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。     

The motion of bubbles in a sinusoidally oscillating liquid in microgravity

The sinusoidal motion of single, spherical bubbles in microgravity was studied experimentally aboard the U.S. Space Shuttle. Tests were performed to determine the effect of frequency, acceleration amplitude, bubble size, and fluid viscosity on bubble motion. Five test cells each containing a single bubble were subjected to rectilinear, sinusoidal oscillations. Three nominal bubble sizes and three liquids were used to cover a range of Stokes numbers from 1.3 to 21 and Reynolds numbers from 0.6 to 75. Bubble motion was recorded by video. The ratio of bubble motion amplitude to container motion amplitude was found to be essentially independent of the actual container motion amplitude. Therefore, this ratio could be plotted against frequency to obtain a frequency response for each case. This ratio was found to rise sharply from zero at zero frequency and then approach an asymptote at high frequencies. The strong effect of the walls in these experiments caused the amplitude of bubble motion to be reduced somewhat from that expected for an infinite fluid.     

干摩擦振子双粘着运动响应的级数形式解及粘滑边界分析

基于摩擦力函数的分段表达式,利用谐波平衡方法给出双粘着运动响应的级数形式解析解。双粘着运动响应仅包含奇次谐波成分,其响应幅值与粘着时长受频率比、力幅比及粘性阻尼比影响。基于级数解给出参数平面内的粘滑边界线函数。粘性阻尼增大能缩小纯滑动参数区域范围,在频率较小时影响更明显。当粘性阻尼比小于0.165 2时,粘滑边界线出现凸凹交替特征。     

尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性分析

为了深入研究尺蠖型压电驱动器的性能,分析了尺蠖型压电直线驱动器的工作原理,研究了直线动子对驱动器性能的影响．通过实验方法分析了钳位机构调整前后对钳住稳定性的影响．采用驱动器输出单步位移的步距失稳系数和驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率的方法评价尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性．经实验测试发现驱动器的步距失稳系数与驱动电压关系密切,当驱动电压较高时,驱动器具有较好的步距稳定性．驱动器的驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率分别为1．8％和9．07％,说明所开发的驱动器具有很好的运动稳定性．     

滚动碰撞式调制质量阻尼器力学模型及参数分析

滚动碰撞式调制质量阻尼器(PTRMD)由调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器发展而来,其在土木工程减振控制领域中的研究仍处于初步分析与探索阶段,阻尼器自身参数及外部激励条件对其减振性能的影响尚不明确。在考虑颗粒与主体结构碰撞和摩擦效应的基础上,建立PTRMD力学模型,并将颗粒和结构的振动过程划分为非碰撞过程、碰撞过程及黏滞振动过程;建立PTRMD-单自由度结构运动微分方程并分别对其进行求解;基于数值仿真分析方法,分别对碰撞间隙比、颗粒运动频率比、滚动摩擦因数、碰撞恢复系数、颗粒质量与简谐激励强度及频率等参数对PTRMD减振性能的影响进行研究。结果表明:颗粒运动频率比较小时,PTRMD减振效果随碰撞间隙比的增加而基本成线性增加,且受激励幅值的影响较小;当颗粒运动频率比较大时,其减振效果随碰撞间距比的增加先增大后减小,且受激励幅值影响较大。     

汽车俯仰与跳动复合运动的分析

为了减少俯仰运动,后悬架应该比前悬架有较高的弹簧刚度。研究表明:汽车前后频率和阻尼比用俯仰和跳动总功率表示;跳动总功率在最小俯仰总功率的最佳频率比时,几乎达到最大值,较高的后频和较高的阻尼比减少了俯仰运动。     

基于刚性运动模型的全局运动矢量探测方法

针对帧间旋转图像序列的稳定处理,提出一种新的运动矢量探测方法.首先进行多区域的块匹配,得到不同区域的局部平移运动矢量;然后利用刚性运动模型,获得包含旋转角度的全局运动矢量.与平移运动模型相比,刚性运动模型更加符合帧间运动的真实过程,因而本方法具有更好的稳像效果.航拍图像处理结果表明,帧间峰值信噪比达到29.47 dB,比基于平移运动模型的方法提高2.02 dB.     

