中厚板轧机垂直振动的非线性

根据4200轧机的实际参数,建立了轧机的两自由度非线性振动模型。采用Matlab软件编程求出了振动方程的数值解,并用分岔图和庞加莱映射的方法分析了振动系统随参激角频率变化的拟周期运动和混沌运动现象,以及轧件的刚度变化幅值对轧机振动状态的影响。结果表明,参激频率靠近固有频率附近,轧件的刚度较大时,轧机系统的非线性特征越显著,越容易失稳。     

两自由度磁悬浮控制系统的稳定性与Hopf分岔分析

建立了基于刚性轨道的两自由度磁悬浮控制系统的非线性动力学模型,利用Hopf分岔的Hurwitz判据,推导了PD控制下平衡点稳定以及失稳产生周期振动时控制参数应满足的条件.通过数值模拟得到的磁悬浮系统产生自激振动的临界条件很好地验证了理论分析的结果.通过比较还发现间隙反馈与速度反馈相比具有更强的控制效果,这一结论为反馈控制模式的选取提供了有效的理论依据.     

悬浮隧道管体及锚索耦合作用的涡激动力响应

为了解决悬浮隧道在水流作用下的动力响应问题,对管体及锚索系统的参数振动和涡激振动进行了研究.利用Hamilton原理,通过综合考虑悬浮隧道管体和锚索系统的耦合振动效应,推导了锚索-管体耦合系统运动的微分方程组,采用变量分离及振型叠加法对其进行求解简化,同时对5种典型工况和参数设置下的锚索跨中位置和管体跨中位置的位移时程曲线进行了计算和比较,分析了悬浮隧道锚索-管体耦合系统振动的非线性特性.结果表明：锚索与管体之间耦合振动呈现“拍”的特征,管体的初始扰动对锚索瞬态振幅有很大影响,锚索的涡激振动能激发系统的参数振动,系统稳态振幅取决于涡激力的大小,锚索合理倾斜角在45o～60°之间.     

钢管脚手架扣件节点的转动刚度试验和计算模型

进行了扣件式钢管脚手架节点半刚性性能的实验研究,提出了节点的半刚性计算模型。研究表明扣件节点竖直平面内的力矩—转角关系呈现明显的非线性特性,而水平面内的力矩—转角呈线性特性。数值算例表明,本文得到的扣件节点的半刚性计算模型,可以推广应用到扣件式钢管脚手架体系的设计和计算中。     

海洋立管非线性耦合振动系统的分段同伦分析

海洋立管是连接海上平台和海底井口的主要传输管道,涡激振动是导致海洋立管产生疲劳损伤的重要因素.通过研究立管涡激振动的非线性耦合振动系统,应用分段同伦分析方法,给出了该非线性振动系统的近似解析解,检验了分段同伦分析方法应用于海洋立管涡激振动的有效性.     

大型翻板闸门流体激振的双模型试验研究

针对水工闸门的流激振动普遍存在的情况下，振动强度难以预测的问题，通过双模型试验获得结构振动响应特征，即通过变态相似的水力学模型试验获得流体激振载荷功率谱密度，借助严格比例的结构模型试验获得液固耦合下的结构分析点的传递函数，通过数值计算得到不同工况下闸门过流时的振动随机响应特征.在某大型翻板闸门的应用结果表明，该方法合理有效，通过模型试验与随机响应计算，预测实际流激振动的随机响应特征量；门顶过流时该闸门的振动响应集中在低频段，不会产生共振现象，同时该闸门对波浪载荷作用将是敏感的，必须给予充分关注.     

行星轮式月球车动力学分析

为减小行星轮式月球车车身在垂直方向的振动加速度,需要确定月球车悬挂系统的扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的合理数值范围．因此建立了七自由度月球车的振动系统模型,并给出了月球车振动系统的振动微分方程和频率响应函数的计算方法,在确定月球车的路面输入谱密度的基础上推导了车身在垂直方向位移输出的二阶导数均方根值的计算公式,用Matlab软件编写的计算程序计算了车身在垂直方向位移输出的二阶导数的均方根值,从而确定了悬挂系统的扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的合理数值范围．     

稳定流与三翼圆柱的流固耦合研究

在低雷诺数下,应用有限元数值模型计算了带有三扰流翼板圆柱的涡激振动问题,研究涡的释放形式和圆柱的振动幅度．在数值模型中,针对低雷诺数外部流场采用无量纲的N-S方程,三扰流翼板圆柱振动简化为质量-弹簧的断面系统,通过在流固边界上位移与应力的反复迭代,进行三扰流翼板圆柱与外部流场耦合计算,计算结果表明triangle60型的三扰流翼板可以明显地减小圆柱的涡激振动．     

