• 2017年第15卷第6期文章目次
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    • 悬臂式蜂窝夹层板的非线性动力学建模及分析

      2017, 15(6):481-488. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-5

      摘要 (847) HTML (0) PDF 2.54 M (800) 评论 (0) 收藏

      摘要:蜂窝夹层结构因其良好的力学特性,在众多工程领域具有非常广泛的应用.本文建立了悬臂边界条件下,蜂窝夹层板的动力学模型并研究其非线性动力学行为.选取文献中更加接近实体有限元解的等效弹性参数公式对蜂窝芯层进行等效简化,得到六角形蜂窝芯的等效弹性参数.基于Reddy 高阶剪切变形理论,应用Hamilton 原理建立悬臂式蜂窝夹层板在受到面内激励和横向激励联合作用下的偏微分运动方程.然后利用Galerkin 方法得到两自由度非自治常微分形式运动方程.在此基础上,通过对悬臂式蜂窝夹层板进行数值模拟分析系统的非线性动力学.结果表明面内激励和横向激励对系统的动力学特性有着重要影响,在不同激励作用下系统会出现周期运动?概周期运动以及混沌运动等复杂的非线性动力学响应.

    • 受电压激励的复合材料悬臂板的分叉分析

      2017, 15(6):489-493. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-56

      摘要 (823) HTML (0) PDF 855.86 K (839) 评论 (0) 收藏

      摘要:以飞行器机翼作为工程背景,将机翼简化为悬臂板模型,研究了受横向电压激励?基础激励?面内激励联合作用下复合材料层合悬臂板的非线性动力学问题.首先建立其动力学模型,考虑冯-卡门大变形理论,利用Hamilton 原理建立复合材料层合悬臂板的非线性动力学方程;选择符合边界条件的模态函数,利用Galerkin 方法对系统进行四阶离散,得到四自由度非线性常微分方程;代入系统实际物理参数,应用MATLAB软件数值模拟得到系统振动幅值随电压激励变化的分叉图,由图可知,电压激励使系统从混沌运动变为倍周期运动,降低了系统振幅,保持系统的稳定.

    • CFRP 索斜拉桥面内自由振动的多索梁模型及模态分析

      2017, 15(6):494-504. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-60

      摘要 (849) HTML (0) PDF 2.89 M (800) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究斜拉桥中索与梁?索与索之间的耦合振动问题,建立了斜拉桥的单梁?多索力学模型.考虑索的初始垂度引起的几何非线性因素的影响,将多索梁模型分段处理,基于索?梁经典的面内振动的微分方程,通过索?梁连接处的动态平衡条件,建立多索梁模型面内振动理论.以双索梁为例,应用分离变量法,结合边界条件,求解双索斜拉梁模型平面内自由振动的特征值问题.同时,建立双索梁的有限元模型,有限元所得结果与本文理论研究吻合良好.最后对CFRP 索梁模型的各项相关重要参数进行分析,并将本文理论与课题组前期成果进行对比分析.研究表明,CFRP 索能极大改善双索梁模型的基本动力学性能.增大拉索轴向刚度能明显提高模型的低阶频率,而梁弯曲刚度的提高对其高阶频率的提高比较明显.

    • 带质量块微型双稳态压电板的动力学分析

      2017, 15(6):505-511. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-9

      摘要 (600) HTML (0) PDF 2.73 M (533) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对带质量块的微型双稳态压电板进行动力学分析.以中心固支四边自由的带质量块微型压电层合板为研究对象,应用应变梯度理论考虑尺寸效应,综合考虑力?电?热耦合作用,采用Von karman 大变形理论,运用Hamilton 原理建立非线性动力学方程.利用特征值法探究不同内禀长度和不同压电铺设面积的情况下,温度和电压对其固有频率和稳定性的影响.其次研究了不同外激励下系统的非线性动力学响应.通过本文的研究发现,随着压电铺设面积的增大,力?电?热耦合效应增强,对系统的稳定性影响越显著;通过研究温度和电压可对系统振动幅值的影响为振动控制提供了理论依据.同时发现尺寸效应对结构刚度影响较大,验证了微型结构考虑尺度效应的必要性.本文的研究结果会为今后的工程实际应用提供一定的理论参考价值.