汶川地震竖向地震动特征初步分析

选择国家强震动台网中心发布的2008年5月12日汶川地震四川、甘肃、陕西等地台站中的94组加速度记录进行了处理,提取了一些主要地震动参数,应用统计分析方法重点对地震动竖向与水平峰值加速度比、竖向与水平加速度反应谱及竖向与水平卓越周期比等进行了研究。结果表明:竖向与水平峰值加速度比的平均值为0.58,但约30%台站的峰值加速度比大于2/3;竖向与水平峰值加速度比随震中距的增大减小,近震区该比值离散性较大,场地条件对该比值也有较大的影响;在周期0~6s内竖向与水平加速度反应谱比曲线总体呈马鞍形;不同的周期段,竖向加速度反应谱和水平加速度反应谱的谱形有较大差异,相比水平加速度反应谱,竖向加速度反应谱偏“瘦”;除少数台站外,绝大部分台站竖向与水平卓越周期比均小于1.0,该比值随震中距的增大而增大,并逐渐趋于平缓。上述研究结果可以为时程分析选取竖向地震动输入提供参考。     

弹性圆环冲击弹性柱的碰撞回弹行为研究

目的研究弹性薄壁圆环低速冲击理想弹性柱的碰撞回弹行为。方法实验方面,使用高速数码显微系统记录铜环冲击3种不同橡胶柱的碰撞相互作用的全过程。理论方面,应用模态叠加法和拉格朗日方程法导出圆环约束运动阶段和自由运动阶段的运动控制方程,并建立2组方程间的迭代关系,据此描述碰撞相互作用的全过程。结果碰撞次数随着刚度比的增大而增加,无量纲回弹时间和恢复系数随着刚度比的增大而减小。多次碰撞的临界刚度比随着圆环厚径比的增大而增大。结论理论方法成功预测了弹性薄壁圆环低速冲击理想弹性柱的碰撞回弹行为,可为防撞结构的几何与材料参数选择,以及实验模态分析中的锤头选择提供理论指导。     

风电齿轮箱两级行星齿轮传动系统的非线性动力学特性

考虑风电齿轮箱两级行星轮系传动系统各齿轮副的时变啮合刚度、综合啮合误差和齿侧间隙等非线性因素的基础上,建立了广义坐标下增速齿轮箱两级行星齿轮传动系统的动力学模型,采用变步长Gill积分法对该模型进行求解;采用分岔图、相图、FFT频谱图、poincaré截面图及最大Lyapunov指数图分析了激励频率和啮合阻尼比对系统振动响应及分岔特性的影响。结果表明:系统在多种非线性因素的耦合作用下会表现出丰富的非线性动力学行为,随着激励频率的增大,系统在混沌运动、拟周期运动和倍周期运动之间切换和变化,且退出混沌的方式多为倒分岔;在保证系统传动效率的前提下适当提高系统的啮合阻尼比,能够明显弱化和抑制系统的混沌运动,减小其振动幅度,对提高系统的稳定性具有一定的作用。     

Degradation of an image by Gaussian longitudinal motion

The effect of random longitudinal motion of an image is discussed. Numerical results are given for systems with circular and annular pupils. It is shown that, for a given value of the image motion, the time-averaged Strehl ratio is larger for a larger value of the obscuration ratio of an annular pupil. We also show that the time-averaged image irradiance distribution near its center and the corresponding encircled power can be obtained from their aberration-free values by multiplying them by the Strehl ratio.     

考虑参数不确定性的无筋砌体结构地震易损性分析

鉴于无筋砌体结构参数的高离散性及其地震响应的强非线性,在地震易损性分析中考虑其结构参数的不确定性显得尤为必要。以4幢不同层数的无筋砌体结构为研究对象,在OpenSees中建立等效框架有限元模型,采用增量动力法和一次二阶矩法考察了地震动及结构参数不确定性对其地震易损性的影响。分析结果表明:在无筋砌体结构的地震易损性分析中需考虑地震动和结构参数的不确定性影响,且结构地震破坏程度越高这种影响程度越大;结构参数的不确定性影响程度与地震动的影响程度相当;结构参数不确定性相比于地震动不确定性的影响随着结构层数的降低而变得更为明显;敏感性分析表明,结构阻尼比变化对易损性曲线地震强度中位值的影响可达到其他单个参数的4倍,其敏感性最高。     

达宝易软件在生产线平衡中的应用

从生产线平衡和动作研究的基本概念出发,引入了利用动作研究提高生产线平衡性的方法,并给出了生产线平衡率的通用公式.提出了将达宝易软件应用于动作研究,使用计算机对生产线中的瓶颈工序进行动素分析和优化,从而降低了瓶颈工序的作业时间,提高生产线的平衡性.最后,给出某企业应用达宝易改善生产线的例子,通过动作研究生产线平衡率提高了17%,日产能从100件提高到127件,验证了达宝易软件的效益.     

