水下超空泡航行体非线性动力学与控制

利用超空泡可以大幅地提高水下航行体的速度,由于在超空泡状态下航行体几乎完全被空泡包裹,超空泡航行体的流体动力和稳定性和以往全沾湿航行体完全不同,同时航行体尾部与空泡壁作用产生的非线性滑行力的出现,这些都对水下超空泡航行体的动力学建模和控制策略提出了很大的挑战。文中分析了超空泡状态下航行体各部分所受的流体动力,提出了航行过程中尾翼效率的计算方法,建立了超空泡航行体非线性动力学模型,设计了非线性切换控制策略。     

四轮激励含相位差的汽车高维非线性超混沌动力学特性研究

分析了四轮激励具有时间延迟的汽车14维非自治动力学系统,在前后轮激励相位差作为分岔参数的前提下对其进行了全局分岔特性分析,频谱分析,通过poincare映射得到其超混沌吸引子;具体计算了特定参数条件下高维自治系统的各维李亚谱诺夫指数及特定区间的李亚谱诺夫指数谱,通过对李亚谱诺夫指数的定量研究确定非线性系统的超混沌特性;数值研究表明：在分岔参数的特定区间系统存在混沌、超混沌运动;同时分岔图也具体指明了非线性系统的失稳区间;分析结果对不同路面汽车的动力学设计及其混沌动力学控制具有一定的理论指导意义。     

基于独立分量分析的多源冲击定位方法

结构健康监测中常用声发射信号进行声发射源的定位及特征描述。多个冲击事件发生时,声发射信号是多个信号的混叠,而且混合方式未知,这使利用声发射信号对冲击源进行定位变得非常困难。而近年来兴起的基于独立分量分析的盲源分离技术为解决这一难题提供了可能。本文采用基于信息极大化原理的反馈网络结构对同时作用在铝梁上的两个冲击事件产生的声发射混合信号进行分离,估计出各个源信号到达传感器的时延后,运用两点直线定位公式对两个冲击源进行定位。混合仿真实验验证了基于信息极大化原理的独立分量分析方法估计时延的有效性,铝梁上的两源冲击实验,进一步表明运用独立分量分析方法能较好的解决多冲击源定位问题。     

恒载效应对拱形梁自振频率的影响分析

应用Hamilton原理,推导了考虑恒载效应影响时拱形梁动力控制方程。根据所得方程,利用Galerkin方法讨论了恒载大小及结构自身刚度（矢高,跨度,惯性矩,惯性半径等）等不同因素在考虑恒载效应时对拱形梁动力特性的影响。结果表明,本文给出的方程对于曲直梁具有通用性,初始恒载的存在使拱形梁自振频率增大,这种影响与恒载的大小及结构自身的刚度有关,且在柔性结构及低阶频率中表现更为显著。     

化工管路系统的耦合振动主动控制研究

采用特征线法获得阀门启闭动作产生的水击耦合响应瞬态规律,对化工管路系统进行了主动控制研究;通过非线性优化得到阀的优化启闭规律,为了能在工程上实现,对优化启闭规律采用自适应神经模糊推理方法处理,压力幅值与最优规律的最大差值为8kPa;利用阀的ANFIS启闭规律,测试管路末端的压力下降了13.04%之多,验证了阀的启闭动作的优化能有效地降低了压力峰值,对于水击振动的主动控制有效性。     

基于微分求积法的轴向运动板横向振动分析

研究受面内载荷轴向运动薄板横向振动的运动微分方程,采用微分求积法计算四边简支轴向运动薄板的固有频率和临界速度。分析轴向运动速度、板材料刚度及长宽比对板横向振动固有频率及临界速度的影响。结果发现,随着轴向速度增大,各阶固有频率减小;随着刚度的增大,各阶固有频率增大;当长宽比较小时,轴向运动板可以用梁模型分析。     

交通环境振动测试中的本底振动分析

Environment effects due to traffic transmit is paid more and more attention nowadays. In suit experiment is one primary approach to this problem, but because of mass background vibration, the testing data can not represent the vibration characteristic of source and promulgation. In order to obtain ideal data, two methods to remove background vibration were presented in this paper, one was Fourier Amplitude Revised Method, the other was Acceleration Vibration Level Revised Method, the two methods were tested in measured data, the result showed that the two methods were effective. Basic principles to banish background vibration were discussed in the end.     

