三维五向编织复合材料中纱线排列形态的实验分析

采用CCD显微摄像仪获取了树脂基三维五向编织复合材料的一系列截面图像，分析了编织复合材料内纱线的排列规律及其截面形状的变化．实验结果显示：沿编织成型方向，三维五向编织复合材料的不同横截面内纱线的排列方式不同，呈周期性变化；编织纱线的截面形状近似为扁平的凸透镜形；第五向不动纱的轴线基本保持伸直，其截面形状沿其轴向近似为扇形和三角形相互过渡变化；表面编织纱线的排列方式与内部编织纱线的排列有关，其截面形状近似为椭圆形。     

慢变振幅法在研究单摆运动中的应用

为了研究实际单摆系统的运动规律,考虑了单摆振动过程受到的粘滞性阻尼力,由慢变振幅法给出了实际单摆系统微分方程的近似解.慢变振幅法近似解的计算结果与微分方程的直接数值解一致.结果表明,实际单摆系统的振幅随时间按指数规律衰减;振动的周期随初始振幅的增大而增大,随振动时间的延长而减小.用慢变振幅法给出的系统近似解能准确的描述实际单摆系统的运动规律.     

基于缠结法的新型纱线动态摩擦系数测量仪器研制

针对目前纱线动态性能评价仪器的进口设备价格昂贵,国产设备的纱线与仪器的摩擦阻力大且动态运行过程中的张力不稳定的问题,基于缠结法原理开发了一种新型纱线动态摩擦系数测量仪器,纱线运行速度和恒定预加张力可调,能实时测量和显示纱线的输入张力和输出张力以及纱线的动态摩擦系数,且系统简单、造价低廉。选用28 tex纯棉纱线、36 tex芳砜纶和420D涤纶进行五次重复性测试后,三种纱线其动态摩擦系数波动幅度低于0.01,仪器表现出良好的稳定性和可重复性。与CTT恒定张力传输系统的对比试验中,两种仪器测得的28 tex纯棉纱线的动态摩擦系数相同,且摩擦系数的变异系数分别为6.08%和3.92%,验证了该仪器具有较高的精确性。     

经纬纱线形态扫描法测定织物结构相的研究

研究了经纬纱线形态扫描法测定织物结构相，并与传统的切片法进行了比较。结果表明：经纬纱线形态扫描法具有快速、简便和准确的特点，在某些织物上完全可以替代切片法进行织物结构相的测定。     

形状记忆合金梁动力稳定性及混沌运动

研究了受轴向载荷的形状记忆合金梁的动力稳定性与混沌运动。基于形状记忆合金的热-机行为和拟弹性行为本构关系及梁的动力学平衡方程，建立了反映形状记忆合金梁横向振动的非线性动力学模型；用平衡态定性分析法讨论了梁动力稳定性与材料相转换间的关系；用数值仿真研究了梁的混沌行为与温度、载荷及阻尼间的关系。研究表明．梁的横向振动平衡态的稳定性与材料相的稳定性完全一致；在马氏体与奥氏体共存状态下．系统的混沌特性最强；系统的混沌特性随载荷的增加而增强．随阻尼的增加而减弱。     

运动规律对周期时变凸轮系统稳定性的影响

基于多尺度法及Fourier级数展开，对不同运动规律下的单自由度周期时变凸轮系统的稳定性进行了分析，给定了系统的稳定区域图。结果表明相同的时间分配、不同的运动规律对系统稳定性的影响甚小，而不同的时间分配、相同的运动规律对系统稳定性的影响很大。     

