磁约束阻尼悬臂壳的轴对称振动分析

提出了一种新型有效的方法来降低悬臂壳的轴对称振动．该方法的原理是在约束层端部上及固定端分别设置引力排列的永磁体,振动时磁体间的动态磁力可使阻尼层获得比传统约束阻尼处理方法更高的剪应变,阻尼层耗能增加,从而降低结构的共振峰．从夹层单元微元体受力分析出发,建立了局部磁约束悬臂壳的轴对称振动分析模型,得到分别用约束层纵向位移u30、积分常数c和径向位移w表示的夹层壳体单元的纵向和周向力平衡方程．在此模型中,考虑了振动时因u30引起动态磁力的变化,使得此模型能描述MCLD结构的动态及阻尼性能．此外,通过比较MCLD处理与传统的约束阻尼处理对磁约束悬臂壳的轴对称振动的控制效果,分析表明：磁约束处理可同时控制悬臂壳前几阶模态的振动．     

轴向覆盖磁约束阻尼条对悬臂壳非轴对称振动的影响

应用Rayleigh-Ritz方法建立了局部磁约束阻尼壳的振动分析模型.选取约束层的横向振动模态和面内振动模态作假设模态,形成横向位移和面内位移.调查了不同约束阻尼层配置下,轴向覆盖磁约束阻尼条对悬臂壳非轴对称振动模态(m=1,n=1)损耗因子的影响.研究表明:当阻尼层远离该模态的节线(θ=±π/2),磁约束阻尼处理的阻尼改进效果越明显.阻尼层设置在θ=0,π处,该模态的损耗因子最大,MCLD处理的阻尼改进效果也最显著,损耗因子提高约40%.可以通过改变阻尼层的长度及宽度可增加损耗因子,但随二者的增加,磁约束处理对阻尼的改进作用减小.     

主动约束层阻尼梁有限元建模与动态特性研究

基于弹性、粘弹性和压电材料的本构关系,利用Hamilton原理,推导了主动约束层阻尼梁的有限元动力学模型．结合压电材料的机电耦合特性,采用自感电压的位移反馈,研究了主动约束层阻尼梁的闭环控制特性．求解了主动约束层阻尼简支梁的动态特性如固有频率、模态损耗因子及频率响应特性等．对被动控制、主动控制和主被动混合控制的控制效果进行了分析比较．研究了粘弹性层与约束层厚度等参数对减振控制效果的影响．     

基于磁阻尼的超低频绝对振动传感器机理研究

通过分析普通磁电式速度传感器在测量超低频绝对振动信号时存在固有缺陷带来的问题,介绍了基于磁阻尼的超低频绝对振动传感器机理,系统用磁阻尼代替机械阻尼工作,克服了普通磁电式速度传感器体积大、质量大、不便运输等问题,下限频率达到了0.25 Hz。     

微机械轮式角振动陀螺气体阻尼特性研究

轮式角振动陀螺气体阻尼效应是影响其动态特性的主要因素。在充分研究轮式角振动陀螺结构特征的基础上,创建了角振动陀螺驱动模态滑膜阻尼数学解析模型,并给出了改进解析模型。利用有限差分算法求解极坐标系下雷诺方程,建立了敏感模态压膜阻尼简化分析模型。在5 Pa到105 Pa压强范围内,进行了简化分析模型计算,同时对计算结果进行了与ANSYS 仿真结果的比对。理论模型计算与仿真结果表明,敏感模态压膜阻尼是轮式角振动陀螺气体阻尼的主要产生机制。进而,从结构设计和控制电路的角度,给出了减小气体阻尼效应的有效方法。     

阻尼对泡沫夹芯梁非线性振动响应的影响

基于Euler—Bernoulli梁理论、Hamilton原理以及Galerkin方法，建立了大变形悬臂夹芯梁在横向周期载荷作用下的二阶动力学方程；通过考虑外周期激励的不同频率与幅值，详细分析了材料阻尼比对泡沫铝夹芯梁的振动响应的影响．结果表明，泡沫夹芯结构具有较好的阻尼性能，可有效抑制梁的混沌振动．     

