一种用于多自由度非线性间隙值识别的改进恢复力曲线方法

在机械系统中,间隙无处不在,由间隙引起的接触非线性往往会严重影响系统的动态响应精度,从而降低系统的动力性能。如果能利用系统动态信息识别出间隙大小,就能为机械系统的间隙控制提供依据。针对多自由度含间隙非线性系统,提出一种结合传统恢复力曲线方法与矩阵行空间正交投影技术的间隙值辨识方法。通过激励力和响应加速度得到传统意义下的恢复力,将该恢复力投影到各非线性位置上,绘制投影恢复力关于对应位置位移的曲线,由曲线的拐点就可以准确地识别间隙值。经过仿真验证了该改进方法的可行性,并与其他方法进行对比显示了该方法的优越性。在设计的含间隙悬臂梁试验台上进行参数辨识试验,验证了该方法在真实试验条件下的有效性。     

含间隙非线性动力系统的参数评估方法

以一个含间隙的单自由度无阻尼质量弹簧系统的为对象,应用最小二乘法和逐次迭代技术给出了识别系统间隙及其参数的数学模型,通过一数值模拟实验验证了其有效性。     

基于改进SIMP法的连续体结构拓扑优化方法研究

基于SIMP法的连续体结构拓扑优化,在小规模网格下的优化结构刚度性能不佳,而在大规模网格下优化结构又会出现过多细小分支,针对这一问题,提出了一种基于改进SIMP法的连续体结构拓扑优化方法.该方法对SIMP数学模型进行了改进,将单元微分法作为力学响应分析的理论基础,以全体单元中心点应力应变积之和为优化目标函数,并结合比例...     

多相材料的连续体结构拓扑优化设计

采用改进的过滤技术进行多相材料的连续体结构拓扑优化设计。以应变能最小化作为目标函数,结构体积作为约束,建立多相材料的连续体结构拓扑优化模型,将移动近似算法用于拓扑优化问题求解,采用改进的过滤求解技术对目标函数灵敏度及单元设计变量进行过滤,避免迭代过程中出现数值不稳定现象。数值算例结果表明,采用改进的过滤技术的多相材料连续体结构拓扑优化设计方法是有效的,能够获得清晰的结构拓扑图。     

随掘连续超前探测异常体辨识成像研究

本文提出了一种新型随掘连续超前探测异常体辨识成像方法,有效解决了固定场源超前探测单次成像准确度差的问题,为巷道掘进与超前探测并行作业提供有力支撑。首先,构建了随掘连续超前探测异常体辨识成像理论模型;然后,对异常体辨识成像效果及成像准确度提高方法进行研究,在可有效辨识前方异常几何体形态的基础上,通过扩大随掘里程、加快电位采集频率和增加电位测点数量,将电导率均方误差分别从0.273降至0.156、0.173降至0.153、0.183降至0.167,成像准确度逐渐增高;最后,分析了随掘场源前方不同类型、形状异常体成像效果,构建泥槽实验系统并进行了成像效果对比实验,验证了本方法的有效性。     

基于参数辨识法的含间隙曲柄滑块机构模型研究

为解决曲柄滑块机构的间隙问题,提高曲柄滑块机构的位置精度。从曲柄滑块机构的简单机理出发建立其简化模型,再利用传感器去测量曲柄滑块机构各构件的运动物理量;然后,利用参数辨识法对曲柄滑块机构的系统参数进行辨识;最后,建立含间隙的曲柄滑块机构模型并进行仿真分析。对比结果表明,利用参数辨识法建立的模型具有较高的准确性且建模过程简单,为复杂非线性机电系统的建模提供了新的思路。     

连续体结构拓扑优化方法及存在问题分析

文章深入分析国内外连续体结构拓扑优化的研究现状，介绍了拓扑优化方法的发展及实现过程中存在的问题。对比分析了均匀化方法，渐进结构优化法，变密度法的优缺点。研究了连续体结构拓扑优化过程中产生数值不稳定现象的原因，重点讨论了灰度单元，棋盘格式，网格依赖性的数值不稳定现象，并针对每一种数值不稳定现象提出了相应的解决办法。     

基于wolf法则的连续体结构仿生拓扑优化方法

基于生物力学中的Wolff法则指的是骨具有适应力学环境的功能,它将根据周围的力学环境调整自身的拓扑结构和形状,以最小的重量实现最优的结构和最大的强度。将基于反应扩散方程的骨骼重建模型通过有限元方法和像素单元的添加和删除准则对连续体结构拓扑优化设计提出了基于Wolff法则的仿生拓扑优化计算方法。对连续体结构拓扑优化中被广泛应用的短悬臂梁结构进行拓扑优化计算,以及其结果与其它几种拓扑优化方法进行比较,验证了文中方法的有效性。     

基于形状记忆合金驱动的连续体机器人路径规划

连续体机器人运动灵活,能在多障碍的狭窄环境中进行连续弯曲运动。现有连续体机器人多以绳驱动为主,机械结构复杂、关节间耦合现象严重,从而导致控制复杂,且难以进行长度方向上的拓展。形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)作为一种新型的智能材料,同时具有驱动和传感的功能,并且其质量轻,单位体积内的驱动力大,作为机器人的驱动设备有助于减少其结构体积,并改善其控制方式。因此,在研究中,设计了一款基于SMA驱动的连续体机器人,并对其路径规划算法进行研究,在保证机器人运动效率的同时,确保其沿目标路径运行的安全性。结合SMA的驱动特性,并基于常曲率运动学模型,提出A*路径规划算法的优化方法,使其更加符合连续机器人的运动特性。研究结果表明,提出的改进型A*算法搜索时间短,规划效率高,具备良好的环境适应能力。     

