非线性浮置板轨道减振系统的工程化设计研究

针对传统浮置板轨道低频隔振性能差和轨道系统振动响应大的问题,在对浮置板隔振器载荷特征分析的基础上,提出了系统设计优化目标,基于非线性阻尼隔振技术和动力吸振技术,通过理论分析、数值仿真、实尺轨道试验与在线测试相结合的方法,研发了非线性浮置板轨道系统及其部件,并完成了工程落地。研究表明：非线性阻尼、动力吸振器和非线性浮置板系统对浮置板一阶固有频率附近的隔振器支反力、浮置板振动加速度和隧道壁分频振级有较好的振动控制作用,其中非线性浮置板系统(非线性阻尼隔振器与动力吸振器的组合)的减振效果最明显(低频减振效果明显),非线性浮置板轨道系统可以较好抑制动力吸振器在偏离设计频率时出现的振动放大问题;动力吸振器的振动加速度大于浮置板振动加速度,而两者位移基本相当,表明动力吸振器可以较好的吸收浮置板轨道的振动,而不会产生较大的相对位移,保证列车的行车安全性。     

横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动的全局动力学

针对横摇和纵摇非线性耦合下船舶的混沌运动,首次应用能量相位法研究了船舶动力系统在1∶2内共振,第2阶主共振情形下系统的全局分叉及多脉冲混沌动力学行为,揭示了船舶运动存在模态作用、能量转移和多脉冲混沌运动的机理,并给出了船舶系统发生多脉冲混沌运动的参数区间。数值模拟验证了横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动系统存在多脉冲混沌运动。     

基于非线性气动力的横侧向静气动弹性分析

应用非线性气动力,分析了某飞机横侧向静气动弹性特性随迎角、法向过载的变化,并与基于线性气动力数据的结果进行了对比。线性气动力数据指气动力随迎角、侧滑角以及操纵面偏度呈线性变化,而非线性气动力数据呈非线性变化。通过对比可以得出:1)基于线性气动力数据时,迎角对副翼操纵导数没有影响;基于非线性气动力数据时,随着迎角的增大,副翼的刚性和弹性操纵导数均减小,且均呈现出非线性变化的趋势;2)无论是线性气动力,还是非线性气动力,机翼和垂尾载荷的展向分布以及翼根载荷随法向过载的变化趋势相同,仅存在数值上的差别。     

浮基两刚体模型强迫振动动力响应分析

为分析浮基在外力作用下产生的强迫振动对浮基多体系统动力响应影响,将浮基多体系统简化为光滑铰接的两刚体模型,用多体动力学离散时间传递矩阵理论,并编写程序对浮基多体系统动力响应求解。分别计算浮基在周期横摇角强迫振动与波浪作用下浮基两刚体动力响应,获得浮基两刚体系统运动响应曲线。数值模拟结果表明,当横摇角强迫振动幅值、频率增加时,起吊重物的摆动更剧烈,绳索长度变化对重物摆动影响不大。在横向规则波作用下,浮基与重物的摆动幅值随绳索长度、吊臂仰角的增加而增大,随起吊重物质量变化先增大后减小。     

基于柔性多体动力学理论的舰船机械设备隔振系统建模

将柔性多体动力学理论应用于非线性隔振系统建模过程中,建立了线性弹性元件及非线性弹性元件的力学模型,利用该力学模型和单柔性体的动力学微分方程推导出了对舰船机械设备隔振系统动力学研究具有普适性的一般理论模型。     

连续系统动态载荷识别的时域方法

本文提出连续系统动态载荷识别的一种时域方法.通过适当变换,将问题归结为求解Volterra型第一类积分方程.在一定的载荷假设条件下,用插值函数将积分方程离散化,即可获得动态载荷时间历程或分布形式的时域识别计算模式.采用数值解法进行的仿真实例及实梁试验表明,方法是有效的.     

