动力刚化系统动力学建模方法的研究

具有大范围、高速运动的柔性体，即使在小变形范围内，运动和变形的耦合将产生动力刚化现象，本文提出一种研究动力刚化系统新的方法，建立了求解动力刚化系统逆问题的数学模型，拓宽了动力刚化问题的研究范围，该项研究对以柔性体为代表的航天器中的构件、机器人和高速机构等机械诉设计、动力学仿真和减振控制，具有重要意义。     

弹性旋转梁的动力刚化效应

以考虑离心力刚化效应的弹性臂动力学模型为基础,分析了动力刚化的机理,重点讨论了转速对频率,振幅的影响,并对其动力刚化进行了数值仿真。     

离心力的刚化效应

以单连杆弹性臂动力学模型为基础讨论转速对频率、振幅的影响 ,得出了动力刚化的机理 ,并对其是否考虑动力刚化效应时进行了数值仿真比较与分析。结果表明 ,除低慢速情况以外必须考虑动力刚化项离心力的影响。     

柔性机械臂的动力学模型及PD控制

应用模态控制理论，对柔性机械臂的主动控制问题中的动力学模型进行了研究，在小变形假设的前提下，考虑由于横向变形而引起的轴向位移的影响，采用拉格朗日方程建立了计及动力刚化项的动力学模型，并将ＰＤ控制理论和方法应用于该模型。最后，对一单杆柔性机械臂的振动控制进行了计算机仿真。     

大型发电机组基础动力特性有限元分析及试验研究

在分析国内外大型汽轮发电机组系统动力特性研究现状的基础上,从动力学模型的研究着手,采用不同的计算模型,对国内某大型燃气机发电机组基础的动力特性进行了深入、系统的研究.结合目前比较先进的模态测试技术与分析方法,进行了室内模型试验与现场测试.通过动力学模型计算结果、模型模态试验结果以及现场实测结果的比较分析,证明了计算方法、试验方法与测试分析方法的正确性,并确定了最佳的动力学模型.     

一般柔性体连续系统的动力学建模方法

基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理,建立了考虑刚弹耦合作用的一般柔性体连续系统的动力学模型,并针对在水平面内作大范围回转运动的柔性梁,在Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁模型的假设前提下,根据轴向不可伸长的柔性梁的几何约束条件,采用假设模态法,推导出柔性梁有限维离散化动力学方程。研究表明,作大范围回转运动的柔性梁,由于运动和变形的耦合将产生动力刚化现象。文中最后给出了仿真算例,验证了该方法的有效性。     

基于特征的缸盖参数化建模及应用

建立某柴油机缸盖的参数化实验模型,并对其进行有限元动力学分析。方法,利用特征技术建立缸盖的参数化模型,最后用有元模态分析法进行其模态参数的计算,结果实现了基于特征的缸盖参数化建模,计算出前四阶固有频率及主振型。结论体现了基于特征的参数化建模在复杂结构的动力分析中的优越性,为整机的动力学仿真研究奠定了基础。     

基于特征的缸盖参数化建模及应用

目的　建立某柴油机缸盖的参数化实体模型, 并对其进行有限元动力学分析． 方法　利用特征技术建立缸盖的参数化模型, 最后用有限元模态分析法进行其模态参数的计算． 结果　实现了基于特征的缸盖参数化建模, 计算出前四阶固有频率及主振型． 结论　体现了基于特征的参数化建模在复杂结构的动力分析中的优越性, 为整机的动力学仿真研究奠定了基础     

