二维晃动模态的统一Ritz计算格式

基于线性势流理论,推导了液体二维晃动的特征值方程,对于任意二维容器,通过引入第一Green公式,将矩形截面晃动模态的精确解作为基函数,提出了特征值问题Ritz统一计算格式,避免不同截面(不同的边界条件)需要引入不同基函数的复杂性,使得Ritz方法适用于任意截面内液体的二维晃动模态分析,可同时求解晃动频率与振型。本文方法分别用于求解半顶角为45°的三角形渠道、半椭圆形截面内液体的晃动频率,计算结果与其它解析方法的结果吻合良好,其计算精度完全满足工程要求。     

贮箱内液体小幅晃动的频率和阻尼计算

根据小幅晃动条件下利用速度势函数推导的计算液体晃动频率和内部Rayleigh阻尼的特征值方程,利用简化处理转化为一般的广义特征值问题,并针对这种非对称大型稀疏矩阵采用了Arnoldi迭代方法,求解得到晃动频率和内部阻尼.将利用Stokes边界层理论计算得到边界上的阻尼与内阻尼之和作为晃动的等效阻尼,通过两个算例比较计算结果接近实验结果.这种方法可以计算任意形状贮箱内液体的小幅晃动频率和晃动阻尼.     

基于二维频域光学振动相干层析的悬臂梁模态频率质量称量方法

该研究提出了基于二维频域光学振动层析(2D-FOCVT)获得悬臂梁模态频率从而实现对质量的高精度检测。在带集中质量悬臂梁固有频率计算理论和方法的基础上,对不同质量(系数)下悬臂梁前三阶频率(系数)与集中质量(系数)关系做了分析,比较了前三阶频率对集中质量变化的敏感性。利用自研发的2D-FOCVT系统实验测试了悬臂梁结构在附加集中质量下的一阶频率,对悬臂梁集中质量—一阶频率关系做了拟合,由此提出了应用一阶频率对质量变化的敏感性实现质量的检测方法。实验结果表明,自搭建的2D-FOCVT能提供纳米量级的振动位移精度,同时创新性地将2D-FOCVT结合模态分析进行附加质量块的质量称量,拓展了2D-FOCVT的应用。     

二维超声振动磨削陶瓷的表面质量试验研究

采用金刚石砂轮对陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削试验,对获得的不同表面质量特征及不同的加工参数对表面质量的影响进行了分析。实验结果表明,在同样的加工条件下,超声振动磨削表面的沟槽浅而宽,在超声振动下砂轮不易堵塞,利于使用细砂轮磨削,因此超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量。     

基于模态展开法的二维消声器传递损失分析

运用模态展开法通过求解矩形和圆柱形二维消声器的压力响应函数以及其相应的四极参数,推导了这些消声器模型的传递损失计算模型。采用此模型计算了二维圆柱形消声器的传递损失,并建立了三维有限元模型验证了该模型的正确性。通过与格林函数法比较传递损失能量计算结果,表明在面源尺寸相对较大时,采用该模型具有更高的计算精度。     

钢纤维混凝土二维方向系数的边界效应

本文研究了钢纤维混凝土二维方向有效系数的边界效应，获得相应的积分公式，并应用高斯数值积分法给出了相应的数值解。     

结构应变模态参数辨识的最小二乘复频域方法

由于应变模态对结构状态的敏感性,其在结构在线健康监测和损伤识别方面比位移模态更具优势。利用应变和位移的关系,将最小二乘复频域方法应用到结构应力应变分析中,建立基于应变测量数据的结构动力学参数频域辨识方法。由于应变模态和位移模态是同一种物理状态的不同表达形式,两者在数学表达上有相似性。首先建立以应变为变量的参数化公分母模型,在此基础上将非线性最小二乘问题进行线性化,得到加权线性最小二乘的方程误差。然后采用基于缩减正则方程的算法进行求解,减少计算量,并通过对模型参数施加约束来避免参数冗余。然后,设计并搭建一个自由梁的实验结构系统,利用光纤布拉格光栅应变传感器测量结构动应变数据,根据最小二乘复频域方法,基于应变测量数据辨识得到频率和阻尼比,与传统的基于加速度测量数据的辨识结果相吻合。另外,辨识所得应变模态振型与仿真结果也具有一致性。因此,数值仿真和实验验证表明,文中提出的基于最小二乘复频域方法能够准确辨识结构应变模态。     