滑动轴承-裂纹转子系统的非线性稳定性分析

利用打靶法结合Floquet理论,对裂纹转子系统稳态周期运动的稳定性进行了分析与研究,揭示了裂纹转子系统同步周期运动分岔导致概周期运动与混沌运动的演变过程．数值计算表明：裂纹转子系统稳态周期运动失稳存在鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf分岔三种形式;刚性支承裂纹转子系统周期运动失稳一般只发生在ω0／3和2ω0／3转速附近,较大的裂纹方位角和适度的偏心量有利于提高系统周期运动的稳定性;滑动轴承支承的裂纹转子系统周期运动一般只在ω0／3、ω0／2和2ω0／3转速附近发生分叉失稳,采用三油叶轴承支承有利于提高滑动轴承-裂纹转子系统周期运动的稳定性．     

船舶非线性自由横摇运动的近似解析解

具有一定精度的近似解析解有助于方便分析船舶非线性横摇运动及其稳定性.针对以线性加立方项的阻尼力矩和回复力矩模型为基础的非线性自由横摇运动方程,运用奇异摄动理论中的多尺度法,经繁复推导给出了完整的精确至二阶的解析解,解决了消除二阶非线性项中久期项的处理问题.文中给出的解析解可以作为船舶非线性自由横摇运动的近似解析解.为此,以一船模的自由横摇为算例,计算了解析解的时间历程和平面相图,通过与Runge-Kutta法的数值解进行比对分析后表明,利用该解析解近似描述和研究船舶非线性自由横摇是可行的.     

用数值方法探讨射频电流驱动下Josephson结系统的稳定性

Josephson结用作参量放大器时出现的反常高的噪声起因于混沌运动．本文综合相平面法与数值方法对Josephson结中的混沌现象进行了研究，并据此初步探讨了Josephson结系统的稳定性．     

单轴陀螺架的一个简化应用

本文以单轴框架作为稳定对象,利用三自由度陀螺装置的力学特性,讨论其单轴向的稳定性问题。以微型三自由度陀螺仪作为敏感元件,由修正力矩马达和框架稳定力矩马达作为相应的力矩输出装置。将其系统运动方程按一次近似简化,得出系统的稳定条件。     

较长片段单纱强力的分布及其特征数的计算

本文在片段长度为l的单纱强力分布已知的条件下,给出了长度为nl（n为正整数）的单纱强力分布．当l长的单纱强力分布为正态时,推导出长度为nl的单纱强力平均数和标准差的近似计算公式,其精度高于著名的Peirce公式．最后通过试验及统计分析验证了本文的结论．     

单纱强力分布与纱片段长度间的关系

本文用样本极小值理论，从长度为１的单纱强力的分布、强力平均数及强力标准差，推导出长度为ｎｌ（ｎ为正整数）的单纱强力分布、强力平均数及强力标准差，在长度为１的单纱强力分布为正态的条件下，用线性回归方法求出了精度较高的强力平均数和强力标准差的计算公式。     

双馈发电机PI控制的稳定性分析

基于稳定性分析对于控制系统设计的重要性,给出了双馈发电机的动态方程,结合系统的运动方程和调节器的状态方程,导出了发电机PI控制系统的状态方程,并用Lyapunov间接法分析了电机参数对系统雅克比矩阵各特征根实部的影响,指出控制系统的发电机参数设置不当,可能导致系统不稳定.分析了PI调节器参数对各特征根实部的影响,确定控制系统的稳定域,找出PI调节器参数的最佳区域,界定PI调节器各参数的调节范围,进而有效地指导智能PI控制器的设计.     

水涡轮机械中的三维径向平衡方程

本文根据水涡轮机械叶栅中的流动特点，导出了反映水涡轮机械流动在径向上变化的三维平衡方程，并推导出了水涡轮机械叶栅内部沿周向平均的流动特性在径向上径变化的平衡方程。这些方程很好地反映了在设计中通常所做的假设的近似性，它们有助于解析水涡轮机械叶栅内的流动，对水涡轮机械的优化设计和性能预测起着重大作用。     

