弹性联轴器动刚度测试系统研究

针对具有非线性特性和干摩擦阻尼特性的高弹性联轴器,设计了其动刚度测试系统。测量软件采用基于Ｗｉｎｄｏｗｓ事件驱动的程序设计方法。考虑系统所响应的不同事件,建立相应的功能模块,并优化了系统结构。最后给出了该测试系统的实际应用情况。     

汽车多刚度减振悬架的新型结构设计

非线性减振弹性特性汽车悬架具有理想的减振性能,设计一种四级刚度减振器替代现有的悬架减振器,可达到降低生产、使用、维护成本的目的,提高非线性减振悬架的装车率.     

减振型扣件理论研制和室内试验研究

扣件系统是影响轨道结构振动特性的关键因素,其刚度过大钢轨与轨枕或轨道板耦合作用减弱,钢轨的振动衰减率变小,过大耦合作用增强,会导致轨枕或轨道板振动增强。基于此,应用轮轨系统耦合动力学思想,得出一定轨道和车辆结构参数下的扣件的最佳匹配刚度。并基于铁路轨道设计规范设计制作了减振型扣件样品,通过疲劳测试和动力特性室内测试表明：疲劳前后静刚度损失为1.2kN/mm,扣压力损失为1.67kN,纵向阻力损失为1.6kN,表明扣件系统设计合理,组装疲劳性能合格;垂向激励和横向激励下,在0～5000HZ频段内,减振扣件对轨头、轨腰和轨脚的减振作用均很显著。     

工业机器人谐波减速器动刚度测试与分析

设计谐波减速器动刚度试验台,并通过正弦激励、随机激励、敲击激励给谐波减速器不同的加载方式,观察和记录不同激励下谐波减速器的第一阶固有频率,进而得出谐波减速器的动刚度特性。比较分析三种加载方式的可靠性与合理性,改变谐波减速器的相位并记录观察对谐波减速器动刚度特性的影响,为谐波减速器的研制提供了很好的指导。     

重型燃气轮机支撑结构动刚度计算分析方法

采用有限元仿真计算和实验测试相结合研究手段,测试某重型燃气轮机支架动刚度,以形成较为完备计算燃机支架动刚度的有限元仿真流程和计算分析方法。三维模型和实验测试所用试验件按4:1进行缩比并建立模型、加工制作。采用锤击法进行测试,并以其结果对有限元仿真计算结果进行验证。经过对比验证发现两者所得到结果吻合较好。结果表明,基于实验测试燃气轮机支撑结构动刚度有限元仿真流程及分析计算方法是可行的,计算结果具有一定可靠性,对进行相关方面研究具有一定参考价值。     

新型组合式道床系统低频振动控制研究

针对组合式道床系统道床板低频域振动增大的现象,基于被动式阻尼吸振原理设计道床板上阻尼减振器,根据车辆-轨道耦合动力学理论建立有限元模型,对比分析普通道床及安装阻尼减振器前后组合道床系统的振动特性,研究结果表明:由于普通道床轨道结构与地面基础刚性连接,普通道床道床板的振动加速度级要低于组合道床道床板的振动加速度级,但道床板与基础之间没有隔振措施,使得普通道床地基的振动水平明显高于组合道床地基的振动水平;在20 Hz~40 Hz,组合式道床系统安装道床板阻尼减振器可有效降低道床板的振动加速度级;且随着质量比增大,减振效果逐渐增强,当质量比为0.3时,最大插入损失可达15 d B。     

柔性约束颗粒阻尼于板结构的减振研究

首先比较了柔性约束颗粒阻尼和刚性块冲击阻尼对悬臂梁的减振效率，证明前者更有效、更可靠。进一步通过实验研究了柔性约束颗粒阻尼结构在板中的减振特性，揭示了柔性约束颗粒阻尼结构的布置位置和布置方式对减振效率的影响规律，得到了能指导柔性约束颗粒阻厄结构工程应用的结论。     

减振橡胶垫动态性能实验研究

处于轨道与道床之间的减振橡胶垫对降低轮轨接触噪声起着重要作用,所以对减振橡胶垫各项性能的研究显得非常重要.介绍橡胶复刚度的模型,根据ISO10846动刚度间接测量国际标准,结合现有测试台架在一定预载力下测试不同温度下各块橡胶垫的动态性能(动刚度和损耗因子).实验结果表明:橡胶垫的动刚度随频率增大缓慢增长,随温度升高而降低,损耗因子在一定频率范围内(800Hz～2000Hz)小幅升降,相对稳定,随温度升高而升高.     