谐响应下的连续体拓扑优化

用独立连续映射法建立了以关心自由度振幅平方和为约束、体积最小化为目标的连续体结构拓扑优化模型。采用伴随法求解得到关心自由度振幅平方和指标的敏度分析公式，并应用一阶泰勒展开对该指标进行显式表达。用数字图像过滤技术抑制棋盘格现象和消除网格依赖性问题。通过数值算例对不同激振频率、不同结构阻尼谐响应下的拓扑优化结果进行分析讨论。结果表明，独立连续映射法在处理谐响应下的拓扑优化问题上具有可行性和有效性。     

弹性体非线性振动系统参数辨识的一种时域法

提出了对弹性体非线性振动系统参数辨识与预测的一种时域模型法。它可视为时间序列分析中的 AR模型法在非线性领域内的一种推广。该方法首先将非线性振动系统中的非线性恢复力和非线性阻尼力用某一函数级数(例如幂级数 )表示 ,然后 ,先用线性模型来逼近原系统 ,应用线性系统辨识方法确定系统阶次 ,再确定系统中非线性恢复力、阻尼力的结构 ,建立非线性模型并辨识各项参数 ,最后进行预测。算例表明 ,用该方法建立的模型能够较好地反映系统的非线性特性 ,并能提高模型预测的准确性。     

结构噪声源识别的改进表面速度法

引进了局部辐射噪声比例系数的概念,用表面局部振动速度代替平均表面速度进行辐射噪声比例系数计算,以此来对该局部声辐射强度进行定量分析。这种方法使结构声源的识别过程得到很大简化,更适合工程实际需要。通过应用实例分析证明,该方法能快速准确地确定结构声在总噪声中的地位和结构的具体发声部位。     

连续体结构的柔顺机构拓扑优化设计

通过对连续体结构柔顺机构的拓扑分析,提出了连续体柔顺机构拓扑优化方法,即同时考虑最大化的互应变能和应变能,即系统的刚度和柔度;建立其数学模型并用此分析其约束的敏度。     

Identification of Mechanism Stiffness of Autoeliminating Clearance for Auxiliary Bearing

In this article, a method for identification of equivalent stiffness was proposed based on a genetic algorithm by studying the stiffness characteristics of autoeliminating clearance auxiliary bearing devices (ACABDs) in static condition. Subsequently, the equivalent stiffness damping model and the Hertz contact theory were combined to establish the theoretical equations of the ACABD. Moreover, the linear equivalent model of the ACABD was established to eliminate the influence of contact of the revolute pair on mode shape and mode frequency of the rotor. In addition, simulations and experiments were carried out to verify the effectiveness of the genetic algorithm–based stiffness identification method. The results indicated that the relative errors between the equivalent stiffness in the X and Y directions identified by the linear equivalent model and the theoretical values were 6.22 and 7.19% respectively, demonstrating the feasibility of this identification method.     

多工况稳态热传导下的连续体拓扑优化

针对多工况拓扑优化问题,提出了多工况加权单约束拓扑优化模型。基于独立联系映射法,实现了多工况稳态热传导下的连续体拓扑优化设计。根据拓扑优化模型,分析了多工况拓扑优化“病态载荷”现象产生的原因,提出了初始结构总热能判定依据,通过对载荷工况系数的适当调整来消除“病态载荷”现象。通过数值算例,对不同优化模型下的拓扑优化结果进行分析比较。结果表明,独立连续映射法和多工况加权单约束模型在处理多工况稳态热传导拓扑优化问题中具有可行性和有效性。     

不确定性参数识别的模态区间逆响应面法

结合模态区间分析及响应面的相关理论,提出一种新的不确定性参数识别方法,即模态区间逆响应面法。首先,以有界区间数来量化结构参数的不确定性,通过合理的实验设计确定样本数据;然后,以响应为输入,设计参数为输出,采用逐步回归分析构造设计参数与结构响应的模态区间逆响应面模型,进而直接在模态区间逆响应面模型上进行模态区间运算,即可识别材料参数的变异性区间;最后,采用一组钢板模态实验来验证所提方法的可行性及可靠性。结果表明:所提方法可准确识别钢板材料参数的取值区间,有效地解决多重变量区间运算存在的区间过估计问题,识别过程避免区间迭代优化,具有较高的计算效率。     

Nonlinear System Identification Using Methods for Subspace

The identification of Wiener systems has been an active research topic for years. A Wiener system is a series connection of a linear dynamic system followed by a static nonlinearity. The difficulty in obtaining a representation of the Wiener model is the need to estimate the nonlinear function from the input and output data, without the intermediate signal availability. This paper presents a methodology for the nonlinear system identification of a Wiener type model, using methods for subspaces and polynomials of Chebyshev. The subspace methods used are MOESP （multivariable output-error state space） and N4SID （numerical algorithms for subspace state space system identification）. A simulated example is presented to compare the performance of these algorithms.     

基于连续小波变换的三自由度链模型模态参数辨识

采用连续小波变换的方法,在大型结构模态参数辨识方面提出了系统化的辨识流程,并对相近的频率所造成的辨识难点提出了解决的办法。通过三自由度模型模态参数的辨识,表明连续小波变换对于大型结构的模态参数辨识准确度高,具有现实意义。