含沙水体耐热大肠菌群输移扩散

耐热大肠菌群由于其存在潜在的病源威胁而成为衡量水体中微生物污染的重要指标,水体中泥沙是各类污染物迁移转化的重要载体,因此研究含沙水体中耐热大肠菌群的迁移转化具有重要意义。采用理论推导和数值计算相结合的手段,从理论上推导出了含沙水体中耐热大肠菌群迁移转化的数学模型及简化条件下数学模型的理论解,通过数值计算对理论解和数值解进行了相互印证及不同平衡分配模式计算结果进行了比较。结果表明,推导得出的数学模型简化条件下的理论解可与数值计算进行相互验证,低浓度条件下线性平衡分配模式与Langmuir非线性平衡分配模式计算结果差异较小,而高浓度条件下非线性平衡分配模式计算结果更加合理。     

振动教学实验台系统研制

针对目前市场上现有的振动实验教学系统的情况,研制开发了一套振动教学实验系统.该系统基础结构刚性高,不会与振动梁发生耦合振动,有较宽的频率范围,可实现非接触激振距离微调及振动的主动控制.其组成原理反映了一般工程测试系统的要求,具有力学模型设计合理,集激振、拾振、信号处理为一体的特点,可广泛应用在机械振动学、理论力学、机械测试学等课程的教学实验以及机电产品创新设计等综合性实验中.     

非线性弹性支承对转子系统瞬态过程的影响

转子系统在启动、停车等瞬态过程中常常会产生剧烈的振动,如果让转子系统快速通过共振区则可以有效地降低转子系统瞬态过程的最大振幅．但是实际工况表明,有时转子通过设计的临界转速达到工作转速之后,振幅仍然很大,这一现象利用线性转子系统模型不能得到合理的解释．本文考虑转子支承非线性刚度的影响,建立了转子—支承系统的多自由度非线性模型,利用摄动理论和数值仿真解释了这一现象．此外本文还定量研究了起动、制动加速度的大小对转子系统瞬态过程最大振幅的影响．     

柴油机主动隔振液压执行器线性化控制仿真研究

利用非线性自适应控制方法及其相应的非线性系统理论,对实际柴油机台架液压执行器的非线性系统进行线性化控制,以达到减小乃至消除整个系统非线性成分的目的.从实际台架出发进行理论分析,为柴油机双层主动隔振系统的次级通道建立确切的非线性系统模型,进而采用预补偿模型参考自适应逆控制策略(PCMRAIC),在Matlab平台下实现对整个非线性系统线性化控制的数字仿真.数字仿真结果表明,柴油机主动隔振系统次级通道存在着不可回避的非线性特性,采用预补偿模型参考自适应逆控制策略能够较理想地解决次级通道非线性特性.数字仿真对柴油机试验台架的实际研究有一定的指导意义.     

轴向运动屈曲梁非线性振动研究

为解决屈曲梁在不同的激励条件下产生共振问题,基于哈密顿原理建立屈曲梁的振动模型以及非线性偏微分振动方程和边界条件,通过数值模拟分析了屈曲梁在相平面的动态特性.采用多模态伽辽金离散法预测静态弯曲参数,通过局部分析获得某一个弯曲附近处的非线性近似响应,并得出有效的非线性表达式和频率响应曲线.     

Dynamics Analysis of Nonlinear Energy Sink for Metal-Rubber Vibration Absorber

基于非线性能量阱的金属橡胶减振元件动力学分析

孔宪仁,熊怀,刘源,杨震国

（哈尔滨工业大学 卫星技术研究所,哈尔滨 50080）

创新点说明：

随着正弦激励作用下的非线性能量阱研究的不断深入,使得金属橡胶元件深入研究成为可能。为航天器仪器安装板提供减振方案,本文用复变量平均法分析了简化金属橡胶减振元件的非线性能量阱系统的定向能量传递问题。理论分析表明,系统存在一种是非线性模态引起的准周期响应,能够实现振动抑制;并用相轨迹的方法讨论了这种振动抑制效率。这些结论通过数值仿真都得到了验证。

研究目的：

用非线性能量阱理论分析金属橡胶减振元件动力学特性,为金属橡胶元件参数设计提供途径。

研究方法：

复变量平均法;分段时程法;相轨迹法。

结果：

1） 在正弦激励下的非线性系统（耦合金属橡胶减振元件）存在两种本质差异的振动响应,一种响应具有振动抑制效果,另一种则没有;

2） 两种振动响应出现与非线性刚度、正弦激励幅值大小有关;关系如正文中式（15）;

结论：

1）金属橡胶元件在受到正弦激励作用时,系统能量会出现局部积聚的现象,及非线性能量定向传递;

2） 金属橡胶元件系统会出现两种特殊响应,通过合理的设计参数可以实现特定响应的发生,从而提升金属橡胶减振元件的减振性能。

关键词：非线性能量阱,定向能量传递,金属橡胶减振元件,复变量平均法

     

单跨转子轴承系统非线性振动分析

基于Muszynska柔性转子动力学模型，采用主从系统耦合振动的观点，将转盘的振动看成是主振动，导出了转子非线性振动的近似模型，对转子系统的涡动与振荡等力学现象和动力稳定性进行了研究。分析了各个力学参数对转子系统动力学行为的影响。得到了转子系统运动的Hopf分叉图和模拟系统升速过程的幅频特性曲线。     