基于膨胀波新发射机理的身管振动响应分析

针对膨胀波新发射机理下发射身管在各种载荷作用下的身管振动响应进行研究分析。根据膨胀波新发射机理发射过程中身管的实际受载情况,联立内弹道方程组,建立了计及身管柔性效应的振动响应方程。采用Rayleigh-Ritz模态法对振动方程解耦离散,得到便于数值求解的二阶时变方程组。通过数值求解给出了膨胀波新发射机理发射过程中的振动响应规律及不同参数条件下内弹道性能与身管振动响应间的关系,为弹丸的射击精度优化及内弹道参量合理选取理论参考。     

基于Markov参数精细积分法的载荷识别研究

对于结构受多点分布动态荷载识别问题提出了精细正则化算法。基于状态空间描述建立了离散动力系统滑动平均模型,并应用2N算法精细计算了系统模型的马尔科夫（Markov）参数矩阵,给出了全局时间域内多点分布动态载荷识别问题的精细识别模型。针对载荷辨识模型求解过程中遇到的方程病态问题,采用正则化截断奇异值分解技术进行处理。通过有限元数值模型仿真,验证了所提出方法的正确性和有效性。     

实时工作模态参数数据驱动随机子空间识别

基于数据驱动随机子空间识别 (SSI) 算法,引入Hankel矩阵行块数 和列数 经验确定方法和模态传递范数(Modal Transfer Norm),采用奇异熵进行系统自动定阶方法,使识别过程自动化,实现工程模态参数的实时识别。应用Choleshy分解求解下三角矩阵 ,缩减了计算量,特别是连续两个时刻的窗口数据大量重叠时,大大减小了计算时间,从而满足实时识别时间上的要求。三跨连续梁桥数值算例和一座实桥测试数据结果表明,每次识别均在移动步长时间内完成,速度快、精度高,可有效运用于大型结构模态参数的实时识别。     

气流激振力作用下的旋转冲压转子动力学响应

对旋转冲压发动机转子涡动时压缩进气道的内部流场进行数值仿真,建立了作用在转子上的气流激振力非线性模型,结合旋转冲压转子-动静压混合气体轴承系统的有限元模型,并通过数值仿真获得了复杂气流激振力作用下旋转冲压转子-动静混合气体轴承系统的非线性动力学响应。研究结果表明,旋转冲压转子的偏心距对复杂气流激振力作用下转子轴承系统的振动特性具有显著的影响。     

含转轴裂纹的离心叶轮转子非线性动力学特性研究

建立了带有裂纹故障的的不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的横向振动力学模型,并推导了系统的无量纲运动微分方程。运用数值积分法对系统的分岔特性进行了仿真。最后分析了横向流体激振力以及裂纹深度对离心叶轮系统动力学性能的影响。     

非线性转子-轴承系统的动力学降维分析与试验研究

应用有限元法建立转子-轴承试验系统的非线性动力学模型,采用固定界面模态综合降维法将原高维系统转换为低维少自由度系统,采用Newmark-β法对降维后模型进行求解,在和全自由度模型对比满意的前提下,得出转子系统的三维谱图、分岔图、三维振幅图、轴心轨迹图以及Poincare截面图,并和试验结果进行对比,结果表明本文所建立的动力学模型,较为真实地反映了试验系统的非线性特性,为计算复杂转子-轴承系统的深层次动态设计提供理论依据。     

周期性输流管道的非线性动力学特性研究

基于绝对节点坐标法,推导出不同材料组成的周期性悬臂输流管道在定常内流作用下的非线性动力学方程,通过数值求解的方式对两种不同形式的周期性输流管道,即,铝-钢及钢-铝周期性悬臂输流管道的稳定性和非线性动力学行为进行了研究。研究结果表明,单位长度内,当管道周期数大于8时,两种周期性输流管道的临界流速均趋于定值。非线性分析结果显示,铝-钢周期性输流管道的非线性动力学行为随着周期数目的减小变得越来越复杂,从单周期行为演变为多周期、倍周期、概周期和混沌等多种运动的复杂动力学行为,而对于钢-铝周期输流管道而言,管道一直处于单周期运动状态。     

复杂转子-轴承-汽封耦合系统的非线性振动分析

基于非线性动力学和转子动力学理论,综合考虑Muszynska非线性汽封力、非线性油膜力和转子不平衡量的耦合作用,建立了双叶轮-轴承交错布置的复杂转子-轴承-汽封系统动力学模型。采用有限元法（FEM）推导系统运动微分方程,编程计算了系统转速、圆盘偏心量、汽封长度和汽封间隙等参数对系统动力特性的影响,并利用分岔图、频谱图、相轨迹和Poincare映射图表征了系统的运动性态。研究表明：耦合系统具有高度非线性,随着参数的变化系统呈现出周期运动、倍周期运动、准周期运动和混沌运动等复杂动力学行为。通过减小圆盘偏心,增加系统汽封长度,选取合适的汽封间隙有利于提高转子-轴承-汽封系统的稳定性,改善系统的运动特性。     

