大展弦比机翼μ控制

利用大展弦比机翼后缘不同位置上的操纵面进行颤振主动控制,通过将大展弦比机翼简化为包含弯曲和扭转两种模态的悬臂梁结构,根据片条理论,建立包含操纵面运动规律的大展弦比机翼气动弹性方程.由于简化的数值模型与实际模型之间存在一定的误差,通常模型的运动方程包含有不确定参量用来表示建模误差.鲁棒控制方法能够得到一个有效控制器,控制这种带有模型不确定参量的运动方程.文中论述利用鲁棒μ控制方法,研究有两个操纵面大展弦比机翼的鲁棒控制问题.仿真结果表明鲁棒μ控制可以有效地抑制大展弦比机翼的受扰振动,提高颤振临界速度,且两个操纵面共同控制效果比单操纵面显著.     

大展弦比复合材料机翼动力学分析

针对结构非线性对大展弦比机翼动力学特性影响很大的问题,使用MSC Patran和MSC Nastran软件进行有限元建模及分析,将大展弦比机翼建成薄壁盒型梁模型．研究大变形对机翼动力学特性的影响,比较复合材料盒型梁模型和金属盒型梁模型的计算结果,并讨论复合材料铺层顺序的改变对机翼动力学特性的影响．研究表明：复合材料机翼的各阶固有频率明显高于铝合金机翼;铺层顺序会影响复合材料机翼的固有频率．     

一类大展弦比机翼非线性模型的稳定性与分岔

结合材料力学中曲率的概念,利用格罗斯曼理论计算气动力,应用拉格朗日方程建立了一类大展弦比机翼的非线性动力学模型.对该模型进行了无量纲化处理,利用第一李雅普诺夫量研究了该系统由稳态平衡解向Hopf分岔解(颤振运动)演化的临界条件和路径,以及系统发生benign颤振(超临界)、catastrophic颤振(次临界)的识别条件.利用规范性理论、Hopf分岔定理研究了模型的颤振行为,并研究了不同展弦比对颤振速度的影响.数值模拟验证了理论分析的结果.     

大展弦比机翼非线性颤振剪裁设计新方法

针对大展弦比机翼水平弯曲模态参与耦合颤振问题,首先用考虑几何非线性的颤振分析方法研究了某大展弦比机翼的颤振特性,结果表明水平一弯模态参与耦合降低了机翼传统模式的线性颤振速度;然后研究了复合材料的铺层主刚度方向角对机翼非线性振动特性和颤振特性的影响规律,提出了大展弦比机翼非线性颤振剪裁设计的新方法.结果表明主刚度方向角的变化主要引起了水平一弯模态振型的改变,一般表现为主刚度方向角从机翼后梁向后缘偏转,该阶模态的相对扭转振型节线位置向前缘移动;反之,该节线位置后移.进一步非线性颤振分析,发现水平一弯模态振型的变化引起了该阶模态参与耦合颤振速度的明显改变,主要表现为该颤振型的颤振速度随该阶模态的相对扭转振型节线位置前移量的增加而增大.通过两个算例验证了结论的正确性.     

变摩擦力下板带轧机垂扭耦合振动控制技术

当前对板带轧机垂扭耦合振动的控制过程未考虑变摩擦力的影响，无法对振动特性进行准确分析，导致控制效果不理想。提出一种变摩擦力下基于振动摩擦模型的板带轧机垂扭耦合振动控制技术。将垂扭耦合振动参数作为输入向量，理想状态下变摩擦力作为输出向量，确定垂扭耦合振动参数。采用遗传算法对已确定的最优垂扭耦合振动参数进行辨识，构建振动摩擦模型，完成对垂扭耦合振动特性的准确分析，解决控制过程中的变摩擦力影响问题。利用振动摩擦模型对系统位移响应和频域响应振动特性进行控制，实现板带轧机垂扭耦合振动的控制。与传统控制技术进行对比，得出实验结果，所提控制技术控制精度可达98%，能够减小控制过程的变摩擦影响，可对振动特性进行准确地准确分析，大大提高了控制精度。     

基于耦合反步法的轧机垂扭耦合振动控制策略研究

针对轧机机电液垂扭耦合系统存在耦合振动问题, 提出一种基于耦合反步法的轧机垂扭耦合振动抑制控制策略. 首先考虑轧机传动系统、液压系统与辊系机械间的相互影响, 根据动力学定理, 建立轧机机电液垂扭耦合振动数学模型. 其次考虑到轧机耦合垂振系统和耦合扭振系统间存在状态耦合关系, 利用耦合反步法, 解决了振动控制器设计中存在的相互嵌套问题. 针对耦合系统输出性能受限问题, 借助于障碍李雅普诺夫函数方法, 同时利用神经网络来逼近未知非线性函数, 设计自适应神经网络振动抑制控制策略. 基于李雅普诺夫稳定理论严格证明了本文设计的控制方法能够保证系统输出满足所要求的暂稳态性能指标. 最后, 根据650 mm轧机的实际数据进行仿真, 验证了本文设计控制策略的有效性与优越性.     