多点地震激励下大跨连续钢构桥易损性分析

针对地震动存在行波效应、场地效应、不相干效应等因素,分析大跨连续钢构桥在一致地震激励输入响应时结构内力和变形会被偏估问题,考虑结构及地震动不确定性,采用蒙特卡罗方法建立一致激励与多点激励两种工况下大跨连续钢构桥-地震动系统随机样本。以桥墩位移延性比表示桥梁破坏状态阶段,对桥梁易损性进行分析,给出大跨连续钢构桥结构的易损性曲线,得到同样程度破坏的多点地震激励与一致地震激励下加速度峰值关系。     

环形调液阻尼器(CTLCD)对结构平移-扭转耦联振动控制的参数研究

研究在地震激励下,环形调液阻尼器(CTLCD)对结构扭转反应的振动控制作用。首先建立起环形调液阻尼器在地震作用下的运动方程,采用随机振动理论,导出了在地震作用下环形调液阻尼器振动控制的最优参数。对结构纯扭转的振动问题进行研究,分析了控制系统各参数对控制后结构等效阻尼比的影响。对结构扭转耦联的振动问题进行研究,分析了控制系统各参数对结构平移等效阻尼比和扭转等效阻尼比的影响。结果表明,环形调液阻尼器是一种有效的扭转振动控制装置。     

Objective-type dark-field illumination for scattering from microbeads

We introduce a method for detecting and tracking small particles in a solution near a surface. The method is based on blocking the backreflected illumination beam in an objective-type total internal reflection microscope, leaving unhindered the light scattered by the particles and resulting in dark-field illumination. Using this method, we tracked the motion of 60-nm polystyrene beads with a signal-to-noise ratio of 6 and detected 20-nm gold particles with a signal-to-noise ratio of 5. We illustrate the method's use by following the Brownian motion of small beads attached by short DNA tethers to a substrate.     

Motion estimation and compensation based on almost shift-invariant wavelet transform for image sequence coding

There has been rapid progress in the application of wavelet transforms to image and image sequence compression. The standard discrete wavelet transform lacks transition invariance in image decomposition which will affect the accuracy of motion estimation from the decomposed subimages in video coding. In this article, we present a study of applying an almost shift-invariant wavelet transform with “oversampled frames” to image sequence compression. With minimal oversampling and biorthogonal spline wavelets in the almost shift-invariant wavelet transform, motion vectors can be more accurately estimated, contributing toward fewer prediction errors in comparison to those obtained with the standard discrete wavelet transform. Thus, an improved compression ratio can be obtained. We present two new algorithms, the full-motion oversampling algorithm (FMOS) and the reduced search multiresolution motion estimation algorithm (MRME), for estimating motion fields at different scales and in different subimages. In the latter, motion vectors at a higher resolution are approximated by the motion vector estimates at a lower resolution through proper scaling. Experiments were performed on three video sequences with a variety of motions including slow, fast, and zooming. Our results have shown that both algorithms, FMOS and MRME, using the almost shift-invariant oversampled frame wavelet transform have reduced prediction errors and enhanced the compression performance in terms of peak-signal-to-noise ratio (PSNR) for the same bit rate when compared to the existing full motion standard algorithm. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. Int J Imaging Syst Technol, 9, 214–229, 1998     

摩擦对机械臂运动扰动的定量分析

在重置积分模型(reset integrator model)的基础上建立了摩擦力的随机模型,以此模型定义了定量评估摩擦对运动扰动的数值指标:摩擦扰动均值比n,然后以平面运动的三关节机械臂为例,用数值方法研究摩擦扰动均值比n的合理性,并且运用该指标计算了不同参数情况下,摩擦力对运动的扰动的大小,试图定量评估摩擦对运动的扰动与驱动速度、摩擦系数,静动摩擦落差数和关节传动刚度之间的关系。     

具有不对称间隙的二元机翼颤振研究

利用数值方法分析了有预荷载情况下具有不对称间隙的气动弹性非线性与结构非线性耦合的二元机翼颤振问题的动力学响应,研究了当速度比U*/UL*从零逐渐增大到1时系统的全局演化规律,分析了频率比ω、机翼质量密度比μ、预荷载M0、初偏值αf、间隙δ及初始条件等参数对颤振临界点的影响,发现在有预荷载的不对称分段线性系统中不存在混沌运动形式,而且系统幅值的变化规律不受初值条件的影响,并根据引起俯仰幅值变化的敏感参数,提出几种控制和减小颤振的方法,可用于指导飞机的飞行结构设计及飞机结构的日常维护。     

全向移动机器人驱动万向轮的设计与实现

全向移动机器人使用无解耦机构的驱动万向轮在转向时会派生出额外的滚轮滚动输出,这会导致运动的不稳定以及增加控制算法复杂性.为了解决驱动万向轮转向运动与驱动运动之间的耦合问题,通过在驱动万向轮内加入差速行星齿轮机构,合理地设置该行星齿轮组的输出传动比,可以将转向时的派生滚动输出从转向运动中解耦,实现了对机器人运动的精确控制,提高了机器人运动平稳性.最后通过对机器人进行运动学分析,得到了输入转速与机器人运动速度之间的关系,验证了机器人的全向移动功能,并为机器人运动控制提供了依据.