带粘弹减摆器旋翼系统气弹稳定性试验与阻尼识别

针对带粘弹减摆器旋翼系统气弹稳定性试验中测量所得信号可能出现的大阻尼、频率成分密集及信噪比差等情况，采用数值仿真，比较基于傅立叶级数移动矩形窗法（FSMB）、Hilbert法（HT）和传统的基于FFT移动矩形窗法（FFT—MB），从这类信号中识别阻尼的优缺点。在两米量级旋翼台上进行了带粘弹减摆器铰接式动力学相似模型旋翼气弹稳定性试验，采用角位移传感器测量摆振信号，用上述三种方法对试验结果进行稳定性分析。数值仿真和试验结果表明，角位移传感器测量信号有较高的信噪比；在大阻尼、频率成分密集及信噪比差的情况下，FSMB法与HT法较传统的移动矩形窗法有较高的识别精度。     

不同粘弹减摆器连接的直升机地面共振分析

建立了粘弹减摆器不同连接形式时的旋翼／机体耦合动稳定性分析模型。旋翼／机体耦合动力学模型考虑了非定常空气动力和桨叶挥舞／摆振运动耦合。通过机体当量模型向机体瞬时转心的转换来计入地面运转时机体的滚转和俯仰运动。采用基于复模量的非线性VKS改进模型，建立叶间粘弹减摆器和普通连接粘弹减摆器的小扰动力矩方程。采用特征分析法计算了两种减摆器连接形式的直升机地面共振稳定性。工程实例分析结果表明，本文方法具有物理概念清晰、运用方便的特点。     

带粘弹减摆器的旋翼/机体耦合系统稳定性分析

对一种非线性橡胶减摆器进行了有限元建模及线化分析，并考虑带有这种减摆器的直升机地面与空中共振问题。按带有减摆器和不带有减摆器两种情况进行计算，结果表明，该型减摆器具有优越的阻尼性能，并且由于减摆器的非线性特征，稳态摆振角也对稳定性具有明显影响，进一步说明了减摆器设计的重要性，本文所用粘弹性减摆器数学模型，不同于已有模型，体现了材料的超弹性和不可逆与记忆减退特征，可用于一般的非线性粘弹性介质材料分析。     

悬停状态带磁流变减摆器直升机的动稳定性分析

建立了适用于直升机悬停状态动稳定性的磁流变减摆器模型,悬停状态下动力入流模型采用动量理论模型,与直升机旋翼/机体耦合动力学方程组联立,采用Simulink时域仿真的方法计算得到磁流变减摆器对悬停状态下直升机动稳定的影响,对比了不同电压下磁流变减摆器对桨叶挥舞摆振运动的影响.结果表明:对于磁流变减摆器,施加不同电压可得到不同的阻尼力,该性质可以抑制直升机悬停状态动不稳定性.     

变距/摆振耦合对直升机空中共振稳定性的影响

采用多桨叶坐标转换和复数坐标 变换等方法,研究了变距/摆振耦合对直升 机空中共振的影响;推导出完全引入变距/ 摆振耦合的直升机空中共振分析公式,建立 了相应的分析模型和计算程序。利用系统的 特征值研究了直升机空中共振的动不稳定性, 得出变距/摆振耦合对直升机空中共振的影响 ;通过系统的特征向量与各自由度之间的相互 作用（能量关系）的研究,揭示了空中共振机理 ,以某型直升机为例进行了计算分析。研究表明 ：正的变距/摆振耦合可以抑制旋翼/机体耦合 系统的动不稳定性,在同时存在挥舞/摆振耦合 和正的变距/摆振耦合时,直升机的旋翼/机体 耦合系统为绝对稳定。     

一种基于Yeoh函数的非线性粘超弹本构模型及其在冲击仿真中的应用

以粘超弹理论为基础,将L M Yang等提出的本构模型中Rivlin函数改进为Yeoh,提出了一种基于Yeoh函数的描述橡胶材料中高应变率效应的粘超弹本构模型,该模型以左Cauchy变形张量B第一不变量I1^B作为唯一变量,简化了原模型结构,并开发了相应模型的ABAQUS软件材料用户子程序（VUMAT）。通过高应变率橡胶垫片及中低应变率橡胶缓冲器的冲击试验与数值仿真对比,验证了本构模型及材料用户子程序的有效性与实用性。     