弹性浮板在周期集中载荷作用下的水弹性响应

基于线性水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf方法,研究了水面上浮动弹性平板受周期集中载荷作用下的水弹性响应。流体被假设为不可压理想且等深,流动有势。首先分析求解了两种区域(自由水面下区域和浮板下区域)内等深流场的导波问题。而后将原来混合边值问题的求解归结为求解无穷线性代数方程组的问题。其次,采用该方法研究了三种周期集中载荷激励下浮板上挠度和动弯矩幅值的分布情况;最后,对浮板上挠度幅值分布与不同周期载荷的作用点的关系进行了研究。     

三维柔性多体梁系统非线性动力响应分析

研究了三维柔性多体梁系统的非线性动力响应问题。将空间柔性梁的变形分解为轴向变形以及在x-y平面的弯曲变形和在x-z平面的弯曲变形，引用各自的精确振动模态描述变形场，利用拉格朗日乘子法建立起柔性多体梁系统约束非线性动力学方程。结合Newmark直接积分法和Newton-Raphson迭代法，导出了求解该非线性代数一微分方程组的数值方法。仿真算例证明了该方法的正确性和有效性。     

非线性系统载荷识别的最小二乘支持向量机法

为解除载荷识别问题对原系统先验知识的依赖,本文提出采用最小二乘支持向量机（Least squares support vector machine,LS-SVM）对非线性系统进行逆模型辨识,随后在该逆模型基础上利用工作状态的响应数据识别时域载荷。通过对某一非线性系统的稳态和非稳态激励的仿真计算,验证了该方法的有效性。仿真结果表明LS-SVM能够辨识出可靠的非线性系统的逆模型,进而反演出较精确的时域载荷。该方法不需要了解系统的数学模型及参数,只需少量训练样本即可,因此该方法能够应用于工程实践中。     

多自由度齿轮系统非线性动力学分析

建立三自由度多间隙齿轮系统耦合振动模型,综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承纵向响应等非线性特性因素的影响,并采用变步长4~5阶Runge-Kutta法对系统状态方程进行数值求解。构建系统的Poincaré截面,得到系统的位移-时间映像图,通过分析位移-时间映像图,发现系统在支承间隙较小而支承刚度较大时更加稳定;根据分析位移-时间映像图的结论,选择合理的参数,画出系统随频率变化的分岔图,结合相图和Poincaré映射图分析系统的非线性动力学特性,发现系统在不同激励频率下会发生Hopf分岔、倍化分岔和混沌等现象。     

浮基多刚体系统动力分析

引入浮体势流流固耦合理论和多刚体力学的凯恩方法对浮基多刚体系统进行动力分析。考虑入射规则波的影响和上部作业物体进行回转作业、升降作业的影响,建立了浮基多刚体系统的运动方程,讨论了浮基多刚体系统运动方程在三类情况下的求解途径。     

考虑系缆拉伸-弯曲-扭转变形的浮式风力机动力响应研究

考虑系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形产生的非线性系泊力,研究海上浮式风力机系统的动力响应。考虑系缆非线性几何变形,建立系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形的动力学分析模型。建模过程中,采用了四元数方法进行局部坐标系与全局坐标系之间的旋转,避免了旋转过程中奇点的产生。综合考虑系缆非线性系泊力、水动力、空气动力及风力机结构系统,建立了系统动力学分析模型,开发了考虑系泊系统非线性系泊力的系统动力响应计算程序。针对OC3 Hywind Spar型5 MW浮式风力机,分析额定作业海况与极限海况下风力机系统的动力响应,并将结果与系泊系统采用准静态悬链线方法的模拟结果进行了对比。结果表明,考虑拉伸-弯曲-扭转变形效应后,系泊缆张力的波频响应被放大,同时还出现了多个高频峰值,将对系泊缆的疲劳寿命计算产生影响。     

带有初始缺陷船用加筋板极限强度的不确定性分析

由于实际工程结构尺寸及材料性能等存在一定的变异性,这将导致其极限承载能力具有不确定性。首先基于逐步破坏理论,采用非线性有限元方法对带有初始缺陷的典型船用加筋板的极限强度进行研究。采用Monte Carlo数值模拟结合拟合技术建立结构不确定性分析模型。以此为基础,考虑结构尺寸、材料参数及初始缺陷的随机性,对于加筋板极限强度的不确定性进行探讨。为在计算量较小的前提下得到准确的随机统计规律,提出基于可靠性反问题的对数正态三参数拟合方法,并与传统拟合方法进行比较分析。结果表明对数正态三参数法可高效准确地对于加筋板极限强度的统计特性进行预报,为船舶的安全性分析提供基础。     

