磁悬浮隔振系统非线性动力学建模与仿真

进行适用于空间微环境的磁悬浮六自由度隔振系统动力学研究,设计磁悬浮隔振平台结构,借助有限元软件分析振源中隔振平台定子模态;分析磁悬浮隔振平台不同扰动力作用下系统耦合非线性特性,建立面向控制的非线性动力学模型;通过仿真研究系统对不同激励扰动下的动力学响应。该研究为控制算法设计提供理论基础及依据。     

全动操纵面系统中摩擦参数测量方法研究

通过解析方法和数值方法研究了库仑摩擦对结构动响应的影响规律。利用库仑摩擦在时域上能够傅里叶展开为方波函数的特点,得到含库仑摩擦的单自由度系统在简谐激励下的级数响应,结果表明,库仑摩擦的引入导致结构的频域响应中,除了激振频率成分外,还会有奇数倍频的成分,在激振频率为0.605倍固有频率时,奇数倍频成分与激振频率成分的幅值比例是摩擦力的线性函数。通过数值方法证明,上述规律能够推广到二自由度的全动操纵面模型中。利用这一规律,通过动响应试验的方法测量出全动操纵面系统中的库仑摩擦参数,并验证了这种方法的正确性。     

基于声压测量的结构模态参数辨识EI北大核心CSCD

通过建立辐射声压与激振力之间的声压频响函数矩阵,提出了一个基于测量声压识别振动结构模态参数的方法。该方法可以通过非接触测量声压来识别结构的固有频率、模态阻尼比与模态振型,避免了附加质量对结构的影响。声压频响函数矩阵是基于边界元和Rayleigh积分方法结合有限元结构动力学方程建立的,适用于任意结构且与结构模态参数有明确的关系;对于测量声压时多激励单输出与单激励多输出响应的不同试验模式,该方法都能识别结构的模态参数。以一平板结构为例,数值验证了该方法的准确性与适用性。     

直升机桨叶扬起下坠过程碰撞模型影响研究

为研究直升机桨叶扬起下坠接触过程动力学问题,根据Hamilton原理建立桨叶扬起下坠过程的动力学方程,并用Newmark积分法求解了桨叶动响应。用等效碰撞模型和有限元模型模拟桨叶与限动块间的碰撞,对比分析不同碰撞模型时桨叶的动力学响应。研究结果表明:等效碰撞模型的动响应计算结果与试验值吻合较好,桨尖最大负向位移误差为2.07%,响应时间误差为7.40%;有限元模型计算结果与试验值吻合更好,桨尖最大负向位移误差趋近于0,响应时间误差为2.82%;等效模型分析结果趋于保守,可用于桨叶扬起下坠问题工程分析。     

基于声压测量的结构模态参数辨识

通过建立辐射声压与激振力之间的声压频响函数矩阵,提出了一个基于测量声压识别振动结构模态参数的方法。该方法可以通过非接触测量声压来识别结构的固有频率、模态阻尼比与模态振型,避免了附加质量对结构的影响。声压频响函数矩阵是基于边界元和Rayleigh积分方法结合有限元结构动力学方程建立的,适用于任意结构且与结构模态参数有明确的关系;对于测量声压时多激励单输出与单激励多输出响应的不同试验模式,该方法都能识别结构的模态参数。以一平板结构为例,数值验证了该方法的准确性与适用性。     

环境激励下识别结构模态自然激励-时域分解法

针对环境激励下的结构模态参数识别问题,提出识别位移模态新方法—自然激励-时域分解法。将所分析的时域分解算法原理适用条件由结构自由振动响应信号推广至普遍情况。建立自然激励技术统一模型,证明白噪声激励下结构位移响应的互相关函数经处理可获得与单位脉冲响应函数具有相同数学结构的新函数。该函数满足时域分解算法的推广适用条件。并通过数字滤波器将两者结合建立自然激励-时域分解法,该法用自然激励技术获得新函数替代时域分解算法中结构自由响应函数构造响应时间历程矩阵,可为环境激励下仅有结构有限测点响应识别位移模态提供新途径。用仿真算例验证该方法的合理性及有效性。     

多源激励作用下结构振动响应的试验研究

多个振动源激励是船舶等复杂结构振动响应的显著特点,相应的规律研究具有重要意义。发展了多源激励条件下结构振动响应的试验测量方法,并应用于不同圆柱壳体结构振动特性测量试验。测量结果表明：相位对结构的振动响应和激励源间的耦合关系影响较大,局部频率下结构的振动响应存在较大的非线性。激励源不相关时,振动响应测量结果与有限元预测结果吻合较好,初步验证了测量方法的正确性。     

一类并联机床整机结构动力学建模方法研究

研究了一种外副驱动的3平动自由度并联机床整机结构动力学建模方法。该方法借助子结构综合思想，将整机结构划分为机架、连杆和动平台三个子结构，用有限元法分别构造各自的动力学方程，再利用变形协调条件得到考虑机架弹性的整机动力学模型。该方法可避免采用商用有限元软件必须针对不同位形重新划分网格的局限性，便于揭示结构参数对低阶模态的影响及其在整个工作空间内的变化规律，故为这类机构一结构耦合复杂时变系统的动刚度快速预估和动态设计奠定了坚实的理论基础。     

智能板动荷载监测的压电单元模态法

基于对智能层合板结构的模态分析,提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法。介绍了压电模态传感器的实现原理,并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式。采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程,构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法。该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测,迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高,适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构。实例表明了该方法的可行性。     

辐射热流计响应时间测量方法研究

为满足瞬态热流的测量需求,解决辐射热流计响应时间无法准确测量的问题,设计辐射热流计响应时间测量装置。该装置利用高功率激光器快响应特性形成热流阶跃系统,使用高速采集系统同步采集热流计输出,对热流计响应曲线进行分析计算得到响应时间。对比多种响应时间测试方案,并通过试验对辐射热流计响应时间测量装置的快响应特性进行了验证,结果表明：该装置测量辐射热流计响应时间最快为4.4 ms,能够有效满足大量程、快响应的辐射热流计响应时间精准、高效测试的需求,促进了我国瞬态辐射热流计量技术的发展。