调谐质量惯容系统对高耸脱硫塔风振控制研究

高耸脱硫塔属于圆截面薄壁钢结构,具有柔度大、阻尼小、上部截面突变等特征,在风荷载作用下易发生较为强烈的顺风向和横风向振动.为实现脱硫塔风致振动的有效与轻量化控制,引入调谐质量惯容系统(TMIS),基于推导的脱硫塔-TMIS耦合系统频响函数,分别建立了TMIS对脱硫塔的顺风向和横风向减振参数优化设计方法,并对比分析了TMIS、传统调谐质量阻尼器(TMD)、调谐质量惯容阻尼器(TMDI)对脱硫塔的减振效果.结果表明：以脱硫塔频域响应和H_∞范数为目标优化设计的TMIS对脱硫塔顺风向和横风向风致振动均有较好的控制效果;与顺风向减振相比,TMIS横风向减振具有更好的轻量化效应;与TMD、TMDI相比,TMIS表现出较好的减振优势.     

冲击载荷下磁流变阻尼器结构优化设计

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器工作在高冲击、高速环境下,对磁流变阻尼器的设计指标和性能提出了更高的要求.针对冲击试验中,磁流变阻尼器表现出的阻尼力可调动态范闱的不足,利用Herschel-Bulkley的磁流变液非线性结构特性的平行平板恒流模型,采用多目标规划方法,提出了火炮反后坐装置应用中的磁流变阻尼器优化设计方法.最后分析了磁流变阻尼器磁路设计准则,结合优化设计尺寸,对阻尼器活塞磁场进行了有限元分析.结果表明,磁流变阻尼器阻尼通道处能产生足够大的磁场强度且分布均匀.     

基于磁粉离合的变惯质阻尼器理论及试验研究

针对超长斜拉索振动主模态区间多变的特点,磁粉离合惯质阻尼器作为半主动变惯质阻尼器对比被动惯质阻尼器更具优势.根据已有研究发现,仅向磁粉离合惯质阻尼器输入直流电并不能实现阻尼器惯质系数恒值可调的功能,本文通过输入简谐电流的方法实现该功能.首先,介绍了磁粉离合惯质阻尼器基本原理及其力学特性,从磁粉离合器双轴相对运动状态来分析磁粉离合器在不同电流工况下的力学性质,进而研究实现阻尼器变惯质功能的输入电流控制算法.然后,综合阻尼器基本构造建立了其力学模型,从而得出阻尼器在稳态激励条件下的等效惯质系数表达式,阐明了阻尼器在输入控制电流下的等效惯质系数与控制电流幅值呈二次线性关系.最后,通过实验对阻尼器惯质系数的可调性进行了验证.     

用于结构减震控制的拉索式惯容系统跨层布置优化研究

本文提出了一种拉索式惯容系统的跨层布置方法用于结构减震控制.将地震激励模拟为金井清谱随机激励,构建统一的状态空间方程,进行线性系统直接随机分析,获得系统响应统计量.利用布置效率确定惯容系统布置位置,考虑惯容系统整体出力影响惯容系统自身造价及结构柱额外受力,将惯容系统出力状况作为经济指标.考虑结构位移响应及加速度响应与结构性能的相关性,将结构的位移响应及加速度响应作为减震效果指标.利用设计参数的多目标优化,获取惯容系统最优参数的帕累托前沿,指导设计并比较不同布置方法.最后,利用一个10层的基准结构进行减震效果分析,验证跨层布置的惯容系统优于一般层间惯容系统.     

基于调谐转动惯量阻尼器的结构摆振控制方法(I): 参数影响分析与小型比例模型试验

由于常用的调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)对悬吊结构转动和摆振运动控制无效,本文结合数值模拟和模型试验对前期研究提出的新型调谐转动惯量阻尼器(tuned rotary inertia damper,TRID)控制系统应用的可行性进行深入研究.在建立了TRID系统与悬吊结构相互作用力学分析模型以后,通过数值模拟分析比较了控制系统参数对控制效果的影响;基于Simulink系统进行非线性运动微分方程数值求解和ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)机构动力学运动仿真分析,研究了TRID系统控制结构摆振运动的最优参数,如转动惯量比、调频比、阻尼比等;通过小型比例模型系统试验验证了TRID系统控制结构摆振的可行性和有效性.     