液体阻尼器对高斯白噪声激励下的响应的分析及其解

通过对液体阻尼器在高斯白噪声激励下的运动分析,建立活塞运动微分方程。由于激励的高斯白噪声特征,导致线性时不变系统的响应的高斯白噪声特征和“FPK”方程的建立。采用“Fourier”变换和“Lagrange”方法,求得“FPK”方程的精确解。在阻尼力远大于惯性力的条件下,求得“FPK”方程的近似解。     

刚性多支点传动轴的纵向振动分析

为进一步提高刚性多支点传动轴的安全性,研究了刚性多支点传动轴的纵向振动.根据质心运动定理、Galerkin法和Heaviside函数,求得非惯性系下倾斜、等跨距刚性多支点传动轴的纵向运动方程.在此基础上,用多尺度法求得一次近似解,分析了纵向振动的规律等.研究表明传动轴的非共振的纵向振动是小振幅、振幅按指数规律衰减、渐进稳定的振动;变化的惯性力和质量偏心使传动轴纵向振动;刚性多支点传动轴的纵向振动无法消除,影响横向弯曲振动的稳定性及振幅,使轴端的花键微动摩擦及磨损,对传动轴的安全性构成威胁的可能性很小;增加中间支点的数量,纵向振动的振幅减小.     

光电测量的一种抗干扰技术

应用光的干沙、衍射、偏振等原理来测量位移、转角、速度、角速度等许多物理量时,光源输出光强的起伏和光在传输过程中能量耗散的不规则变化使测量误差增大。用分束镜分出一束参考光以监测进入测试系统的入射光强变化情况,并用光电转换器将讯号光和参考光转换成电压信号V_1和V_2,用除法器相除求出其商V_0=V_1/V_2,在相除过程中就“除”掉了上述干扰,使信号恢复其本来面目。     

航天器柔性附件伸展过程动力学分析

从Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理出发推导了柔性附件伸展过程的时变系数动力学方程,在限定缓慢伸展的前提下,将动力学方程解耦处理,推广非线性动力学的平均法求解时变系数微分方程,得到近似解析解,该解析解适用于任何伸展率,而且可以作为判定失稳的依据。     

改进的输出误差法用于不稳定飞机参数辨识

为解决输出误差法在不稳定飞机参数辨识过程中的数值发散问题以及初值依赖问题,设计了一种结合神经网络、粒子群优化算法以及Levenberg-Marquardt算法的系统辨识方法。首先,为解决输出误差法的数值发散问题,以神经网络拟合待辨识系统的动力学特性。不同时刻的飞行试验数据用于训练神经网络,训练好的网络可以直接对下一时刻的运动状态进行预测,从而避免对不稳定运动方程的求解。其次,基于粒子群优化算法搜索Levenberg-Marquardt算法中的最佳阻尼因子,并以改进的LM算法替代输出误差法中的高斯-牛顿算法。接下来,改进的LM算法与训练好的神经网络结合得到了一种新的参数辨识算法。最后,基于不稳定飞机的闭环仿真飞行试验数据对提出的算法进行了验证。研究结果表明:与传统的最小二乘法和人工稳定的输出误差法的估计结果相比,所采用的算法具有更高的估计精度;同时,所提出的算法中可以随机选取待辨识参数的初值,克服了输出误差法对参数初值的依赖。本文的研究成果可以直接用于其他不稳定非线性动力学系统辨识领域,经过修改后还可以用于其他非线性优化领域。     

用直接法求简支输送管道的极限流速

根据变分原理导出了输送管道自由振动的积分-变分方程,这是一个流-固耦合问题,不可能得到它的解析解,只能求近似解或数值解.目前广泛应用的数值算法是有限元法、传递矩阵法、摄动法.本文采用Galerkin直接解法,首先选取满足自然边界条件的试函数,而后求出了系统固有频率的近似解析公式,同时也得到了极限流速的近似解析公式.算例结果表明,采用该方法不仅得到了问题的近似解析解,而且具有相当高的精度,这是其它数值算法难以做到的.因此可以说,Galerkin直接法为解决这类流-固耦合复杂问题提供了一种强有力的分析手段.