    • 基于应变分析的管路振动研究

      2017, 15(6):512-517. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-44

      摘要 (647) HTML (0) PDF 1.89 M (764) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了完成航天器内的管路高量级振动试验考核.从理论上分析得知管路失效的决定性因素为振动应变,裁掉高频段振动环境明显降低振动试验量级,分别通过试验以及有限元方法对比分析裁掉高频段前后的振动环境下管路振动应变的差异.结果显示在涵盖管路主要谐振频率的原则下,选取截止频率裁掉振动条件高频段,管路振动应变影响不大.可以通过剪裁振动条件代替原有振动试验条件考核管路,提高管路振动试验的可行性.

    • 基于优化设计的印制板组件精细化动力学建模方法

      2017, 15(6):518-524. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-42

      摘要 (959) HTML (0) PDF 2.59 M (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:以模态测试结果作为修正的目标值,提出了采用ANSYS 优化设计对螺栓连接型印制板组件进行精细化动力学建模的方法.首先使用ANSYS 概率设计模块计算出印制板组件特征值对结构材料参数的灵敏度.然后基于灵敏度分析结果与螺栓连接处的建模误差,使用ANSYS 优化设计模块对印制板组件进行参数修正,最后通过比较不同边界条件下组件的固有特性验证了修正后参数的有效性.研究表明:基于灵敏度分析和建模误差的优化设计方法可以有效提高螺栓连接型印制板组件动力学模型的建模精度.

    • 含几何缺陷的均质材料悬臂薄板的自由振动

      2017, 15(6):525-531. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-14

      摘要 (847) HTML (0) PDF 3.54 M (712) 评论 (0) 收藏

      摘要:以TC4 钛合金均质材料悬臂薄板为研究对象.基于经典板壳理论,通过Rayleigh?Ritz 法,根据悬臂板边界条件预设模态函数,求得包括全局?局部的函数型几何缺陷的悬臂板的前四阶固有频率.探究了悬臂板的缺陷类型?尺寸?位置等多种因素对自由振动的影响.

    • 深空环境下三星库仑编队重构控制研究

      2017, 15(6):532-536. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-48

      摘要 (785) HTML (0) PDF 968.52 K (620) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文研究了深空环境下三星库仑编队构型重构控制问题.首先考虑外界环境干扰作用(主要以太阳光压为主)和德拜效应影响,推导出精确的三星库仑编队动力学方程.针对库仑编队动力学特性和太阳光压对于编队任务控制精度的影响,设计基于BP 神经网络的PID 控制方法.PID 控制结构简单,稳定性好,BP 神经网络具有超强的自主学习和非线性逼近干扰能力,二者有机结合,通过BP 神经网络输出最优的PID 控制参数组合,改变卫星所带电荷从而改变卫星之间库仑力大小,使编队渐近稳定并按期望距离和构型飞行.仿真结果表明基于BP 神经网络PID 控制性能明显优于传统PID 控制,大大提高了编队控制精度和系统对于外界干扰的鲁棒性.

    • 参数未知的永磁同步电机混沌系统模糊自适应同步控制

      2017, 15(6):537-543. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-41

      摘要 (850) HTML (0) PDF 1.48 M (789) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种参数未知的永磁同步电机(PMSM)系统的模糊自适应同步控制方法.首先通过放射变换和时间尺度变换,将转子磁场定向坐标系下的PMSM 模型,变换成无量纲模型.其次通过分析其相图和Lyapunov 指数谱,阐述了PMSM 的混沌动态行为.接着,在假设PMSM 系统参数未知并将PMSM 混沌模型及其响应系统模型表示成T?S 模糊模型的基础上,利用Lyapunov 稳定性理论和自适应控制策略设计了响应系统,并导出了自适应控制律来估计驱动系统参数.此外,设计了响应系统的模糊控制器,对PMSM 系统及其响应系统进行同步控制,并证明了同步误差动态是渐近稳定的.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.

