频率与结构的频率比取不同值,比较了被动TLCD、半主动变阻尼TLCD和半主动变刚度TLCD的减振频带。考虑TLCD的频率和结构的实际频率之间存在一定的误差时,研究了半主动变刚度TLCD的减振性能。最后,通过一个五层结构的算例,分别在谐波和地震波作用下,验证了半主动变刚度TLCD对多自由度结构体系的减振特性。研究结果表明,半主动变刚度TLCD具有更宽的减振频带,在TLCD的频率和结构振动的频率存在误差时,仍能保持较好的减振效果。     

普通乘用车减振系统性能的理论分析

以汽车车身垂直加速度作为评价汽车减振性能的指标,同时考察影响汽车操纵稳定性的指标。针对普通乘用车的乘坐舒适性和操纵稳定性,对汽车减振系统动态特性进行研究。基于乘用车车身加速度、减振系统动挠度、车轮与路面间动载的幅频特性,对乘用车减振性能进行对比分析,指出研究动态性能可变的减振系统是乘用车振动性能改进的重要措施。     

扫描信号激振下振动器-大地耦合动刚度和动阻尼研究

准确描述在扫描信号激振下振动器与大地之间的相互作用是研究可控震源激振规律的关键.根据弹性半空间理论,建立了振动器-大地耦合振动模型,提出了振动器-大地耦合动刚度和动阻尼的数学描述,进行了耦合模型的试验验证,研究了耦合参数对动刚度和动阻尼的影响规律.结果表明,影响动刚度和动阻尼的耦合参数包括扫描频率、大地弹性模量、土壤密...     

摩擦提升系统钢丝绳横向动力学分析

将平衡钢丝绳质量等效在提升容器上,利用Hamilton方程建立塔式多绳摩擦提升系统变长度提升钢丝绳横向振动动力学模型。用修正Galerkin方法将无限维偏微分振动控制方程离散有限维常微分方程。以某矿副立井提升系统运行状态曲线为运动参数输入,仿真分析不同运行阶段提升钢丝绳横向振动规律及刚度、阻尼对横向振动影响。结果表明,在外界干扰激励作用下提升的上行阶段振动更剧烈;增大弹簧刚度、集中阻尼及分布阻尼均可减小钢丝绳横向振幅。     

双材料自由阻尼层结构拓扑优化设计方法

目的 在不减小板壳结构动刚度的前提下有效提高板壳结构的抗振性能,提出一种板壳阻尼复合结构拓扑优化设计.方法 以结构模态阻尼比为目标函数,以某阶固有频率不小于设定值为约束条件,推导目标函数和约束条件对设计变量的灵敏度表达式,采用SIMP插值函数和移动渐近线法求解优化数学模型.结果 研究表明,文中提出的双材料阻尼层结构相比传统单材料阻尼层结构的振动响应明显减小,同时适当改变设计目标和约束条件,可满足不同的工程应用需要.结论 通过在宏观上对高刚度低阻尼材料和低刚度高阻尼材料的分布进行了设计,优化后的结构兼顾低刚度高阻尼材料的高阻尼特性和高刚度低阻尼材料的高刚度特性,实现了结构高刚度高阻尼的设计.     

复合材料面板对筒型基座整体抑振机制影响规律研究

提出一种新型复合材料筒型基座结构形式，其面板采用夹芯结构设计；通过系统阻抗特性分析理论预测面板结构及材料参数对基座减振性能的影响规律；针对夹芯面板开展静/动力学特性试验；以振级落差为减振效果评价指标，通过激振试验研究了面板结构参数对基座抑振机制的影响规律。研究结果表明：在频段 ，夹芯面板刚度能有效控制基座减振性能，随着频率的增加，面板刚度抑振机制减弱，阻尼高频损耗抑振机制增强；夹芯面板芯材厚度的增加对基座高频抑振性能优于表层厚度增加；面板对基座减振耗能贡献高于环壁间阻尼芯材。     

摄动法研究硬盘磁头滑块动态飞行特性

硬盘工作时,磁头滑块飞行在磁盘上方,其动态飞行特性对硬盘工作性能有重要影响。该文利用摄动法推导了磁头滑块的气膜刚度和阻尼摄动方程,且通过有限体积法进行求解,获得了初始摄动条件下的气膜刚度和阻尼矩阵。结合磁头滑块动力学方程,研究了扰动速度、扰动俯仰角和扰动侧倾角对磁头滑块动态飞行特性的影响。研究结果表明：①扰动速度会导致磁头滑块向磁盘表面作竖直方向的移动,增加了与磁盘接触碰撞的风险;②扰动俯仰角或侧倾角的增加都会导致磁头滑块振动幅度的增加,但扰动俯仰角更容易引起磁头滑块的振动。     