基于惯容的振动能量收集背包设计与仿真分析

为收集人体运动中的振动能量,基于惯容元件设计了嵌入背包的电磁式能量收集装置.该装置有助于提升人体舒适度、解决传统俘能装置阻尼匹配困难的问题.在建立数学模型和调研人体步态特征的基础上,根据机电比拟法和最大功率传输定理分析装置的能量传输效率,同时考虑人体承担该装置的载荷.结果表明,惯容元件的引入为系统参数选取增加了一个自由度,可以有效调节俘能装置的固有频率与人体振动频率相匹配,实现能量收集效率的最大化,同时有效减轻人体的承重负担.最后,在基于人体关节活动机理和遗传算法构建的仿真平台上对理论分析进行验证,证实了所提方法的有效性.     

基于负刚度惯容型非线性能量汇的整星振动抑制

本文将负刚度元件集成到惯容型非线性能量汇中构成负刚度惯容型非线性能量汇,并将此装置应用到整星结构,讨论其减振效果.基于最大幅值减振百分比展示了负刚度惯容型非线性能量汇的减振性能,并通过对比讨论了负刚度元件对惯容型非线性能量汇减振性能的影响.最后讨论了负刚度惯容型非线性能量汇的参数影响及其优化.研究结果表明,作用于整星系统中的新型负刚度惯容型非线性能量汇具有很好的减振性能.     

基于调谐转动惯量阻尼器的结构摆振控制方法(Ⅱ):足尺模型试验与TRID装置小型化研究

基于前期研究工作建立了调谐转动惯量阻尼器(tuned rotational inertia damper,TRID)理论模型并进行数值分析和小比例模型试验,首先对一台中型桥式起重机的吊钩进行了摆振控制的足尺模型试验,进一步验证了TRID系统控制悬吊结构摆动的有效性.其次针对某大型海洋起重铺管船浪涌致吊钩摆动问题设计了TRID控制系统.然后针对在大型工程实际应用中TRID系统需要较大转动惯量的问题,提出了通过引入变速器使TRID系统小型化的方案,并对该方案进行了理论分析和数值模拟验证,结果表明,通过引入变速装置,TRID系统可以采用较小的实际转动惯量来获得等效的大转动惯量,从而可以使TRID系统实现小型化.     

摩托车磁流变阻尼器的设计研究

磁流变液（Magnetorheological fuild）是一种新型的智能材料，属于可控流体，具有在外加磁场作用下快速可逆地改变流变性能的特点。本文选择剪切阀式作为本文阻尼器的工作模式，对磁流变阻尼器的磁路进行了设计；优化设计了磁流变阻尼器的结构参数，在此基础上，根据理论分析选择阻尼器的结构尺寸，设计制作了单出杆磁流变阻尼器。对本文设计的磁流变阻尼器的特性进行了实验研究，本文的研究结果对于磁流变阻尼器在摩托车悬挂系统中的应用具有较好的参考价值。     

基于随机激励的土木结构阻尼器系统耗能功率理论研究

EIMD能够产生较大的惯性并提供可控的电磁阻尼,而由外部载荷引起的结构振动能量通过EIMD转化为电能,用于耗散和收集。研究提出了新的EIMD机械模型用于土木结构中同时缓解振动和收集能量,其中包括机械模型和能量模型设计。而研究结论显示,当EIMD受到振幅为5毫米的1赫兹谐波激励时,测试数据显示,它能收集到足够的能量。数据显示,它的输出功率为9.2 W,最大能量收集效率达到29.1%。研究提出的双功能EIMD经证明是有效的,这有助于推动自供电半主动阻尼器的进一步研究。     

支持性能驱动设计的产品性能表达

从性能需求驱动产品设计思想出发,研究支持产品设计的知识资源的基础建设问题。提出产品性能元概念,并采用面向对象方法定义了性能特征类,达到对已有产品按性能进行分类存储的目的。最后讨论了面向对象的定义对后续的由性能需求到产品结构特征和制造特征的映射研究的意义。     

铅黏弹性阻尼墙力学性能分析研究

为提高黏弹性阻尼墙耗能能力,改善其耗能方式,本文提出一种复合型铅黏弹性阻尼墙,介绍了铅黏弹性阻尼墙的构造与原理.对4种不同硬度天然橡胶进行材性试验及本构参数拟合,设计24组不同参数铅黏弹性阻尼墙,采用ABAQUS有限元软件进行模拟分析,研究了不同黏弹性材料、黏弹性层面积、铅芯直径、铅芯布置方式、复合黏弹性层厚度和单层薄钢板与黏弹性层厚度比对阻尼墙滞回性能及力学性能的影响,并给出了设计建议值.     

