含有对称间隙的2自由度振动系统电路仿真

非线性振动系统的数值仿真需要高效的程序和算法来缩短计算时间.以含有对称间隙的2自由度振动系统为研究对象,通过对2自由度线性系统建立传递函数,确定分段线性振动系统的碰撞频率范围,应用数值仿真方法分析,并设计一个与数学模型完全等效的Multisim电子电路模型,通过对比得到完全相同的结果.碰撞频率范围的确定和Multisi...     

整星隔振平台的阻尼非线性对隔振性能影响的物理机理

从物理机理出发,用变形的三次多项式函数和分数导数阶算子建立了离散型隔振系统的非线性等效动力学模型,通过谐波平衡法得出从隔振器底端到卫星的振动传递率,利用数值解从物理机理上解释了地面实验中隔振系统的振动传递率受激励幅值影响的现象,为离散型整星隔振平台及其他整星隔振平台的设计和实际应用提供参考     

基于压控电荷源和小波变换自适应算法的主-被动压电振动控制

针对压电被动振动方法中电路参数环境适应能力差、电路复杂和压电主动振动方法需要较高的输入功率问题,提出了一种基于压控电荷源和小波变换自适应算法的振动主-被动控制策略。首先,针对压电片等效电路的特点,设计了压控电荷源电路,并阐述了主-被控制方法的控制原理;对于压控电荷源的控制电压,引入了小波变换自适应算法,提高了系统的自适应能力。最后,基于dSPACE实时仿真系统,利用模拟电路和压电元件,设计并建立了四边固支的压电合金板的主-被动振动控制实验平台,对提出的方法进行了正弦和白噪声激励下的振动控制实验研究。结果表明,提出的方法能够有效的抑制压电合金板结构由于正弦激励引起的单模态和多模态振动,且能有效抑制白噪声激励引起的随机振动。     

薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的振动特性分析

摘要：为深入研究薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的运动特性,应用Donnell简化壳理论,考虑阻尼、结构非线性和附加质量的影响,建立了薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的非线性振动方程。基于Galerkin方法将偏微分方程转化为方便求解的常微分方程,利用多尺度法求解了系统主共振的一次近似解,得到了系统稳态响应的转迁集与分岔图,并通过奇异性分析,得到了系统工作稳定性和可靠性的结构参数区域。对薄壁圆柱壳在流体作用下的振动特性进行了数值模拟和实验研究,考察了阻尼系数、脉动频率、液体深度等对系统动力学特性的影响。研究表明,考虑阻尼、结构非线性和附加质量的非线性振动方程更能体现薄壁圆柱壳在流体脉动激励下完整的动力学特性,同时系统中存在多种分岔行为。     

共振频率可调式非线性压电振动能量收集器

振动能量回收技术能够将环境中的机械振动能转换成电能,进而为微功耗装置供电,具有良好的应用前景。设计了一种利用压电材料的新型振动能量收集器,该机电耦合结构由一对非对称压电悬臂梁组成,悬臂梁末端固定有永磁体,利用永磁体产生的非线性力,实现了悬臂梁共振频率与外界激振频率的匹配调节。提出了该结构的理论模型,借助Matlab/Simulink数值分析软件对理论模型进行了仿真分析,并通过实验进行了验证。实验结果表明外界激励加速度幅值为3 m/s~2的时,结构即能实现较大频带范围内的频率匹配调节,频带范围不低于6.5Hz,最大回收功率不低于2 mW。     

基于速度反馈控制的自激振动特性研究

工程中自激振动常被作为不利因素而加以抑制,然而在振动能量捕获等振动利用研究中,自激振动也有振幅响应大、抗干扰能力强等优点,利用自激振动作为振动驱动将具有极大的优势。以悬臂梁为研究对象,通过模态参数与测点组合条件,导出了基于速度反馈控制下各阶模态的变化模式,得到了产生自激振动的数值判据,并对单模态进入自激振动以后的非线性极限环现象进行了讨论。通过理论建模、数值仿真和控制实验及数据处理,验证了该研究的正确性。     