压弯耦合效应下自锚式悬索桥自由振动研究

基于大位移非线性弹性理论的广义变分厚理,考虑了加劲梁的压弯耦合和剪切应变能的影响,建立了三跨自锚式悬索桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过约束变分导出了自锚式悬索桥的竖向挠曲振动、横向挠曲振动和纵向振动的基础微分方程,忽略非线性项的影响,进而得到线性振动微分方程．以一座拟建的自锚式混凝土悬索桥为例,求出了竖向振动方程自振频率的解析解,并与数值解作了比较,证明了这一理论和方法为自锚式悬索桥的固有振动特性分析能提供可靠的依据。     

A three-dimensional coupled numerical model of nonlinear waves in a harbor

A 3-D time-domain numerical coupled model for nonlinear waves acting on a ship in a harbor has been developed in the present study. The whole domain is divided into the inner domain and the outer domain. The inner domain is the area around the ship, where the flow is expressed by the Laplace equation and numerically solved by the finite element method. The other area is the outer domain, where the flow is described by the higher-order Boussinesq equations and numerically solved by the finite difference method. The matching conditions on the interfaces between the inner domain and the outer domain, the procedure of coupled solution, the length of common domain and the mesh generation in the inner domain are discussed in detail. The other coupled model with the flow in the inner domain governed by the simplified linear Euler equations and relevant physical experiment are adopted to validate the present coupled model, and it is shown that the numerical results of the present model agree with the experimental data, so the present model can be used for the study on the effect of nonlinear waves acting on a fixed ship in a large area and provide a reference for the time-domain simulation of nonlinear wave forces on an arbitrary object in a large harbor and the 3-D district computation in the future. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 59979002, 50809008), the Hong Kong Research Grants Council (Grant No. HKU 7171/06E), the China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 20060400972), the Project of the Educational Department of Liaoning Province (Grant No. 2005058) and the Dalian Science and Technology Foundation (Grant No. 2007J23JH027)     

车辆-人体系统振动的时域模拟及频谱分析

基于SY6480轻型客车建立了车辆 人体振动系统的12个自由度动力学模型。模型中引入了四轮相关路面激励和人体模型,以能量方程推导出系统的动力学方程,进而对系统的振动过程进行了时域模拟和试验验证。所得的模拟结果比传统的频域模拟结果更精确可靠。对车辆角振动和人体各部位的振动情况谱分析结果表明:车身的角振动能量大约为垂直振动能量的1/4,研究时不能忽略,人体垂直振动的固有频率为2.0～2.5Hz,可为车辆平顺性设计提供参考。     

Bending vibration control of pipes conveying fluids by nonlinear torsional absorbers at the boundary

A nonlinear torsional absorber, which can overcome the influence of the fluid velocity on the natural frequency, is employed at the boundary to restrain the bending vibration of a pipe for the first time. By using the rotating angle at the end of the pipe, the bending vibration energy is pumped to the boundary absorber. The nonlinearly coupled pipe-absorber governing equations are obtained by the generalized Hamilton's principle. Steady-state responses subjected to a basement excitation are discussed by the modal-correction-harmonic-balance-method. According to this method, the boundaries of the pipe are treated as the generalized governing equations. In this way, those nonlinearities and time-dependent terms in the boundary are involved in the response completely. A direct simulation method, called the differential quadrature element method(DQEM), is used to verify these analytical results. The investigation indicates that the nonlinear boundary absorber owns two outstanding advantages. The first one is that the natural characters remain the same and the absorber can capture the resonance of the pipe automatically. The second one is that the absorber works at all natural modes. Especially, by using the nonlinear damping, the absorber will not worsen the weak vibration in the non-resonance region. The parameters of the absorber are investigated to optimize the efficiency in detail. The result finds that good efficiency can be achieved with a tiny mass. Meanwhile, the efficiency becomes better as the damping increases. With the help of these investigations, the work provides a new strategy to protect pipes conveying fluids from being destroyed by the vibration.     

Reduction of current chopping noise with DSP controller in switched reluctance motor drive system

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｌｔｈｏｕｇｈｓｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｍｏｔｏｒ (ＳＲＭ )ｄｒｉｖｅ (ＳＲＤ)ｈａｖｅｎｏｔｙｅｔｆｏｕｎｄｂｒｏａｄｉｎｄｕｓｔｒｙａｃｃｅｐ ｔａｎｃｅ ,ｔｈｅｙｃｏｎｔｉｎｕｅｔｏａｔｔｒａｃｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔ,ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｍａｉｎｌｙｂｙｔｈｅ ｐｒｏｍｉｓｅｏｆｓｉｍｐｌｅａｎｄｒｕｇｇｅｄｍｏｔｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ,ｔｈｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｉｇｈｍｏｔｏｒｓｐｅｅｄｓ ,ｈｉｇｈｔｏｒｑｕ…