基于SysML的航电系统架构安全性评估方法

针对现有系统安全性分析方法中安全性分析与航电系统架构设计过程无法融合的问题,提出基于SysML的航电系统架构安全性评估方法。首先在EA中基于SysML建模语言建立系统架构模型;然后利用XML解析技术从中提取系统关键信息,并建立故障树模型对其失效概率与区域安全性等进行分析,得到安全性评估结果;最后基于SysML语言对IMA架构下的显示系统进行架构设计和安全性评估,评估结果验证了所提出安全性评估方法的有效性。      

交通标志结构的有限元优化设计

交通标志的结构设计采用有限元分析法进行优化设计,能够让交通标志结构的稳定性更加符合交通安全性要求,同时使结构外观和公路环境相协调。本文对常规有限元法和精确有限元法在设计交通标志牌结构时做了对比分析,阐明了精确有限元法在结构设计上更具有优势。     

一种AADL模型测试仿真引擎的设计与实现

随着嵌入式软件规模的日益庞大,任务关键系统的可信属性,如实时性、可靠性等,逐渐成为影响嵌入式系统质量和制约系统行为可信的重要因素。如何在系统设计早期及时发现系统可信属性的不足,在模型设计阶段进行体系结构调整、优化模型中软硬构件结构及属性规约,成为嵌入式软件分析方法研究的重点。为解决以上问题,提出了一种基于模型的嵌入式系统实时性测试方法,设计并实现了面向AADL模型的仿真测试引擎(AMSE)。仿真引擎基于SystemC和POSIX技术,通过任务封装、任务调度、时钟管理、中断管理和信号控制等实现模拟内核功能,可以动态执行AADL模型实例,从而对嵌入式系统的实时性开展模型测试。同时,以汽车控制系统为应用实例,基于AADL模型测试引擎AMSE进行了应用测试分析,获得了较好的测试结果。     

基于集合化的装备IETM数据模块快速构建技术研究

该文研究了基于集合化的数据模块快速生成技术,根据笛卡儿积的运算特点采用集合化运算思想,通过将信息集集合化、装备结构单元集合化,提出了一种将信息集嵌入到装备结构单元的模型构建方式,利用该模型进行信息集与装备结构单元的笛卡儿积集合化运算,实现数据模块的快速有效构建。这种构建技术突破了传统IETM手册顶层规划中数据模块生成方法的理念,对数据模块的完备性、准确性给予极大地保障,提高后期IETM手册研制的效率,减小返工。     

基于RUP的IS设计与实现

IS开发的困难严重阻碍了IS的应用。基于RUP的开发,可以较好地克服这些困难。分析IS开发的特点及要求,介绍RUP的基本思想,并以某高校综合IS为例,对基于RUP的IS设计与开发工作进行了研究。     

环形弹簧阻尼器的滞回性能试验研究

环形弹簧是一种在机械工程领域中应用广泛的减振部件.将环形弹簧用于土木工程结构的减震控制,设计了一种具有自复位功能的环形弹簧阻尼器(Ring spring damper,RD),通过往复荷载作用下的性能试验,研究了RD的滞回性能.首先,提出RD的构造设计和工作原理.进而,设计加工了RD试件,对其进行了滞回性能试验,研究了位移幅值、加载频率对RD试件滞回特性的影响规律.最后,利用ABAQUS软件,对RD试件的滞回性能进行了数值模拟.研究结果表明,RD在往复荷载作用下的滞回性能稳定,且具有良好的耗能与复位特性;RD的有限元模拟滞回曲线与试验曲线较为接近,表明所建立的有限元模型可较为准确地描述RD的滞回行为.     

γ射线工业CT数据采集传输系统

针对多通道γ射线工业计算机断层扫描(CT)的高速数据采集和远距离传输需求,应用点对点传输,设计了基于数据报协议(UDP)的现场可编程门阵列(FPGA)数据采集传输系统.系统增加FPGA计数单元,可扩展更多通道进行数据采集.主控以FPGA作为核心,将UDP用Verilog编程的方式在FPGA中实现,控制以太网接口芯片将数据传至上位机,上位机界面与底层传输电路的相互通信利用VC++6.0编程实现.实验结果表明:在100 Mb/s全双工模式下进行网络测试,其网络利用率稳定在93%,传输速度为93 Mb/s(即11.625 MB/s);上位机能正确地接收到底层电路所发送的数据;能够满足γ射线工业CT高速数据采集系统在速度和距离上的传输要求.