一类二维时标动力方程的解的振动性质

本文利用一些基本不等式,对时标T上的一类二维动力方程建立了其所有解振动或收敛于0的充分条件。所得定理改进了其对应的二维常微分方程和差分方程相应的结果。最后,给出两个实例用于说明所获定理的有效性。     

用于二维线纹测量的二维动态光电显微镜

对二维线纹标准样板进行溯源测量时,需要对十字刻线进行高分辨力瞄准。利用二维动态光电显微镜,将二维样板十字刻线分别成像在相互垂直的两组狭缝上,狭缝宽度与刻线像的宽度基本一致,方向与刻线像平行,且在像空间上沿宽度方向错开约一个狭缝宽度的距离。当二维线纹样板沿某一方向运动时,对应方向被测刻线的像先后呈现在一组狭缝中,导致通过该组狭缝的光通量依次发生变化,对应的两个光电接收器的电信号存在相位差;信号处理系统根据两路电信号的相位关系,在信号交叉位置发出瞄准脉冲,锁定坐标测量系统,即得到该方向被测刻线的位置;分别对十字交叉刻线的两条刻线进行瞄准,即可得到对应交叉点的坐标。     

基于解析模态分解的极小宽深比液体晃动非线性参数辨识及试验方法

针对当前无人驾驶飞行器工程研制中储箱燃油晃动频率过低与刚体频率接近且随燃油消耗而时变,影响驾驶仪固定参数陷幅滤波器设计的问题.设计并加工了极小宽深比的密集"井"型隔板,利用振动台+水平滑台组合进行横向阶跃激励的晃动试验,并以激光多普勒测振仪获取储箱燃油液面晃动的自由振动衰减响应,采用解析模态分解(analytical ...     

多自由度系统中标量传递率的不变性及其应用

标量传递率函数描述了多自由度系统中两个自由度的响应之间的关系,随着应用范围的延伸,近年来标量传递率逐渐受到了重视。本文从串联系统出发,证明了多激励作用下多自由度系统中标量传递率在某些条件下具有不变性,提出了该性质的统一的适用模型,并通过数值方法验证了结论的正确性。在振动台模型实验中的应用表明,该性质可以在实际问题中起到指导作用。     

航天器柔性附件对整器固有振动特性影响因素及规律分析

介绍快速求解含大型柔性附件航天器系统模态的结构动力学方法,通过对多个柔性结构模型缩聚大幅度缩减自由度,集成MATLAB与NASTRAN进行联合仿真分析。遍历附件所有可能工作姿态的系统模态,大幅提高系统模态计算效率。通过该快速求解方法进行仿真实例分析,阐明航天飞行器的系统构型、柔性附件转动角度、本体与柔性附件质量惯量比三方面对柔性附件约束模态与系统模态影响规律。     

充液贮箱液固耦合振动模态与阻尼比研究

对于液体运载火箭纵向振动的稳定性分析,在建立贮箱内液体的振动模型时,不仅需要考虑结构的弹性特性,还需要考虑液体晃动时的阻尼特性。由于模态阻尼比与一个振动周期内阻尼力做功、平均机械能及模态固有频率相关。因此可以先通过结构与液体的耦合振动分析确定其模态,进而分别计算液体与结构接触面、自由面以及液体内部阻尼力做功,同时计算平均机械能,从而得到模态阻尼比。在计算模态阻尼比时,对耦合振动的模态分析、液体内部流场计算均采用等效比拟的方法,为充分利用通用程序计算创造了条件。此方法不仅能够提高效率,同时也便于工程上的应用。     

