• 2019年第17卷第3期文章目次
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    • 超声悬浮及转子振动抑制理论与实验研究

      2019, 17(3):197-204. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-078

      摘要 (686) HTML (0) PDF 4.34 M (593) 评论 (0) 收藏

      摘要:超声悬浮技术可以实现悬浮和减摩功能,减少转子与静子之间的摩擦,而且由超声波产生的悬浮力可以不受悬浮物材料的影响.首先,根据流体动力学推导出超声波挤压膜的基本方程,对其进行理论推导并利用高阶差分方法进行仿真求解;针对气膜力与悬浮间隙、超声波振幅、气压、超声波频率因素的关系进行了分析,讨论了不同参数对超声悬浮性能的影响规律.然后,通过平面气膜力分解与合成推导出凹面气膜力,并研究了转速对其悬浮力的影响.将其施加在不平衡转子系统中,对转子系统的振动响应进行数值仿真,并对各个情况下的结果进行对比,探讨出不同参数下的振动抑制效果.最后,设计了超声悬浮转子系统的实验台,通过实验测试不同参数下转子系统的振动响应,验证超声悬浮技术对于转子系统的振动抑制作用.

    • 航空发动机叶片非线性振动分析

      2019, 17(3):205-212. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-068

      摘要 (721) HTML (0) PDF 2.27 M (973) 评论 (0) 收藏

      摘要:论文研究了航空发动机叶片的非线性振动问题,将叶片简化为旋转圆锥壳,考虑预安装角和预扭转角的影响,利用Hamilton原理建立了不同激励作用下的叶片的非线性偏微分运动方程.综合运用Galerkin方法和数值方法,对叶片进行了非线性动力学分析,模拟不同转速和激励作用下的叶片运动,得到波形图,讨论了转速和外载荷对旋转叶片非线性动力学特性的影响.

    • 面向人工重力技术的绳系自旋航天器动力学建模与分析

      2019, 17(3):213-223. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-066

      摘要 (553) HTML (0) PDF 2.80 M (623) 评论 (0) 收藏

      摘要:面向人工重力技术,对哑铃型绳系自旋航天器系统进行了动力学建模、近似解析分析和数值仿真.首先,基于凯恩方法建立了二维平面上系统动力学方程组.然后,适当选取空间和时间标尺,将系统方程去量纲化.引入系绳长度与空间标尺之比作为小参数,利用小参数摄动方法,对无量纲系统方程作了合理简化.基于椭圆积分和椭圆函数理论,对绳系系统自旋周期进行了近似解析估算.给出乘员舱内人工重力和科氏力的计算公式.数值仿真表明,合理选择系绳长度和自旋角速度,可以在乘员舱内产生适合航天员居住的人工重力,其波动幅值甚微,波动频率远离人体敏感频带,且科氏力与人工重力相比其值甚微.

    • 基于传递函数法的带外挂大柔性机翼颤振分析

      2019, 17(3):224-233. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-056

      摘要 (544) HTML (0) PDF 1.69 M (648) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于带外挂大柔性机翼结构和气动特点,使用带有半解析半数值特性的传递函数方法进行处理.首先,将变形后的柔性机翼视为曲梁,基于曲梁的运动微分方程,结合传递函数方法,将曲梁运动微分方程整理成状态空间方程形式.然后,借鉴有限元方法的思想将单元进行组集,组集时结合机翼挂载处内力平衡和位移协调条件,得到了机翼整体平衡方程,结合求解复特征值的方法,完成了带外挂大展弦比大柔性机翼的动气动弹性稳定性分析.对比通过有限元方法得到的仿真结果,证实了文章提出计算方法的准确性和高效性.文章结尾,分析了外挂质量、转动惯量、位置分布及数量等变量对带外挂大展弦比大柔性机翼的动气动弹性稳定性的影响.

    • 压电智能结构的主动控制及压电执行器布局优化

      2019, 17(3):234-243. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-067

      摘要 (840) HTML (0) PDF 3.37 M (668) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对压电梁、板结构振动主动控制进行了研究,分别建立了压电悬臂梁的耦合动力学方程以及Kirchhoff假设下矩形压电薄板的耦合动力学方程,通过采用独立模态空间控制法,实现了对压电智能结构前两阶模态的主动振动控制.为提高主动控制的抑振效果,通过仿真实例分析了压电执行器在梁上的不同布局对于主动控制抑振效果的影响,得到了压电执行器粘附于悬臂梁上的最佳布局.最后实验验证了压电悬臂梁在自由振动以及模态共振下压电执行器对于悬臂梁响应控制的可行性和有效性.