基于次级通道前馈等效阻尼补偿的改进滤波x-LMS算法

研究了通过次级通道阻尼补偿提高滤波x-最小均方(Least Mean Square; LMS)算法性能的实现方法,提出了一种自适应前馈等效阻尼补偿方案;将前馈补偿器与自适应前馈控制器设计相结合,设计了基于前馈等效阻尼补偿的改进滤波x-LMS算法,改进算法保持了滤波x-LMS算法结构简单、鲁棒性强等优点。以柔性悬臂梁前两阶模态振动为控制目标,分别采用两种算法进行了主动减振仿真实验,结果表明本文提出的改进滤波x-LMS算法具有更快的收敛速度。     

基于微滑移模型的B-G型叶片干摩擦缘板阻尼器减振特性研究

在干摩擦接触面间引入弹性剪切层来模拟干摩擦接触,考虑摩擦接触界面在振动过程中可能经历完全粘滞、局部滑移、完全滑移三个阶段,提出一种改良的微滑移摩擦阻尼模型。在该阻尼模型基础上对摩擦力-位移迟滞曲线进行了仿真,得到了符合工程实际的迟滞曲线;分析了不同外力下接触面上的摩擦分布,揭示了微滑移模型的本质;利用一次谐波平衡与等效线性化相结合,研究多种参数对阻尼器等效刚度和等效阻尼及减振特性的影响,得到的减振规律为工程中该类阻尼器设计提供了指导。     

振动系统稳定模型的频域辨识

研究了利用频响数据进行振动系统辨识的问题。将振动系统表示为二阶传递函数之和的形式,通过约束传递函数模型中分母系数为正,可以保证模型的稳定性。采用非线性最小二乘目标函数作为优化准则,分子和分母系数通过分离的方式进行估计。分母系数利用模拟退火算法得到,分子系数通过求解线性最小二乘问题得到。数值仿真算例验证了辨识算法的有效性。     

流体微振动隔振器的热振耦合特性研究

隔振是一种航天器振动控制的重要方法,隔振器动力学特性的理论研究是隔振设计的重要基础。针对一种航天新型黏性流体微振动隔振器,基于非牛顿流体物理属性、隔振器宏观传热特性、运载火箭-卫星轴向振动特性,提出了发射段的隔振器及运载火箭-卫星-隔振器系统的非线性热-振耦合模型;通过自行设计基础激励试验测试平台,对不同环境温度下的流体阻尼系数和体积刚度系数进行测试,并将试验得到的阻尼、刚度数据输入隔振模型中进行仿真分析。研究结果表明,隔振系统具有时变性和非线性,流体黏性热导致共振频率漂移、共振幅值变化,隔振器性能与激励幅值、激励频率相关,需要采用新的"共振带"和"隔振带"的概念进行设计;理论模型和研究方法可为隔振器热振耦合特性评估、优化设计及工程应用提供理论依据和参考。     

计及减振器非线性阻尼的自行火炮车体振动试验及数值模拟

为了研究减振器的非线性阻尼特性对轮式自行火炮连发射击过程中车体振动的影响,基于流体力学和液压基本理论,通过建立减振器的非线性阻尼求解模型,得到减振器阻尼及刚度系数表达式。针对某轮式自行火炮的具体结构特点,推导由减振器引起的悬挂等效阻尼系数和等效刚度系数表达式。同时,对轮式自行火炮连发射击时车体振动进行试验测试。在理论研究和试验研究基础上,对减振器阻尼及刚度系数采用线性和非线性表达式两种状态进行了数值建模模拟。结果表明,考虑非线性阻尼及刚度系数仿真结果与试验结果吻合较好,而采用线性阻尼及刚度系数仿真结果与试验结果存在较大的误差。研究结果表明减振器非线性阻尼及刚度系数对轮式自行火炮车体振动具有较大影响。所述方法可以推广到其他火炮车体振动仿真研究中。     