基于传递函数法的带外挂大柔性机翼颤振分析

基于带外挂大柔性机翼结构和气动特点,使用带有半解析半数值特性的传递函数方法进行处理.首先,将变形后的柔性机翼视为曲梁,基于曲梁的运动微分方程,结合传递函数方法,将曲梁运动微分方程整理成状态空间方程形式.然后,借鉴有限元方法的思想将单元进行组集,组集时结合机翼挂载处内力平衡和位移协调条件,得到了机翼整体平衡方程,结合求解复特征值的方法,完成了带外挂大展弦比大柔性机翼的动气动弹性稳定性分析.对比通过有限元方法得到的仿真结果,证实了文章提出计算方法的准确性和高效性.文章结尾,分析了外挂质量、转动惯量、位置分布及数量等变量对带外挂大展弦比大柔性机翼的动气动弹性稳定性的影响.     

梁摆系统耦合振动分析

分析了梁摆系统的耦合振动,梁和摆均考虑为线性.研究发现该系统含有非线性动力行为,在某些条件下会发生叉形分叉.用结构动力学理论建立了梁摆系统的耦合振动方程,用摄动法求出了系统的近似解,分析了该系统的动力响应及分叉.最后用MATHMATIC软件对分叉点前后动力响应进行分析.     

弯板动态称重信号的多分辩率分析及去噪

弯板动态称重方法获取的车辆重量、车速、轴距及其它参数能为治理超限提供可靠依据。针对弯板动态称重数据,本文提出采用基于小波的多分辨率分析对弯板信号进行多层分解,去除高频噪声。对比实验结果表明,此方法使弯板波形变得平滑,有效保留原始有用信号,最终降低动态称重误差。     

粘弹性板的非线性动力稳定性分析方法

将微分-积分型参数振动方程组转化成微分型,且基于增量谐波平衡法的一般应用途径,分析了受面内周期激励的粘弹性板的非线性动力稳定特性,揭示了主要动力不稳定区域的整体下移以及缩小和标准线性固体材料的粘性参数、板的振动频率之间的关系．同时给出了增量谐波平衡法直接应用于非线性微分-积分型参数振动方程的简化途径,并通过两种应用途径所得结果的对比,检验了这种简化途径的有效性．     

双周期参数系统的受迫振动响应

谐波减速器在制造过程中,如果柔轮齿与刚轮齿引入了周节累积误差,则谐波减速器在动力传递中将出现双周期时变扭刚度波动,形成双周期参数振动问题.本文引入基于组合频率的二重三角级数,逼近双周期参数系统受迫振动,应用谐波平衡,得到不含时间变量的谐波系数递推式,形成三维矩阵代数方程;采用矩阵降维法,将三维矩阵代数方程转化为两维矩阵代数方程,实现响应谐波系数的求解.研究结果对双周期参数振动中响应预测问题研究和工程应用具有一定的理论指导意义.     

消隔组合X型减振器设计与动力学分析

本文将一种X型结构与线性弹簧阻尼减振器相结合构成一种兼具消振和隔振性能的新型X型减振器.基于拉格朗日方法建立单自由度线性振子耦合消隔组合X型减振器系统的动力学方程,应用谐波平衡法得到系统稳态响应的近似解析解,并通过Runge Kutta法得到系统的数值解验证解析解的正确性.讨论了不同的基础激励下新型X型减振器对系统的响应幅值以及位移传递率的减振效果.此外,分析了不同参数对系统的幅频响应曲线以及位移传递率的影响.研究结果表明,新型X型减振器不仅可以将线性刚度转化为非线性刚度,还可以为系统提供负刚度,拥有优秀的消振和超低频隔振性能.     