    • 最小方差自适应的视觉导盲诱导控制方法研究

      2019, 17(3):244-250. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-071

      摘要 (600) HTML (0) PDF 2.22 M (904) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确诱导盲人跟踪给定路径行走是穿戴式导盲系统安全导盲的重要基础和前提.为了实现盲人的安全出行,对盲人的行走动力学模型以及自适应控制算法进行了研究.针对不同使用者在实际行走过程中,心理生理的差异以及与环境的交互作用,导致自身模型参数发生了变化,要求控制器具有一定的自适应性,提出了一种基于最小方差自校正控制算法的诱导方法,首先运用增广最小二乘法对被控对象的模型参数进行估计,然后在线求解Diophantine方程得到控制器的参数,最后根据最小方差控制律求得控制器的输出.仿真结果表明最小方差自校正控制算法在参数辨识完毕后能够很好地跟踪圆轨迹,实验结果表明多名实验者的平均行走轨迹误差范围为(-0.5957m,0.4811m),验证了该方法的准确性和适应性.

    • 串联非线性能量阱的高分支响应研究

      2019, 17(3):251-257. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-070

      摘要 (778) HTML (0) PDF 1.88 M (649) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对比研究了单自由度NES和两自由度串联NES的吸振效能,重点分析了串联NES对高分支响应的抑制作用.运用复变量平均法,推导出连接串联NES的线性主振子的慢变方程,获得了系统的频率响应曲线.在不同激励幅值下,将连接单自由度NES与连接串联两自由度NES的系统响应进行对比,结果表明,串联NES能够在较大,幅值激励范围内保持较高吸振效能.在两种幅值激励下,分析了串联NES的参数对减振效果的影响.研究结果表明,在小幅激励时,调整一级NES参数对主振子的响应影响较为明显;而在大幅激励时,二级NES参数对减振效果影响较大.

    • 时滞社团网络联合同步

      2019, 17(3):258-263. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-015

      摘要 (505) HTML (0) PDF 1.25 M (616) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文提出了一种全新的多目标混沌系统和时滞社团网络间的联合同步类型,在考虑噪声影响的情况下,设计了联合滑模控制器控制时滞社团网络,修正了主动滑模控制法,得到了时滞社团网络的同步律,并通过数值模拟实现了多目标非线性系统的联合同步,验证了多目标联合驱动的有效性.

    • 时滞耦合van der Pol-Duffing振子环的动力学分析

      2019, 17(3):264-269. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-014

      摘要 (784) HTML (0) PDF 3.16 M (592) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究含时滞的大规模van der PolDuffing耦合振子系统的非线性动力学. 通过讨论特征方程根分布情况确定系统的稳定性,并在耦合时滞和强度平面上给出振幅死亡区域. 结合数值算例,揭示同步和异步周期振荡、概周期运动以及混沌吸引子等现象. 基于非线性振子电路和时滞电路,构建电路实验平台,有效验证理论和数值结果. 研究结果表明,时滞可以显著影响系统动力学特性,如诱发振幅死亡、稳定性切换以及复杂振荡等.

    • 石墨烯三相复合材料板的非线性动力学研究

      2019, 17(3):270-280. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-021

      摘要 (701) HTML (0) PDF 3.88 M (676) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究带有石墨烯涂层的13型压电纤维复合材料(MFCGP)简支板结构的非线性动力学特性. 首先,基于Reddy一阶剪切变形理论、Von Kármán位移应变关系以及Hamilton原理,推导了MFCGP复合材料板的非线性偏微分方程. 根据边界条件选择适当的模态函数,利用Galerkin法将偏微分方程离散成两自由度的常微分方程. 采用多尺度方法进行摄动分析,得到结构在1∶1内共振下的频响方程,分析了石墨烯体积分数、 电压、温度等对结构非线性频响曲线的影响. 通过数值模拟,运用分叉图、相图、波形图研究了外激励对MFCGP板非线性振动响应的影响. 结果表明: 不同参数及外激励下,结构出现了复杂的非线性动力学行为,对今后的工程实际应用具有一定的指导意义.

    • 旋转电动帆推进性能指标分析

      2019, 17(3):281-287. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-018

      摘要 (652) HTML (0) PDF 2.10 M (629) 评论 (0) 收藏

      摘要:电动太阳风帆(简称电动帆,Esail)是一种新兴的利用太阳风动能产生冲力,实现无工质消耗的空间推进技术.本文考虑由两颗微小卫星通过导线连接构成的电动帆系统,关注传统电动帆推力模型研究中忽略的电动帆姿态对推力的影响,采用旋转电动帆“哑铃”模型假设进行动力学建模.最后,针对日心非开普勒轨道环境开展算例仿真,计入太阳风库仑力摄动的影响,分析电动帆的推进性能指标.仿真结果表明,电动帆推进效率主要由导线长度、导线电势、卫星质量和相对于飞行方向的俯仰角决定.

    • 陀螺质量声子晶体结构力学研究

      2019, 17(3):288-292. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-022

      摘要 (659) HTML (0) PDF 1.15 M (826) 评论 (0) 收藏

      摘要:声子晶体是由不同材料组成的周期性结构.其显著特点是弹性波在传播时,受其内部结构的作用,在一定频率范围(带隙)内会抑制弹性波的传播,而在其他频率范围(通带)可以无损耗地传播.本文提出并设计一种新型的陀螺质量声子晶体结构,研究并且分析了不同参数对于陀螺质量声子晶体结构振动通带的影响,并通过有限次结构数值计算进行验证.

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