直升机悬停状态下的振动计算

为降低直升机的共振危害,需要一种对直升机在空中悬停时振动特性快速计算方法.旋翼在离心力作用下,固有频率受应力刚化效应影响发生变化,同时存在旋翼桨叶/桨叶和旋翼/机身的耦合影响,动力学分析十分复杂,另一方面为提高计算效率,运动方程的低阶次、程式化成为迫切的需求.多体系统传递矩阵法(Transfer matrix method for multibody systems, MSTMM)同时解决了这两个问题.为准确快速计算悬停直升机固有频率,本研究基于MSTMM建立一种柔性四片旋翼与直升机机身耦合的动力学模型,推导出系统的动力学拓扑模型、总传递方程和特征方程.重点推导了空间旋转梁和旋转轴的传递矩阵,最终快速计算得出悬停直升机系统固有频率.研究表明:空间旋转梁MSTMM计算结果和ANSYS Workbench仿真结果对比,误差不超过2%,旋转轴MSTMM计算结果与参考文献结果基本一致;机尾固定的约束条件下,计算出36.651 9 rad/s转速下旋翼/机身耦合系统的前13阶固有频率,与ANSYS Workbench仿真结果一致,改为悬停无约束条件,计算得出悬停直升机系统前8阶固有频率,计算速度相较仿真速度提升了7.1倍,为直升机动力学分析提供一种新思路.     

马斯京根模型的水动力学研究

用水动力学方法研究洪流演进问题是水文学研究的一个新途径。本文在前人研究的基础上,论证了马斯京根演算模型具有坦化变形的特征,且数值计算是稳定的和收敛的;通过对马斯京根模型的水动力学研究,对几种模型作了比较,解释了Fr=0的物理意义,并列出了几种常见断面形状和摩阻关系的波速及马斯京根参数公式表,可供实用参考。文末还对柘溪水库下游的洪流演进作了计算。     

Dynamic modeling and simulation for the flexible spacecraft with dynamic stiffening

A rigid flexible coupling physical model which can represent a flexible spacecraft is investigated in this paper. By applying the mechanics theory in a non-inertial coordinate system, the rigid flexible coupling dynamic model with dynamic stiffening is established via the subsystem modeling framework. It is clearly elucidated for the first time that, dynamic stiffening is produced by the coupling effect of the centrifugal inertial load distributed on the beam and the transverse vibration deformation of the beam. The modeling approach in this paper successfully avoids problems which are caused by other popular modeling methods nowadays: the derivation process is too complex by using only one dynamic principle; a clearly theoretical explanation for dynamic stiffening can't be provided. First, the continuous dynamic models of the flexible beam and the central rigid body are established via structural dynamics and angular momentum theory respectively. Then, based on the conclusions of orthogonalization about the normal constrained modes, the finite dimensional dynamic model suitable for controller design is obtained. The numerical simulation validations show that: dynamic stiffening is successfully incorporated into the dynamic characteristics of the first-order model established in this paper, which can indicate the dynamic responses of the rigid flexible coupling system with large overall motion accurately, and has a clear modeling mechanism, concise expressions and a good convergence.     

Dynamic modeling and simulation for the rigid flexible coupling system with a non-tip mass

The rigid flexible coupling system with a mass at non-tip position of the flexible beam is studied in this paper. Using the theory about mechanics problems in a non-inertial coordinate system, the dynamic equations of the rigid flexible coupling system with dynamic stiffening are established. It is clearly elucidated for the first time that, dynamic stiffening is produced by the coupling effect of the centrifugal inertial load distributed on the beam and the transverse vibration deformation of the beam. The modeling approach in this paper successfully solves problems of popular modeling methods nowadays: the derivation process is too complex by using only one dynamic principle; a clearly theoretical mechanism for dynamic stiffening can't be offered. First, the mass at non-tip position is incorporated into the continuous dynamic equations of the system by use of the Dirac function and the Heaviside function. Then, based on the conclusions of orthogonalization about the normal constrained modes, the finite dimensional state space equations suitable for controller design are obtained. The numerical simulation results show that: dynamic stiffening is included in the first-order model established in this paper, which indicates the dynamic responses of the rigid flexible coupling system with large overall motion accurately. The results also show that the mass has a softening effect on the dynamic behavior of the flexible beam, and the effect would be more obvious when the mass has a larger mass, or lies closer to the tip of the beam.     