一种改进的齿轮非线性动力学模型

在考虑齿面摩擦、齿轮时变啮合刚度和齿侧间隙的情况下,推导出了改正的齿轮副系统的非线性动力学模型,应用符号运算软件,编写符号运算程序,得到了齿轮副非线性振动微分方程。该模型在计算摩擦力时,考虑了载荷在啮合区的动态分配,并根据啮合区单双齿交替的特点提出用周期扩大法建立摩擦力、齿轮时变刚度的模型,改正的齿轮非线性动力学模型是一个周期系数分段线性的非自治系统,与以前所建立的模型相比,该模型的参变系数是具有相同周期的周期函数,新的齿轮非线性动力学模型的建立为求解时变的齿轮动力学方程近似解析解带来方便。     

基于粘弹本构的水辅注塑充填过程的仿真分析

水辅注塑成型工艺适合于生产中空或者部分中空的塑料制品,对其充填过程进行粘弹特性的研究可以加深相关工艺参数对其影响的理解。文中以开源计算代码OpenFOAM为基础,采用面向对象编程方法和流体体积法(VOF)构建了基于Giesekus粘弹本构的聚合物熔体三维多相流等温流动过程的计算模块,以水辅注塑成型充填过程为例进行了数值求解,得出熔体残余壁厚和水相的穿透距离都随着注水速度的增加而增加的结论,与Polynkin等相关实验所得结论一致,并根据聚合物熔体所固有的粘弹特性进行了说明。     

一种描述温度与应变率效应的大应变非线性热粘超弹本构模型

通过橡胶材料在不同温度及应变率下的霍普金森杆冲击试验(SHPB),结合粘弹、超弹理论,建立了一种能反映橡胶材料温度、应变率效应的大应变非线性热粘超弹性本构模型,并开发了相应模型的ABAQUS(VUMAT)软件材料用户子程序。数值模拟很好地再现了橡胶片的SHPB试验,验证了本构模型及材料用户子程序的有效性。     

一种基于统计模型的改进谱减降噪算法

提出了基于语音和噪声的傅里叶系数服从统计模型分布的假设,将基于统计模型的信噪比更新和噪声更新的方法应用于谱减法,试图解决传统谱减法中存在的音乐噪声和语音失真的问题。将提出算法与多通道谱减法和基于对数的最小均方幅度谱估计方法进行客观评价分析。利用频率加权分段信噪比评价方法、语音质量感知评价及综合质量测量等3种指标进行去噪效果评价。结果表明,所提出的基于统计模型的降噪算法效果优于MBSS,且接近Log-MMSE。     

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。     

磁流变阻尼器的非线性参数模型

根据磁流变阻尼器阻尼力特性的试验结果，建立了非线性参数模型。该力学模型由改进的Bingham单元（库仑摩擦单元与非线性粘滞单元并联）、非线性弹簧单元和质量单元串联而成。非线性参数模型能够很好地模拟阻尼力的滞回特性，对小速度时的阻尼力-速度关系也能很好地描述。模型中各参数物理意义明确，参数理和口描述了阻尼力分别与速度和位移的非线性关系。     

冲击消振器Lyapunov指数谱及其非线性特性的研究

通过在碰撞约束面引入Poincaré映射,将连续动力系统转化为离散动力系统的方法。讨论了冲击消振器碰撞振动系统的Lyapunov指数谱计算方法,将系统的Lyapunov指数谱图与系统全局分叉图进行分析比较,验证了利用Lyapunov指数谱图分析系统稳定性方法的正确性,同时给出了冲击消振器在选定参数下的非线性特性。     

基于系统识别理论的磁流变阻尼器模型

磁流变阻尼器(MR damper)是一种新型的半主动结构振动控制装置。只要给该阻尼器输入很小的能量,它就能在极短的时间内(毫秒级)产生很大的力。这种阻尼器的性能可通过一组非线性微分方程来描述,物理参数包括位移、电压和力。给阻尼器输入位移和电压,阻尼器能产生一定的力。基于系统识别理论,采用ARX模型和优化神经网络技术对磁流变阻尼器的性能进行了仿真。训练后的神经网络能分别通过前向模型和反向模型精确地预测磁流变阻尼器的力和电压。把这样的神经网络用于控制系统,还能实现结构的主动控制。     