汽车变速箱齿轮传动系动力学振动特性的研究

文章建立发动机曲柄连杆系统的扭振当量模型,得到飞轮端动态转速波动及扭振角位移作为齿轮传动系主轴输入端的动态激励;采用多体动力学方法建立某五挡手动变速箱齿轮传动系动力学模型,以二档为例,分析了上档齿轮在齿面啮合时变刚度作用下产生的呜呜噪声(Gear Whine)特性,及未上档齿轮在其自由惯量和齿侧隙下产生的咔嗒噪声（Gear Rattle）特性;分析了发动机二档转速范围内齿轮传动轴各处轴承动态载荷的频谱特性;同时,利用实验测量的曲轴系扭振各阶次曲线验证了扭振当量系统模型的正确性,并利用实验表面振动速度法识别了转速范围内变速箱结构的振动速度级,验证了动力学仿真模型中得到的动态啮合冲击载荷的特性。     

一种新型隔振器的设计与分析

针对传统被动隔振器低频振动抑制性差的缺陷,设计了一种新型的电磁-橡胶主被动一体化隔振器,通过研究输出力特性来评估其减振性能,首先,利用等效磁路分析法对其磁路结构进行设计仿真以及动力学分析,并得到其电磁力计算公式。然后,基于COMSOL软件对作动器的输出力进行动态仿真分析,并得到电流及其频率对输出力特性的影响,最后,将特性实验结果与仿真结果进行对比分析。     

四边简支新型类方形蜂窝夹层结构振动特性研究

新型类方形蜂窝是六边形蜂窝的一种过渡形式,对其等效弹性参数和振动特性的研究具有重要意义。采用改进的Gibson公式对比分析了双壁厚与等壁厚类方形蜂窝夹芯的面内等效弹性参数的差异,并应用经典层合板理论分析了不同等效弹性参数下2种壁厚类型的四边简支类方形蜂窝夹层结构的振动特性,基于有限元仿真技术分析了不同壁厚类方形蜂窝夹层结构的振动特性,并与理论分析结果进行对比。结果表明等效弹性参数的数值模拟结果与理论值基本吻合。在蜂窝基本结构参数相同的条件下,双壁厚类方形蜂窝夹芯的面内等效剪切模量、面外刚度和等效密度均比等壁厚类方形蜂窝夹芯大;在低阶振动模态下,双壁厚类方形蜂窝夹层结构的固有频率比等壁厚类方形蜂窝夹层结构的低,在高阶振动模态下,双壁厚类方形蜂窝夹层结构的固有频率比等壁厚类方形蜂窝夹层结构的高;影响夹层结构固有频率的3个主要因素所占权重由大到小依次为蜂窝夹芯yoz面等效剪切模量、蜂窝夹芯等效密度,蜂窝夹芯壁厚。研究结果表明采用经典层结构理论计算得到类方形蜂窝夹层结构的固有频率与数值仿真结果的一致性较好,这进一步证明了采用改进Gibson公式得到的类方形蜂窝夹芯等效弹性参数的正确性,同时证明了将该振动理论运用到一般蜂窝夹层结构研究的可行性,为扩展研究其他类型蜂窝夹层结构振动特性奠定了基础。     

Control of beam vibrations by means of piezoelectric devices: theory and experiments

The problem of the attenuation of the vibration effects in active cantilever beams has been approached by two strategies, position and velocity control, which have been simulated numerically and analysed experimentally. The numerical simulation has been developed by means of a finite element approach based on an Euler–Bernoulli model and subsequent modal factorisation. Each device as well as each electronic circuit, present in the single-input single-output control system has been modelled and the results of the numerical simulations have been compared with the ones obtained in the experimental tests. A good correspondence has been obtained in all the examined cases.     