基于振动能量的城市轨道交通减振轨道刚度研究

为确定城市轨道交通减振轨道的合理刚度,建立了车辆-轨道耦合动力学模型,计算了3～200 kN/mm钢轨支座刚度及3～6级不平顺谱工况下轨道的动力响应。通过小波包分析对系统振动速度、加速度信号的能量特性进行了处理,获得了轨道振动能量随钢轨支座刚度及不平顺的变化规律,最后以轨道系统总能量最低为标准,提出了城市轨道交通减振轨道最优刚度建议值。结果表明：轨道速度信号能量随钢轨支座刚度单调递减;轨道加速度信号能量随钢轨支座刚度先减小后增大;高刚度轨道对不平顺敏感,不平顺的增大会加剧轮轨振动;城市轨道交通减振轨道钢轨支座刚度最优值为5～10 kN/mm,可通过扣件减振措施与枕下减振措施组合实现,钢弹簧浮置板道床措施适用范围最广。     

柔性联轴器刚度非线性对扭转振动的影响

柔性联轴器在旋转机械系统中,不但起传递转矩的作用,而且还有减小扭转冲击的作用。柔性联轴器的刚度、阻尼特性直接影响着旋转系统的固有特性和扭转减振的效果。因此以具有非线性刚度的柔性联轴器接结的两转子系统为研究对象,通过对其在冲击力矩作用下,旋转系统非线性运动方程的建立、求解,得到了转子扭转振动响应的解析解。经过对转子角加速度随非线性刚度、阻尼、转动惯量变化规律的仿真计算,发现,在相同初始条件下, 冲击角加速度随柔性连接器硬非线性刚度的增大而增大,随柔性连接器软非线性刚度的增大而减小,随转子转动惯量和柔性联轴器阻尼的增大而减小。另外,非线性刚度使旋转系统的固有频率发生变化。     

基于行波方法的智能悬臂梁振动控制

从振动波传播的观点，基于行波理论研究了一维悬臂梁的振动控制方法。以Bernoulli-Euler梁模型为研究对象，研究了行波理论建模和分析方法。在此基础上，基于横向位移、横向转角、应变这三种不同测量信号，应用波传递和反射的关系式，分别设计了行波控制器，并推导了时域和频域的控制力。最后对一悬臂梁进行了振动控制，数值算例表明了行波控制是有效的。     

负刚度时滞反馈控制动力吸振器的反共振优化

提出一种含接地负刚度弹簧的时滞动力吸振器的反共振峰最小优化方法。首先,研究的模型不考虑时滞位移控制和主系统的阻尼,利用固定点理论得到接地负刚度系统的最优结构参数。其次,考虑优化调节负刚度系数,利用反共振峰最小准则,把反共振点幅值控制在给定的足够小的范围内,得到一组最优结构参数,使调控的反共振频率频带最宽。接着,调节主系统的阻尼系数,得到最终的一组最优结构参数。最后,通过幅频响应和时间历程响应曲线证明了反共振峰最小准则的正确性,并且将该研究结果与其他两种等峰优化的吸振器模型的减振效果进行对比,证明了接地负刚度时滞动力吸振器减振效果的优越性。     

基于神经网络混合建模的结构振动滑模控制

将神经网络和标称系统混合建模方法引入到离散滑模控制当中,得到神经网络滑模控制,然后对结构振动进行控制,振动结构为具有不确定性参数的柔性附件,并受到随机外扰作用。离散滑模控制的滑模面是以标称系统为基础,由最优二次型价值函数求解黎卡提方程确定。利用标称模型和神经网络混合建模方法来减小系统的不确定性,达到提高滑模控制在实际控制系统中的控制效果。其中利用前馈神经网络来对不确定部分进行建模。最后通过对滑模控制和神经网络滑模控制进行仿真,结果表明,本文所提出的神经网络滑模控制对具有不确定性参数和随机外扰的柔性结构系统振动的控制效果要优于滑模控制。     

基于RTLinux的模块化、网络化开放式控制器系统

现代开放式控制系统追求方便的扩展、灵活的定制、容易的移植和无缝的集成等特性。本文提出了一种基于RTLinux的开放式控制器系统(RTOC)。文章首先提出一种包含硬件平台、操作系统模块和应用软件模块的参考模型。然后,在实时操作系统RTLinux上开发完成了RTOC。由于RTLinux操作系统平台的开放性,在RTOC中,应用软件模块和操作系统模块都可以被轻松地扩展与定制。同时由于核心部分采用标准C语言进行开发,加之：RTLinux本身具有良好的可移植性,RTOC的软件部分能够很容易地移植到其它硬件平台上。为了保证模块之间的无缝连接,RTOC中实现了基于文件系统的通讯方法和硬件无关访问接口。整个系统采用层次化、模块化的设计,结构清晰,便于二次开发。同时由于RTLinux的支持和RTOC系统设计的优势,本系统具有明显的网络化特征。在RTOC执行控制任务时,关键任务会被加载到系统的核心态运行,从而保证了实时性能。最后,RTOC系统被成功地应用于虚拟漫游平台的控制试验中,证明了其具有良好开放性的优势。     

Response of a high-strength flexible laminate to dynamic tension

The dynamic stress–strain behaviour of the Spectra Shield^® LCR (laminated composite roll) is determined from tests using a tensile split Hopkinson bar, and the experimental results indicate that it is highly strain rate sensitive. The failure strain decreases initially with strain rate up to a critical value, and rises thereafter, while the failure stress increases with strain rate to a similar value of strain rate, after which it decreases. The nature of failure of filaments is observed to change with strain rate, first becoming increasingly brittle and then returning to more ductile modes once the critical strain rate is exceeded. The increase in failure strain and stress are accounted for in terms of strain rate hardening. An explanation of the reduction in failure stress beyond the critical strain rate is proposed with respect to increasing viscoelastic hysteresis and reduction in the time available for filament alignment.     