双跨转子-轴承系统裂纹-碰摩故障的非线性响应研究

分析了带有裂纹-碰摩故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的复杂非线性运动。在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转静件间的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了双跨裂纹-碰摩弹性转子-轴承系统动力学模型,并对系统裂纹、碰摩及其耦合故障对系统非线性动力学响应的影响进行了数值仿真研究。单一裂纹故障时系统响应在超临界转速区有短暂的混沌运动;单一碰摩故障时系统响应在亚临界转速区有拟周期运动出现;裂纹-碰摩耦合故障时在超临界转速区有较大范围的周期4运动区间,小裂纹对系统非线性特性的影响不明显。研究结果为转子-轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了一定的理论依据和参考。     

含三次非线性位移的粘性阻尼干摩擦隔振系统振动特性的实验研究

在分析库仑摩擦阻尼双线性滞迟模型的基础上，通过试验建模和参数辨识，得到了无记忆恢复力亦为非线性力的动力学模型。金属橡胶粘性阻尼隔振系统对正弦基础激振的响应计算表明：在相对位移振幅ym较大的情况下，必须考虑无记忆恢复力中位移三次非线性的影响；而在ym较小时，位移三次非线性的影响可以忽略不计。金属橡胶粘性阻尼隔振系统的振动试验表明：粘性阻尼隔振系统的一阶共振频率随激励的逐渐增强而逐渐减小并趋于稳定；其一阶共振放大比随激励的增强先减小后增大，但变化的幅度不大，在激励较小时表现出明显的“软化”非线性动态特性，在较大激励时仍具有较好的隔振缓冲性能，验证了试验建模的结果。研究结果表明，金属橡胶精细结构材料具有很强的阻尼耗能作用，对恶劣环境下各种仪器设备的振动保护非常有利。     

六辊轧机扭振动态建模及与板带钢质量关系研究

考虑轧机扭振与辊系沿轴向动态特性和板带材质量的关系,基于连续体动力学建立了六辊轧机扭振动力学模型,包括轧机辊系等效模型和辊身与辊径过渡部分等效模型。根据轧制速度与轧辊角速度的关系,建立了板带钢前后张力、轧制力等参数与辊系扭振的关系模型。基于所建模型对某六辊轧机施加位移激励模拟扭振情况,仿真分析了轧机辊系和板带钢在扭振激励下的三维动态响应。仿真结果表明,轧辊角位移和角速度沿辊身长度方向波动较小;轧辊扭振使轧制压力、前张应力和后张应力横向分布发生不同程度的波动,扭振对前张应力分布影响较大,即对板带钢板形产生影响,且传动侧的波动幅值大于操作侧。     

非线性油膜力作用下叶片-转子-轴承系统弯扭耦合振动特性研究

建立了叶片-转子-轴承系统模型,并分析了考虑非线性油膜力作用下系统的弯扭耦合运动。为了考虑叶片弯曲变形的影响,将叶片模化为悬臂梁结构,利用假设模态法进行离散求解,通过Lagrange方法建立系统的运动方程,运用Runge-Kutta法对所得动力学方程进行数值求解,最终通过对分岔图、三维谱图、相图和Poincaré映射的分析,得到了叶片-转子-轴承系统中蕴含的各种复杂非线性动力学行为。通过与不考虑叶片的转子-轴承系统进行比较,指出叶片的弯曲振动使系统的不稳定区域提前,并在某些转速下激起系统的混沌运动。     

用人工参数法求解一类强非线性自由振动问题

要通过在方程中引进一人工参数，再将有关量按人工参数展开，辅以LP方法成功地求解了一类强非线性自由振动问题，并得到了其近似程度很好的一阶近似解。     

浮桥大位移理论计算方法研究及与动态测试结果的比较分析

为了研究浮桥在重载通过时的大位移变形,把浮桥简化成弹性基础梁,对浮桥在荷载作用下的动力响应进行了建模和计算。对浮桥在静态下的位移、单荷载和2车车队下的动态响应进行了计算,并与相应条件下的动态测试结果进行了比较分析。通过计算与试验的对比分析得出:利用弹性基础梁的理论计算结果,可以满足工程的精度要求,而且计算简便易行,能快速计算各个工况下浮桥的动力响应和位移大小。     

画法几何及机械制图试题库管理系统的研制及其内部设计

本文以开发一个实用的试题库管理系统为目标,将绘图系统和数据库系统结合在一起,采用结构化的程序设计方法,在微机上实现了画法几何及机械制图试题库管理系统,并解决了由CCDOS汉字系统带来的内存不足的问题。本文论述了题库管理系统的总体设计及数据库结构,对设计和实现过程中遇到的问题作了重点讨论。