悬索桥桁架加劲梁动力等效成等截面欧拉梁方法

针对悬索桥桁架加劲梁在数值计算、模型设计中简化问题,基于单独桁架加劲梁动力特性分析结果,以竖弯、侧弯、扭转基频相等为原则,推导并给出了不同边界条件（悬臂和两端固结）对应等截面欧拉梁等效质量惯性矩,等效抗弯刚度和等效抗扭刚度简化计算公式,然后将该计算式应用于某主跨576 m板桁结合梁悬索桥加劲梁等效分析. 结果表明:基于动力特性等效方法非常简单有效;所有基于欧拉梁的等效方法均存在无法考虑桁架梁抗剪性能的缺点,越长的桁架加劲梁越接近纯弯欧拉梁,悬臂边界的桁架梁比两端固结的桁架梁更接近欧拉梁,在等效悬索桥桁架加劲梁时应选用尽量长的精细化桁架梁段和悬臂式的约束边界条件.     

超大跨径三塔悬索桥加劲梁吊装方案

为了寻找超大跨径三塔悬索桥建设中更为有利的加劲梁吊装方案,以主跨2 000 m三塔悬索桥为对象,运用参数分析结合有限元数值模拟的方法研究了主、边跨加劲梁不同吊装顺序对边塔鞍座偏移量、主缆线型、合龙位置、合龙段施工方法以及吊装过程中结构动力响应的影响.结果表明,超大跨径三塔悬索桥主跨加劲梁宜从跨中向索塔方向吊装,边跨加劲梁宜从锚碇向边塔方向吊装,该方案下主缆水平倾角小,扭转基频较大,颤振稳定性更好,且采用预偏合龙方法时所需要的牵引力小,因而按该方案吊装对桥梁建设更为有利.     

折叠翼展开到位碰撞特性分析

运用理论力学中的碰撞理论对折叠翼到位展开时的瞬时碰撞问题进行理论分析,采用MSC.Adams多体动力学虚拟样机软件对折叠翼到位的接触碰撞局部动力学过程进行数值模拟,用碰撞力函数描述减震垫与弹翼的碰撞作用,给出了力函数参数的确定方法。分析结果表明:本文的建模方法适合从理论上和数值模拟方面给出折叠翼展开到位的碰撞特性;针对燃烧室压强14 MPa典型设计工况,通过分析弹翼与减震垫在1 mm碰撞行程内的动力学特性,得到碰撞时间为2.3 ms,碰撞力的峰值为905 N,小于设计上限4 000 N,符合碰撞力峰值的安全性要求;作动筒燃气压力是影响碰撞过程中峰值碰撞载荷的主要因素。     

双气泡聚并的动力学规律研究及三维可视化模拟

对双气泡聚并过程的动力学规律进行了分析与研究,并对其进行了三雏可视化模拟.首先根据动力学规律建立了双气泡聚并的动态特征数值模型,并对该模型进行数值求解与分析.采用MATLAB进行了数值模拟,另用Level Set方法对两气泡聚并的演化过程进行了三维可视化模拟,均获得了满意的结果.     

基于人工神经网络的摊铺机振动梁结构动态设计研究

基于动力学逆问题的基本原理,讨论了摊铺机振动梁结构动态设计中的主要问题。文中先分析了振动梁的动力学特性对各种设计参数的灵敏度,从而得到了主要设计参数,在此基础上提出了一种基于人工神经网络技术的结构动态特性优化方法。数值计算表明了该方法的有效性。     

Engine Multi-Body with Flexible Crankshaft Modeling and Numerical Simulation

1 IntroductionWith the development of high-speed engine, thecrankshaft systems are working precisely with lessweight and heavier load. It is necessary to solve thedynamic problem of the system's motion coupledwith its self-deformation[1]. Kane [2] pointed out thattraditional linear dynamics can ignore the dynamicrigidity term generated by a moving flexible body.Therefore, it is necessary to establish a multi-bodymixed model that contains both rigid and flexiblebody in the studying of the lubri…     

多孔介质问题的边界元逆分析法

研究了多孔介质学的逆问题,从多孔介质的边界元弹性动力学方程出发,结合改进的滤波算法,提出了多孔介质边界元动力学逆分析方法,数值算例验证了本方法的可靠性。