复合负泊松比蜂窝超结构板低频减振特性研究

为实现低频宽带减振,将星型蜂窝与内凹六边形蜂窝组合,形成复合负泊松比蜂窝结构.利用多物理场软件COMSOL Multiphysics通过施加Floquet周期性边界条件获得了复合蜂窝元胞的色散曲线,并计算有限周期结构的传输特性,验证色散曲线中带隙的存在.设计并制备了复合蜂窝超结构板样件,通过试验分析其弹性波激励下的响应,验证有限元分析结果.以低频宽带为目标,利用遗传算法对结构参数进行优化,在1000~2000Hz打开了多条宽频带隙,可以为带隙设计提供有益指导.最后,将地铁实车测试获取的地板振动频谱作为激励,对超结构的减振性能进行了仿真测试,结果表明,复合蜂窝超结构板能够有效衰减列车地板1000~2000Hz的振动峰值.     

掘进机截割部振动特性分析与仿真

根据掘进机截割部的工作状态,在假设煤壁的单轴压缩强度恒定等条件下,建立了截割部的振动方程,利用ADAMS/Vibration振动模块对实体模型进行自由振动分析和强迫振动分析,得到系统各阶模态主振型、频率响应曲线等振动特性,为验证掘进机工作过程中的动力特性及掘进机结构优化的提供了依据。     

简谐振动初相位之唯一性浅谈

振幅、频率和相位是简谐振动的三要素.其中,相位角的周期是2π.在一个周期(-π,π］内,任意简谐振动响应的初相位必须具有唯一性.该问题常被忽视.将相位角表示成反正切函数时需要考虑反三角函数的值域.在此对部分著作中的常见错误作简要修正.     

薄板系统振动主动控制器的一种设计

根据基于模型的模糊控制策略,提出一种薄板系统振动主动控制器的设计,与传统的方法不同之处在于作者首先采用递归的ＲＡＭＡＸ算法和ＰＥＭ进行模糊参数识别,从而建模;其次,通过在线调速系数矩阵Θ（ａ）的元素和目标函数优化,进行自适应控制器合成,数值仿真和实验结果验证了本文所提方法的有效性和鲁棒性。     

轴向运动薄板非线性振动及其稳定性研究

应用增量谐波平衡法(IHB法)研究轴向运动薄板横向非线性振动特性及其稳定性.通过Hamilton原理推导出了非惯性参考系下四边简支轴向运动薄板的横向振动微分方程,然后利用Galerkin方法离散运动方程.对离散后的非线性方程组应用IHB法进行非线性振动分析,研究了在固有频率之比ω20/ω10接近于3:1情况下,外激励频率ω在ω10附近的具有内部共振的基谐波响应.最后用多元Floquet理论分析了系统周期解的稳定性,其中采用Hsu方法来计算转移矩阵.通过对具体例子的数值计算,分别得到了自由振动和不同外激励下的频幅相应曲线,通过对比运动梁模型和运动薄板模型的计算结果,分析了各种模型的适用范围.     

直曲增强型负泊松比超材料的力学性能与减振研究

负泊松比超材料结构作为一种新型智能材料与结构,精确计算超材料结构在大应变下的非线性力学性能对其在工程中的潜在应用具有重要意义.本文在弧形内凹负泊松比结构中加入直杆,设计了一类直杆增强型直曲耦合内凹超材料结构;利用能量法推导出了曲边内凹蜂窝结构的横/纵向等效泊松比与等效弹性模量的解析表达式,讨论结构各参数对结构等效泊松比与等效弹性模量的影响.考虑几何非线性大变形,建立了曲边内凹负泊松比结构的有限元模型,并与线性模拟结果对比,验证了解析表达式的正确性.结果表明,等效泊松比与等效弹性模量均随变形增大而变化,且变形越大差异越明显,大变形下须考虑几何非线性;利用谐响应分析计算结构的加速度级和加速度振级落差,凸显所设计超材料结构的减振性能;分析结构整体减振性能,发现其随层数增加逐渐增大;不随频率变化,在低频范围内对激励产生的响应能够起到抑制作用.因此,合理的设计超材料微结构对结构的低频振动具有很好的抑制作用,对负泊松比超材料减振结构设计具有一定的参考意义.     

一种基于电磁—空气弹簧的非线性隔振器理论与实验研究

本文提出一种主要由空气弹簧和永磁体所组成的具有准零刚度特性的非线性隔振器.首先,通过分析空气弹簧和磁体的受力特性,建立隔振器力-位移关系和刚度-位移关系,揭示隔振器静态力学特性,并分析隔振器参数对系统刚度的影响规律.然后,采用谐波平衡法计算隔振器力传递率特性.结果表明,通过在适当范围内调节系统阻尼比或激励幅值,所提出的非线性隔振器在隔振频率范围内优于普通空气弹簧隔振器.最后,通过实验验证隔振器的隔振性能.该研究可为小振幅甚至微振动系统的振动隔离提供新的参考.