混合非线性黏弹性阻尼器非线性特征与力学模型研究

随着黏弹性材料的不断发展,出现了具有更大耗能能力和变形能力的新型黏弹性阻尼器,但同时不可避免的丧失了其线性特征。该文基于一种混合非线性黏弹性阻尼器,揭示了其多种非线性特征的来源及规律,并基于此提出和验证了能够全面考虑其非线性特征的力学模型。结果表明,该种混合非线性黏弹性阻尼器的非线性来源主要包括五方面：相位差非线性引起滞回曲线形状的改变、初次加载大应变速率引起的初始刚度、升温效应和疲劳性能引起的软化、马林斯效应导致的大应变幅值下的软化和捏拢效应导致的大应变幅值下的硬化。提出的力学模型数学表达简洁,能够呈现其多种非线性因素和规律,无需在不同工况下分别进行参数识别,与试验结果吻合良好,能够精确模拟其滞回行为。     

基于T-S型模糊逻辑的半主动摩擦阻尼器对非线性结构的振动控制

采用T-S(Takagi-Sugeno)型模糊逻辑调节半主动摩擦阻尼器正压力的方法对非线性结构的振动控制问题进行了研究。首先,建立了采用连续Bouc-Wen滞回模型的非线性结构控制系统运动方程,运用时程分析法确定了小震下摩擦阻尼器的初始滑动力,然后在建立半主动控制策略的基础上,采用T-S型模糊逻辑调节作用在半主动摩擦阻尼器上的正压力,实现对非线性结构的振动控制。数值分析结果表明,该方法能有效地减小非线性结构在地震激励下的峰值响应。     

基于显式摩擦摆单元的大规模复杂连体结构非线性时程分析

为克服复杂摩擦摆减隔震结构隐式非线性动力分析收敛困难且计算效率低的技术瓶颈;基于经典的摩擦摆力学模型,该文构造了一种2节点12自由度的显式摩擦摆单元,利用修正的向前Euler方法实现了此单元的内力计算;在自主研发的非线性有限元软件中完成开发,通过与SAP2000隐式摩擦摆单元对比,验证了开发内容的正确性。利用自主研发软件对某三塔连体结构进行了整体动力时程分析,研究了结构非线性、连廊支座类型及参数对结构动力响应的影响。     

基于细观力学的沥青混合料动态模量预测

为了建立能够表征组分材料性能及细观结构特征的沥青混合料动态模量预测模型, 根据复合材料细观力学理论, 将沥青混合料视为由沥青胶浆包裹的集料颗粒嵌入于有效沥青混合料介质中的复合材料, 考虑集料尺寸、级配组成和空隙的影响, 建立了沥青混合料动态模量三相细观力学预测模型。结合组分材料性能研究, 应用该预测模型求解得到了动态模量, 其与试验值比较结果表明, 预测值较试验值小, 产生此差异的原因可归结为模型的适用条件与真实细观结构的差别;据此对预测模型进行了修正, 提出了考虑沥青膜厚度的动态模量细观力学分析方法;鉴于集料与沥青胶浆之间的力学特性差异, 简化了预测模型求解参数, 给出了参数值的范围。     

基于非线性模型的沥青路面动力响应研究

根据路基变形的非线性及沥青路面具有明显粘弹性的特点,将沥青路面简化为非线性粘弹性地基上的粘弹性无限长梁,建立了移动载荷作用下非线性粘弹性梁系统动力响应数学模型。利用Adomian分解法和小波变换法得到求解稳态响应解析解的新方法。通过实际道路参数对沥青路面动力响应进行了数值仿真,研究了车速、车辆轴载、路面材料及温度对沥青路面动力响应的影响规律。结果表明该文提出的计算方法简便、快捷,是求解该类非线性动力响应问题的一种有效方法;非线性模型更能准确地反映重载及超载时沥青路面实际结构受力状态。     

磁流变阻尼器MNS模型参数不确定性分析

磁流变阻尼器（Magneto-Rheological damper）因其优异的性能,在地震和风荷载下的结构振动控制中有广阔的应用。采用磁流变阻尼器进行结构控制时,建立相对精确的非线性模型是设计控制策略重要因素之一,也是保证对其进行数值分析时具有较高可信度的关键因素之一。从传统优化方法获得的确定性模型参数无法考虑由于磁流变阻尼器的现象学模型（phenomenological model）内在的不确定性,从而可能导致阻尼器模型出现不准确的预测。使用马尔可夫链蒙特卡洛方法,该研究对磁流变阻尼器的Maxwell Nonlinear Slider（MNS）模型的不确定性分析,并通过与现有200 kN足尺磁流变阻尼器试验结果,证明了概率模型能够更好地预测磁流变阻尼器在预定的正弦曲线位移和实时混合模拟的位移响应下的输出力和能量耗散,从而为进一步分析结构在磁流变阻尼器控制下的响应预测提供了更为有效的工具。