包带连接建模与非线性动力学特性分析

在航天工程中,包带连接机构是应用最为广泛的星箭连接分离机构,其主要由两个半圆形钢带(包带)和若干V形截面的卡块组成。为研究包带连接的力学特性,首先分析了包带连接中各个部件之间的接触力以及接触力之间的关系。然后通过将接触力等效为有限单元节点载荷的方法,把包带连接加入到整体结构的有限元模型当中。对于包含包带连接的结构,其动力学方程为非线性微分方程,方程的求解采用了Newm ark直接积分法。最后,采用所提出的建模方法对一个标准接口的包带连接进行了计算,分析了包带连接的非线性动力学特性以及预紧力的影响。     

非参数不确定动力学建模研究综述

在工程应用中不可避免存在各种不确定因素,采用不确定模型能够更为准确反映动力学系统的特性。参数不确定动力学建模在过去三十多年得到了充分关注和研究,而非参数不确定动力学建模作为一个比较新的研究领域,直到近年来才逐渐得到重视。该领域至今已取得了大量的研究成果,有必要对国内外研究和发展现状进行全面的总结。从非参数不确定动力学建模的方法、理论基础、建模过程及应用等方面系统综述了其研究现状,归纳现阶段存在的问题,并指出了未来研究的发展方向。     

地震作用下车辆-轨道系统轮轨动态响应试验研究

为研究地震作用下高速铁路地震预警阈值,进行准静态全尺寸车辆-轨道模型振动台试验研究,对车辆轨道模型施加正弦地震波,试验结果显示《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中所规定的轮重减载率限值和脱轨系数限值可能偏于保守,且导致列车脱轨的原因是由于地震作用使轨道结构发生大幅的水平向振动,引起车轮发生水平向晃动,致使车辆发生侧向滚摆运动所造成的;接着对车辆轨道模型施加实测地震波,试验结果表明地震波频谱特性对列车运行安全有一定的影响;对车辆轨道模型同时施加水平向和垂向地震波,发现对车辆轨道系统动力响应影响较大的为水平向地震波,垂向地震波则对其影响较小;根据振动台试验模型建立与之对应的多刚体、多自由度三维车辆-轨道数值模型,研究当考虑轨道不平顺时,地震作用下不同车速对列车轮动动力响应的影响,通过数据分析表明,在一定范围内,地震作用下的列车脱轨与列车速度关系不大,为高速铁路地震预警阈值的研究提供了一定的理论依据。     

一类无足自驱动系统的运动特性分析

建立了一类简谐激励作用下、两自由度含干摩擦无足自驱动系统的力学模型,描述并分析了系统的运动特性,得到了系统参数选择的最佳范围。研究发现:在低频区,随着激励频率ω的减小,擦边分岔诱导系统碰撞次数逐渐增加,直至颤振序列;在高频区,系统存在混沌运动。在一个完整周期内,基体的运动由黏滞、正向驱进和负向驱进三种中的一种或多种组成;系统平均驱进速度■对激励频率ω和质量比μ_m的变化较敏感,摩擦比f、间隙δ、刚度比μ_k对系统的影响相对较小,质量比μ_m的最佳选择范围为[0.4,0.8];系统正向和负向驱进的最大平均速度出现在低频区和质量比较小时;在高频区,基体趋于黏滞状态。该研究结果和方法,可为无足自驱动系统的设计及参数优化提供相应的理论依据。     

大功率船用齿轮箱耦合非线性动态特性分析及噪声预估

对某大型船用齿轮箱的动态特性进行分析,将系统分为传动子系统和结构子系统,通过支撑轴承把两个子系统耦合起来,建立齿轮-轴-轴承-箱体耦合系统三维有限元模型。在研究斜齿轮接触线变化规律基础上,提出了一种计算斜齿轮时变刚度的方法。在考虑传动子系统内部激励和外部激励的影响下,对系统动态特性进行了数值仿真,得出了结构子系统各点的振动位移、速度等动态评价指标,以及系统的结构预估噪声,为船用齿轮箱系统动态性能优化提供了理论依据。