关于改善谐振梁加速度计振动特性的方法研究

惯导系统应用环境往往十分恶劣,主要表现为高强度振动、快速温变等。该环境对加速度计的综合测试性能带来较大影响,针对改善振动性能的问题,对谐振梁加速度计力学模型和压膜阻尼模型进行仿真分析,仿真及试验结果表明减小阻尼间隙可增大压膜阻尼,且压膜阻尼是影响振动性能的主要因素,保持敏感质量与上下阻尼板之间阻尼间隙的一致或减小阻尼间隙可提高振动性能,对改善谐振梁加速度计的环境适应性起到了重要作用。     

新型阻尼车轮振动特性试验与仿真方法

采用仿真与试验相结合的方法分别对3种辐板形式车轮安装新型辐板屏蔽阻尼器前后的振动特性进行分析,结果表明:在安装辐板屏蔽阻尼器后,3种车轮在整个频域范围(0~6 400 Hz)内均具有良好的减振效果;斜型辐板和双S型辐板车轮较直型辐板车轮的径向振动与1节圆轴向振动更容易发生耦合;辐板屏蔽阻尼器在有效降低3种辐板形式车轮的径向振动和0节圆轴向振动的同时,还能够减小车轮径向振动与轴向振动的耦合.由阻尼车轮的减振特性可以预测,辐板屏蔽阻尼器能够有效降低车轮的滚动噪声和曲线啸叫噪声.     

非经典阻尼系统的精确解

提出了一种求解非经典阻尼系统的通用的解析方法,分别给出了多自由度非比例阻尼系统的自由振动和强迫振动的实数解的表达式.自由振动归结为求解一个线性代数方程组,把系统分为亚临界阻尼情况、退化阻尼情况和部分退化阻尼情况分别进行了讨论.对于强迫振动,研究了系统的稳态解和瞬态解,求解过程也归结为求解代数方程组.在几个算例中,把得到的精确解和数值计算结果进行了比较,两者吻合得很好.该方法为非比例阻尼系统的求解提供了一条有效的途径.     

阻尼对加速度传感器幅频特性的影响

针对加速度传感器在工程应用中的特点,从传感器的力学模型出发,分析了阻尼对加速度传感器幅频特性的影响,提出了对不同应用环境应选取的阻尼比系数。     

Stability of a nonuniform Rayleigh beam with indefinite damping

This is a continuation of our earlier work [J.M. Wang, G.Q. Xu, S.P. Yung, Exponential stability for variable coefficients Rayleigh beams under boundary feedback control: a Riesz basis approach, Systems Control Lett. 51 (1) (2004) 33–50] on the study of a nonhomogeneous Rayleigh beam and this time the stabilization is achieved via an internal damping instead of the boundary feedbacks. We continue to address a conjecture of Guo [Basis property of a Rayleigh beam with boundary stabilization, J. Optim. Theory Appl. 112(3) (2002) 529–547] in this paper and demonstrate how the damping term can affect the decay rate asymptotically. By a detailed spectral analysis, we obtain a necessary condition for the stability and establish the Riesz basis property as well as the spectrum determined growth condition for the system. Furthermore, when the damping is indefinite, we provide a condition on how “negative” the damping can be without destroying the exponential stability.     

主动约束层阻尼圆柱壳的环向占优模态控制

基于作者最近对主动约束层阻尼（ACLD）圆柱壳的建模研究基础,通过数值算例进一步研究了电压分布方式对ACLD圆柱壳减振效果的影响,重点放在控制方式以及驱动电压的施加方案上.大量的数值计算表明,在多种外激励下的ACLD圆柱壳,采用环向占优模态控制方案,具有最佳的振动抑制效果,进而提出了环向占优模态控制策略的概念.     