轮胎多边形磨损的发生机理及其影响因素分析

考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,采用由能量法确定的胎面单元侧向刚度计算公式,建立了基于胎面侧向振动的轮胎多边形磨损动力学模型,探讨轮胎多边形磨损现象的发生机理,并通过数值仿真分析了车速、轮胎前束角和垂向载荷对轮胎磨损的影响。结果表明：轮胎多边形磨损为胎面均匀磨损和扰动磨损叠加引起的周向不均匀磨损,是一种典型的非线性自激振动现象,其发生与胎面的侧向振动有关;以李雅普诺夫稳定性理论为基础,指出轮胎的自激振动是一种由系统Hopf分岔引起的稳定周期振动现象;高速、较大的前束角和超载是导致轮胎产生多边形磨损的可能原因。     

铁路隧道仰拱结构振动特性实测分析

为研究隧道仰拱及仰拱填充结构的振动特性,以兰新高铁福川隧道为依托进行现场测试,分析不同运行速度列车振动荷载作用下,不同深度处仰拱及仰拱填充结构的振动加速度和动应力响应及衰减规律,并通过数值模拟进行对比分析。结果表明:列车速度一定时,列车运行侧仰拱及仰拱填充中振动加速度响应随着深度的增加逐渐减小,双线同时行车时,振动加速度响应相比单线行车时有所提高,且提高的幅度与行车速度有关,数值模拟得到的结果与实测结果基本吻合。仰拱及仰拱填充是承载振动加速度的主要载体,应将其作为结构设计的重点。研究成果对优化隧道支护体系确保列车运行安全具有重要意义。     

连接件松动的非同步振动响应特征分析与验证

针对普遍存在的航空发动机连接件松动故障现象,建立了单自由度集总质量模型,引入松动故障模型,利用数值积分方法求得系统响应,分析了非同步响应特征;利用对含松动间隙的连接件进行松动实验,发现了其加速度响应经过自相关降噪后,时域波形表现为明显的冲击特征,波形上下不对称,呈现"截头状"波形;频谱上表现为伪临界亚谐共振以及伪临界超谐共振;此特征与仿真结果一致,可以作为判定松动故障的典型特征。通过仿真发现,导致连接件出现该松动特征的原因在于:1)松动故障引起的刚度的变化;2)当刚度变化的周期等于振动周期时,将产生倍频现象,在特定频率下,将激发系统的临界频率;当刚度变化的周期等于n倍振动周期时,则将产生1/n分频及其倍频,在特定频率下,将激发系统的临界频率。     

Analysis of Nonlinearities in Superconducting Microstrip Straight Bends; FDTD Method in Comparison with Nonlinear Circuit Modeling

This paper presents the prediction of nonlinearities in the superconducting microstrip straight bends in microwave frequencies based on two different methods; FDTD simulation as a numerical approach, and nonlinear circuit modeling as an analytical method. In the FDTD method, the superconducting microstrip structures are simulated with London’s equations. In the simulation, the penetration depth and normal conducting coefficient are considered as functions of current density of superconductor. To simulate the thin strip of superconductor, a non-uniform mesh has been used. For the nonlinear circuit modeling, we use distributed RLGC parameters for superconducting microstrip transmission lines. These parameters are considered as functions of the current distribution. This yields an equivalent nonlinear circuit model for bends. The final equivalent nonlinear circuit is analyzed using the harmonic balance (HB) method. Different straight bend structures have been considered and the two methods’ results are compared.     

双变激振超细振动磨电机驱动转速多工况组合优选研究

针对恒速振动电机振动磨在超细粉碎过程中易出现物料团聚而引起颗粒细化难度增大、超微粉碎发展受限的情况,提出振动电机转速、激振偏心块矢径随时间变化的双变激振方式,结合Adams仿真及样机试验对电机转速变化曲线进行优化,从而实现了对高振强特性超微粉碎激励方法的研究。通过模拟分析振动磨机不同转速工况下的运动响应特性、振强变化规律,对电机转速最佳变化范围和组合效应进行研究,以平均粒径为10μm的金刚石粉末为研磨对象进行120 h新型振动磨机的碎磨试验,从而验证了组合优选所得到的电机转速变化曲线能够使得颗粒进一步细化。