多层堆叠式永磁动力减振刀杆设计与仿真分析EI北大核心CSCD

针对大长径比刀杆中传统动力减振器的橡胶疲劳老化、阻尼液易泄露、刚度和阻尼难以精准设计等问题,设计了一种利用磁刚度和电涡流阻尼提供刚度和阻尼的多层堆叠式永磁动力减振器,实现了刚度和阻尼的独立精准设计。独特的堆叠式结构可以在相同体积下提供更大的磁刚度和电涡流阻尼,保证多层堆叠式永磁动力减振器达到最优减振条件。分别建立了多层堆叠式永磁动力减振器中磁刚度和电涡流阻尼的理论计算模型,并利用MATLAB软件和Maxwell电磁仿真软件分别探究了磁刚度和电涡流阻尼与多层堆叠式永磁动力减振器各部分尺寸参数之间的关系。最后利用MATLAB软件分别对安装多层堆叠式永磁动力减振器的刀杆和等尺寸实心刀杆进行仿真分析。结果表明,安装多层堆叠式永磁动力减振器后刀杆的频响函数幅值最大值下降91.1%。     

基于负刚度原理的结构减震效果理论分析

在分析普通振动控制系统特点的基础上提出基于负刚度原理减震系统和负刚度阻尼装置的两种实现思路,并详细分析附加负刚度阻尼装置可以显著提高结构的减震效果。首先,利用结构附加刚度比率和附加阻尼比之比作为控制参数,通过理论推导单自由度正、负刚度减震体系的动力放大系数和传导比,讨论控制参数对二者的影响;然后,采用有限单元法分析正、负刚度减震体系结构的地震动力反应,通过结构的自振频率和位移、速度、加速度以及柱底剪力反应的分析,说明负刚度振动控制系统可以减少上部结构绝对加速度。分析表明,负刚度阻尼装置的负刚度可部分抵消原结构的正刚度,降低了结构的自振频率,提高结构阻尼,较大幅度地减少上部结构的动力响应,具有更好的减震性能。     

新型汽车扭振减振器扭振特性试验研究

对一种新型汽车扭振减振器的动态工作特性进行试验研究,通过试验与理论相结合的方法,系统的研究了该减振器动态扭振特性。研究表明：减振器恢复扭矩与扭振振幅成典型的迟滞非线性,而且其动刚度是振幅的非线性函数;阻尼是振幅、频率的非线性函数,阻尼成分较丰富,既有干摩擦阻尼,又有粘性阻尼;建立的恢复扭矩混合阻尼动力学模型能够很好地描述这类非线性扭振减振器的迟滞特性,理论回线与试验回线吻合较好,为优化设计出高性能的汽车扭振减振器提供了理论依据。     

松弛型阻尼隔振模型的动刚度试验研究

针对松弛型阻尼隔振模型,从动刚度角度分析其与传统隔振模型的区别。通过求解松弛型阻尼隔振模型的传递率,说明系统最优传递率和动刚度的联系。使用波纹管提供刚度及密封,采用小孔阻尼结构形式,设计松弛型阻尼隔振器并对系统的阻尼系数求解。对所设计的松弛型阻尼隔振器进行了动刚度的测试,实验结果和理论预测吻合较好。研究对松弛型阻尼隔振器的优化设计具有很强的指导作用。     

基于实测扫频响应反推管路卡箍支承刚度及阻尼

为了建立管路系统动力学模型并分析其振动特性,需获取动载荷下卡箍支承刚度及阻尼等力学特性参数。该研究提出一种基于实测扫频响应的响应面法来反推上述参数的方法;提出了基于响应面反推管路卡箍支承刚度和阻尼的辨识算法;利用自编有限元创建了管体-卡箍系统的动力学模型,推导了管路系统振动响应;在利用响应面法的匹配计算中,进行了卡箍刚度及阻尼关于频率和对应响应的多项式拟合,并采用基本遗传算法进行了优化。在实例研究中,用提出的方法辨识出了所研究管路卡箍的具有频率依赖性的支承刚度和阻尼;将辨识值回代到分析模型中,通过比较预测的与实测的频域响应,共振频率及响应偏差均小于3%,证明了辨识结果的合理性。