基于过程阻尼效应的电动汽车弹簧型扭振减振系统设计

为了提高电动汽车弹簧型扭振减振控制能力,提出基于过程阻尼效应的电动汽车弹簧型扭振减振方法。构建电动汽车弹簧型扭振减振的力学加载模型,采用基于直角坐标系的力矩控制方法进行电动汽车弹簧型扭振的载荷转移机构力学特征分析,构建载荷转移的电动汽车弹簧型扭振参数辨识模型,根据过程阻尼效应进行电动汽车弹簧型扭振减振的自适应调整,实现控制器参数的优化估计和辨识,基于载荷转移机构模型实现电动汽车弹簧型扭振减振系统的控制律优化设计。仿真结果表明,采用该方法进行电动汽车弹簧型扭振减振控制的自适应性较好,被控系统的跟踪误差较低,提高了电动汽车弹簧型扭振减振的稳定性。     

A discrete layer beam finite element for the dynamic analysis of composite sandwich beams with integral damping layers

A discrete layer finite element is presented for the dynamic analysis of laminated beams. The element uses C⁰ continuous linear and quadratic polynominals to interpolate the in-plane and transverse displacement field, respectively, and is free from the effects of shear locking. Modal frequencies and damping are estimated using both the modal strain energy method and the complex modulus method. A forced response version of the model is also presented. The model predictions are compared with experimental data for composite sandwich beams with integral damping layers. Four damping configurations are considered, a constrained layer treatment, a segmented constrained layer treatment and two internal treatments.     

具有外部干扰的不稳定剪切梁的输入–状态稳定

本文针对一端受到范德华力的不稳定剪切梁方程,考虑其输入–状态稳定性问题.通过可逆变换把方程等价地变成一个具有反馈循环的2×2的一阶运输方程与常微分方程的耦合系统.通过自抗扰控制方法,给出具有时变增益的扩张状态观测器来估计干扰.应用Backstepping变换和干扰估计量,设计系统的反馈控制来补偿系统本身的不稳定以及消除匹配干扰.通过C₀–半群方法证明闭环系统的适定性,以及Lyapunov方法证明闭环系统的输入–状态稳定性.数值仿真验证理论结果的正确性.     

Model-based damping of coupled horizontal and vertical oscillations in a flexible rod

This paper reviews the theory associated with vibrations of angularly accelerated cantilevered beams which display significant gravitational sag (coupling the out-of-plane dynamics of the flexible beam) and formulates a control approach for moving such beams to damp residual first horizontal and vertical modes of oscillation. An experimental implementation of the control strategy using an open-loop, single axis torque that is shaped for simultaneous damping of the horizontal and vertical vibrations is described. The experimental control strategy demonstrates more than a 90% reduction in the coupled residual vibrations.Work Supported by the U.S., Department of Energy at Sandia National Laboratories under Contract DE-AC04-76DP00789.     

嵌入多层黏弹性胶膜复合材料阻尼工字梁的多目标设计优化

针对嵌入多层黏弹性胶膜的复合材料阻尼工字梁,传统的混合单元法在进行结构动态分析与设计优化时存在很大困难的问题,采用基于离散层理论的多层梁单元建模分析复合材料阻尼工字梁.通过对正交各向异性铺层和腹板进行等效处理的方法,对工字梁凸缘嵌入单层阻尼层模型进行参数化分析;分别对嵌入多层或单层阻尼层的模型建立多目标优化模型,优化目标为模态损耗因子和固有频率最大化,设计变量为阻尼层层数（厚度）及其嵌入位置;应用多目标遗传算法进行优化求解.结果表明：基于离散层理论的阻尼梁单元计算精度好且易于优化,对于嵌入单层较厚阻尼和嵌入多层较薄阻尼的复合材料工字梁,获得的阻尼效果与动刚度损失基本相当,但对于高阻尼的方案,前者比后者的动刚度损失更大.