    • 新一代火箭卫星整流罩的模态特性分析、试验与模型修正

      2017, 15(6):544-549. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-36

      摘要 (957) HTML (0) PDF 2.93 M (798) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对全透波段非金属夹层结构的新一代运载火箭卫星整流罩,建立有限元模型,计算了半罩在不同边界条件下的模态特性.地面模态试验中,采用垂直悬挂和置于海绵垫上多种方式模拟自由边界条件,基于频响函数和特征值?特征向量辨识半罩模态,基于试验结果采用模型缩聚迭代算法对仿真计算模型进行模型修正,得到高精度的可供全箭动力学分析和整流罩分离分析使用的有限元模型

    • 转子⁃滑动轴承系统支承松动⁃碰摩故障动力学行为及评估方法

      2017, 15(6):550-557. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-38

      摘要 (878) HTML (0) PDF 3.20 M (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文针对转子?滑动轴承系统支承松动?碰摩故障动力学行为进行分析,并提出基于动力学行为非线性度量的转子?轴承系统支承松动状态评估方法.应用非线性短轴承油膜力模型?松动刚度模型?Hertz 接触理论等建立了带有支座松动故障的转子系统局部碰摩动力学模型,研究并分析松动?碰摩故障转子系统随支承松动间隙变化的动力学行为规律.提出基于动力学行为非线性度量的转子?滑动轴承松动?碰摩故障下支承松动状态评估方法,采取泰勒展开获得线性近似动力学模型,量化比较非线性模型与线性近似模型动力学行为的差异.建立松动间隙与非线性度之间的对应关系,直观反映松动间隙对系统动力学行为的影响程度,实现对转子?滑动轴承系统支承松动状态的评估.本文的研究可为转子?滑动轴承系统支承松动状态评估提供理论基础和支撑.

    • 转子突加不平衡的碰摩响应

      2017, 15(6):558-562. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-52

      摘要 (556) HTML (0) PDF 828.34 K (495) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空发动机等高速旋转机械在工作时会出现叶片掉块?飞失等突加不平衡情况,突加不平衡引发的碰摩可能导致转子失稳和系统的破坏.本文对一个具有非线性支承刚度的跨中转子在突加不平衡时的碰摩响应进行了数值仿真,计算发现系统在突加不平衡发生后将会出现6 种不同的碰摩响应形式,给出了参数?突加不平衡转速平面上不同稳态动力学响应模式的边界曲线,同时针对系统在突加不平衡发生后减速通过临界转速时的失稳现象,给出了失稳边界,研究表明增大转子阻尼,降低转静接触刚度和摩擦系数,可以减小失稳的转速范围.分析了参数对系统瞬态响应的影响,瞬态响应随转速的变化会发生跳跃,而瞬态响应随突加不平衡偏心量的变化,在低于共振转速时是平缓增大的,而在高于共振转速时也会有跳跃发生.

    • 考虑航天器舱体—附件耦合效应的热颤振准则

      2017, 15(6):563-568. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-40

      摘要 (701) HTML (0) PDF 1.48 M (808) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑具有端部附加质量的柔性附件及其和舱体的耦合效应,本文系统地推导出了一个带柔性附件的航天器热颤振准则,并用有限元程序进行了模拟校验.该准则揭示了柔性附件和舱体的质量特性和系统热诱发振动稳定性之间的关系.当舱体的质量特性远大于柔性附件的质量特性时,该准则就退化为悬臂柔性附件的热颤振准则.

    • 基于滚压的压电叠堆压电转换特性仿真分析

      2017, 15(6):569-576. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-45

      摘要 (610) HTML (0) PDF 1.82 M (570) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文提出一种基于滚压的压电俘能器结构,结合Cymbal 压电换能器和压电振子叠堆,利用滚珠作为激励源,可以把机构的往复振动转换为对压电振子的单向压迫.使用仿真软件对俘能器结构中滚珠压迫压电单元的力,以及该俘能器结构在并联和串联模式下输出的电压和俘获的电能进行仿真分析,得到该结构的压电转换特性.仿真结果表明,滚珠对压电叠堆的压迫力与压电陶瓷层数并不是单向递减,1-5 层时递增,5层以后压迫力逐渐减小.在压电陶瓷的总层数不变的情况下,并联和串联时压电叠堆所俘获的总电能是不变的.两种联接模式下总电能随层数的变化关系为5 层以内时随层数的增加而减小,超过5 层后逐渐增加.

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