一种挠性航天器的自适应姿态控制与振动控制

挠性航天器三轴姿态控制与振动控制需要处理复杂的姿态运动学耦合、动力学力矩耦合、挠性模态与刚体的动力学耦合,以及在轨航天器挠性附件的参数不确定等问题。基于频带分离方法分别设计了姿态控制器和振动控制器,其中的挠性附件振动对姿态的影响以时变干扰模型进行考虑。利用奇异摄动理论,设计了姿态控制器。该控制器由快速角速度环和慢速角度环两回路组成,采用具有较强抗干扰能力的积分型SDRE（State-Dependent Riccati Equation）控制器进行姿态指令跟踪。对于挠性振动,设计了独立模态控制的正位置反馈（PPF）控制器,通过对一阶控制器参数进行调节,使系统当存在结构不确定或参数变化的情况时仍能较好地收敛,保证了系统的鲁棒性。最后仿真表明了在干扰力矩下姿态的稳定性和振动的快速抑制。     

High-order free vibration analysis of sandwich beams with a flexible core using dynamic stiffness method

In this paper, high-order free vibration of three-layered symmetric sandwich beam is investigated using dynamic stiffness method. The governing partial differential equations of motion for one element are derived using Hamilton’s principle. This formulation leads to seven partial differential equations which are coupled in axial and bending deformations. For the harmonic motion, these equations are divided into two ordinary differential equations by considering the symmetrical sandwich beam. Closed form analytical solutions of these equations are determined. By applying the boundary conditions, the element dynamic stiffness matrix is developed. The element dynamic stiffness matrices are assembled and the boundary conditions of the beam are applied, so that the dynamic stiffness matrix of the beam is derived. Natural frequencies and mode shapes are computed by use of numerical techniques and the known Wittrick–Williams algorithm. Finally, some numerical examples are discussed using dynamic stiffness method.     

基于概率论的爆破振动安全评估与控制

爆破振动速度的预测及振动安全控制一直是爆破施工关注的热点问题。选用基本公式作为爆破振动速度预测模型,基于最小二乘法原理求解参数K,a,b;考虑爆破振动的随机性,定义了爆破振动速度相对误差(REBVV),假设REBVV服从均值为0的正态分布,利用正态分布的传递性,建立了爆破振动速度的分布规律模型;并提出采用广义爆破振动速度相对误差方差来代替爆破振动速度相对误差以提高实测数据的利用率;引入概率论中的置信度水平这一概念,建立了一套爆破振动安全控制与评估模型。取置信度水平为95%,基于建立的安全控制与评估模型给出了依托工程重点控制区段爆破安全施工建议。     

空间柔性机械臂弯扭耦合振动的主动控制研究

由于太空机械臂的结构形式和末端操作对象的影响,空间多连杆机械臂系统存在着强烈的刚柔耦合的非线性特性。针对伺服驱动的空间柔性机械臂系统,基于经典振动理论,提出柔性臂弹性弯曲、扭转的变形假设,然后采用假设模态法和Lagrange方程得到系统的动力学方程。为了抑制系统在大范围运动过程中的弯曲、扭转弹性振动,提出了基于Lyapunov稳定性的模糊自适应速度反馈控制策略。数值仿真结果表明:空间机械臂系统在转动过程中必然会激起柔性臂的弹性振动;采用提出的控制策略利用压电剪切致动器和压电扭转致动器不仅可以抑制柔性臂的弯曲和扭转振动,还可以降低伺服电机的驱动扭矩,提高柔性机械臂系统的末端定位精度。     

基于粗糙集理论的结构振动模糊控制

模糊控制是结构主动控制的一种很有前途的控制算法，但在模糊规则的确定上常带有经验性。近年兴起的粗糙集理论能有效分析和处理大量经验数据，从中发现隐含知识，揭示潜在的规律。本文提出将模糊推理与粗糙集理论结合起来、利用粗糙集理论提取模糊规则进行结构模糊振动控制的方法。通过对一个顶层作用有AMD装置的1：4五层钢框架模型结构的模糊控制仿真分析和地震模拟振动台试验研究，证实了所提方法的有效性；同时，试验研究也展示了模糊控制具有鲁棒性好、反馈量少的优点，具有很强的工程应用价值。