罐体横截面形状对液罐车侧倾稳定性影响分析

提出液罐车罐体截面形状设计方法,研究液罐横截面形状对半挂式液罐车侧倾稳定性影响,分析广泛使用的圆形截面液罐、改进的椭圆截面液罐及锥形截面液罐特点。提出两种改进的液罐截面形状,给出液罐中液体晃动产生的侧向力、侧倾力矩准静态条件的计算方法。以6轴半挂式液罐车为例计算液罐车模型的侧翻阈值、变道时横向负载转移及侧倾角响应峰值。基于准静态、动态两类指标分析该半挂式液罐车装载不同截面液罐时侧倾稳定特性。结果表明,两种改进的液罐截面形状可在较大充液比范围内提高液罐车侧倾稳定性。     

一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法

提出了一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法。先忽略剪切变形和惯性矩作用,基于Euler-Bernoulli杆理论求解出固有频率初值,再计入二者的作用进行弯曲振动固有频率的修正。应用有限元分析法和模态实验测试对该方法进行了验证,理论结果与实验结果相吻合,误差在5%以内。基于该方法编写了程序,实现了弯曲振动变幅杆结构的主动设计。     

缩尺比例车辆-轨道垂向振动实验系统研究

在分析车辆-轨道垂向耦合振动模型基础上提出基于相似性原理的缩尺轨道垂向振动实验台,具体阐述其关键参数的计算方法;基于轨道车辆运行设计沿轨道纵向运行的加载小车,实现车辆载荷移动加载;基于虚拟仪器技术实现实验台控制及数据采集。通过对缩尺实验台动力学模型数值仿真、实验结果表明,该缩尺轨道垂向振动实验系统能模拟车辆-轨道垂向耦合振动的低频振动特性。     

基于微分求积法的轴向流作用下二维板复杂响应研究

研究轴向流作用下两端简支二维板线性稳定性及非线性复杂响应。用微分求积法对流场方程及二维板连续型运动方程统一离散,通过流固耦合边界条件将流场势函数用板的横向振动位移变量表示,获得二维板横向振动位移变量控制方程。通过特征值分析获得复频率及临界流速随流道高度变化。通过对壁板非线性动力响应数值模拟,采用分岔、相平面及庞加莱截面图等揭示壁板将发生的周期运动、拟周期、混沌等多种运动形式表明,壁板由周期倍化分岔或拟周期运动通向混沌。     

磁流变液阻尼器试验与建模研究

针对参数化模型不能直接反映阻尼器逆向动态特性、非参数化建模需大量试验数据问题,提出两者结合模型。该模型用自适应神经模糊系统建立位移、速度对阻尼力的非线性表达模型,用参数化方法描述阻尼力随电压及速度的变化输出模型。研究表明,此建模方法能较好逼近磁流变液阻尼器试验结果并反映其非线性特性,便于实际控制,且可减少计算工作量。     

智能桁架结构最优振动控制与作动器优化配置

研究了智能桁架结构最优振动控制和作动器的优化配置问题。首先采用有限元方法,根据Hamilton原理推导了智能桁架结构的机电耦合动力学方程,根据线性二次型最优控制理论,推导了结构振动控制的数学模型,通过最小化性能泛函,求解黎卡提矩阵代数方程确定了最优控制输入。然后通过对最优控制性能指标函数的修正,得到了与初始状态无关的性能指标,以修正的性能指标为目标函数,应用模拟退火算法对作动器位置进行了优化配置。最后给出了空间智能桁架结构振动控制算例验证建模过程和算法。算例结果表明,通过最优振动控制可以使结构振动快速衰减,达到振动抑制的效果,而且通过模拟退火算法可以确定最佳的作动器布置方式。     

考虑温度因素的磁流变减振器的优化设计与实验

磁流变(Magneto-rheological简称MR)减振器在运行过程中,会出现阻尼力随温度升高而下降的现象,为了在不同温度下都能输出足够的阻尼力,在结构设计时考虑温度因素至关重要。为此,本文引入了评价系数,对较高温度下MR减振器是否有能力能够输出足够的阻尼力进行衡量,并与MR减振器的最大阻尼力和动态范围作为优化目标。利用有限元方法获得了工作区域的磁感应强度,并采用响应面法建立二阶预测模型描述了磁感应强度与结构参数之间的非线性关系;结合非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA II)对MR减振器的进行了多目标优化设计,根据优化结果制造了磁流变减振器,并进行了试验测试,验证了设计方案的有效性。