一种描述磁流变弹性体滞回特性的分数阶导数改进Bouc?Wen模型

为了准确表征大范围应变幅值、激励频率和磁场下磁流变弹性体(Magnetorheological elastomer, MRE)的力学行为,本文引入黏弹性分数阶导数,提出一种描述磁流变弹性体滞回特性的分数阶导数改进Bouc?Wen模型。分析了各向同性与异性MRE的微观形貌特征,对MRE进行了性能试验,研究发现,MRE的储能和损耗模量随着应变幅值(0～100%)增大先不变后减小,随着频率(0～100 Hz)增大而增大,随着磁场(0～545 mT)增大而增大。在此基础上,基于分数阶导数提出改进Bouc?Wen模型,在Simulink软件中建立仿真模型,利用Oustaloup滤波器算法对分数阶导数项近似计算,对比分析验证了改进模型的有效性,各工况下仿真数据和试验数据的吻合度均高于98%。结果表明:改进Bouc?Wen模型能准确地模拟MRE应力应变滞回曲线,拟合精度较Bouc?Wen模型明显提升,改进模型在较宽的应变幅值、频率和磁场范围内是准确有效的,为实现MRE的工程应用打下基础。      

变刚度弓网系统主动控制研究

以变刚度时变弓网系统模型为研究对象,应用最优控制策略,分别采用控制力作用于框架和弓头两种方式,对弓网间接触力进行主动控制,仿真结果表明,采用受电弓主动控制能够抑制弓网间接触力的波动,提高受流质量,当主动控制力直接作用于框架时控制效果更好。     

基于增量谐波平衡法的齿轮系统非线性动力学

利用增量谐波平衡法研究了一类考虑时变啮合刚度和间隙的直齿轮副的非线性动力学,建立了这类模型的解的统一形式。同时研究了系统的分岔特性以及阻尼比、外激励幅值对系统幅频曲线的影响。利用本文结果可以得到任意精度的近似解,从而可以更好地分析和控制齿轮系统的动力学。最后,指出了其它文献中未注意到的问题。     

基于多目标交叉熵优化的轮对轴承故障特征提取方法

从复杂干扰中提取轮对轴承的故障特征,需要同时从冲击性和循环平稳性两个方面考虑。而在提取过程中,单一的指标很难统一并平衡二者的权重。为此,提出一种基于多目标优化的非对称实Laplace小波解调方法。在第一个目标中,以最大化平方包络的峭度为适应度函数,利用窄带信号包络的时域稀疏性表征故障的冲击性特征。在第二个目标中,以最大化平方包络谱的峭度为适应度函数,利用窄带信号包络的频域稀疏性表征故障的循环平稳性特征。并通过将非支配排序和拥挤距离排序引入交叉熵算法实现了多目标最优非对称实Laplace小波解调以降低冲击性噪声或循环平稳性噪声的干扰。试验结果表明,该方法可实现复杂干扰下轮对轴承的故障特征提取,并通过与单目标优化方法的对比分析,验证了该方法的优越性。     

磁流变阻尼器逆向模型的建模、优化与仿真

在材料特性实验台上对磁流变(magnetorheological,简称MR)阻尼器的阻尼特性进行了测试,识别了Bouc-Wen模型的未知参数.利用BP神经网络技术建立了MR阻尼器非线性逆向模型,并利用遗传算法高效的全局优化能力对MR阻尼器神经网络模型的结构、权值和阈值进行优化.将所建逆向模型应用于铁道车辆的半主动振动控制中进行仿真.分析结果表明,优化后的神经网络模型预测精度和泛化能力均得到显著提升,半主动控制效果明显,验证了该优化方法的有效性.     

施工工艺驱动的大型施工机械安全分析

大型施工机械的安全分析对大型施工机械的安全设计、安全监测起着非常重要的作用。提出了施工工艺驱动的大型施工机械三维安全分析体系,该三维体系将大型施工机械分为多个机械功能子系统,按施工工艺流程分为多个施工工序,通过分析机械功能子系统在各个施工工序的工作状态,对大型施工机械进行系统的安全分析。采用所提出的安全分析方法对高铁用900t架桥机进行了安全分析,给该设备的安全设计提供了有效的指导。     

具有滞后非线性的汽车悬架中的混沌

研究了具有滞后非线性的单自由度汽车悬架在发生路面单频正弦激励下的受迫振动时的混沌运动。采用位移和速度三次方的数学模型,描述汽车悬架中的滞后非线性阻尼力。对运动微分方程进行无量纲化后。利用Mel-nikov方法给出了发生混沌运动的临界条件,并进行了数值模拟。分析了非线性阻尼力中的各系数对混沌的影响,并通过Poincare截面、相轨迹、时间历程和功率谱图及Lyapunov指数,揭示出在此类系统中存在混沌运动。     

改进ILoG算子的故障检测方法

针对强背景噪声干扰下轮对轴承故障特征微弱、难以准确检测的问题,提出了一种自适应改进高斯拉普拉斯(improved Laplacian of Gaussian,简称ILoG)算子的微弱故障检测方法。ILoG算子滤波器具有优良的信号突变特征检测能力,将其用于轮对轴承故障信号的冲击特征检测,同时利用水循环算法(water cycle algorithm,简称WCA)的寻优特性,并行搜寻筛选最佳的ILoG算子影响参数,通过对参数优化后ILoG算子滤波后信号做进一步包络解调分析,提取出轮对轴承微弱的故障特征信息。对实际轮对轴承外圈和内圈故障信号分析的结果表明,该方法可以有效检测出轴承微弱故障特征频率,故障检测效果优于小波阈值和多尺度形态学差值滤波方法。     

磁流变减振器在参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振分析

针对1/4汽车悬架模型,采用改进的B ingham模型描述磁流变阻尼力。在建立了该系统的动力学控制方程的基础上,用平均法研究了参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振,得到了系统的理论解,并对理论解进行了数值验证。最后,研究了各个参数对主共振-基本参数共振的影响,为磁流变阻尼器的设计和控制提供理论依据。     

磁流变隔振系统的非线性特性研究

采用Bingham模型来描述磁流阻尼器的力学特性．研究了单自由度磁流变隔振系统的主共振，利用平均法得到了被动控制系统的理论解，且对理论解进行了数值验证．调整了影响隔振效果的各种参数，定量或定性地分析各种参数的影响，从而可以更加有效地控制主共振．设计了基于单自由度磁流变阻尼器的隔振系统的实验装置，试验研究了系统参数对隔振效果的影响．