• 2020年第18卷第2期文章目次
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    • 杆在固有振动中的对偶关系

      2020, 18(2):1-8. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-100

      摘要 (214) HTML (137) PDF 1.20 M (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文研究线弹性均质材料杆的固有振动对偶问题,即两种杆在怎样的截面变化和齐次边界下具有相同固有频率. 首先,通过纵向位移和内力的对偶描述,给出两种杆异截面对偶的截面变化条件和边界条件,并将其分类为固定固定杆与自由自由杆对偶,固定自由杆与自由固定杆对偶等. 上述对偶杆具有相同固有频率,而两者的位移振型互为位置坐标的导数. 其次,限定两种对偶杆的截面变化相同,给出杆的截面积函数表达式. 此时,固定固定杆与自由自由杆构成同截面对偶,而固定自由杆和自由固定杆的同截面对偶彼此为镜像;等截面杆也具有上述对偶性质. 最后,将上述研究推广到材料性质沿轴向变化的变截面杆固有振动对偶问题. 文中所有结论均适用于圆轴在齐次边界条件下的扭转固有振动对偶问题.

    • 非光滑系统全局动力学Melnikov方法的研究进展

      2020, 18(2):9-20. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-051

      摘要 (198) HTML (141) PDF 2.23 M (626) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,非光滑系统的全局动力学问题引起了国内外学者的广泛关注. 由于系统的非光滑性,使得经典的Melnikov方法在非光滑系统全局动力学的研究中不再适用,因此,推广非光滑系统全局分岔和混沌动力学的Melnikov方法是近年来非光滑系统研究的一个难点和热点问题. 本文对近年来在此领域的研究进展进行了全面的综述比较,特别地考虑解析方法应具有几何直观性和工程计算方面的优势,介绍了本文作者近几年来发展非光滑系统全局动力学Melnikov方法的研究工作.

    • 绝对节点坐标法下斜率不连续问题处理方法讨论

      2020, 18(2):21-34. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-060

      摘要 (183) HTML (215) PDF 1.42 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:Shabana提出的绝对节点坐标法,引入节点斜率坐标作为节点自由度描述转动.对于由梁板壳及块体组成的组合结构,在结构节点处相交单元的节点斜率自由度不连续,这给组合结构的建模和分析带来特殊的困难.本文讨论了文献中研究斜率不连续问题时的处理办法.在简要介绍绝对节点坐标法后,详细地讨论了经典折梁算例和截面呈阶梯变化的直梁算例中斜率不连续问题.对这两个算例,本文采用约束函数法和现有文献中的转换坐标方法,计算了在结构节点处相交杆件的轴向应变,对比这些数值结果,本文指出现有文献中的转换坐标办法,忽视了斜率自由度和转角自由度的差别,从而不能正确给出斜率不连续处相交杆件的轴向应变,需要进一步研究.

    • 基于弹性关节的二维宽频隔振结构的设计及优化

      2020, 18(2):29-34. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-015

      摘要 (264) HTML (66) PDF 2.01 M (479) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了得到具有隔振功能的新型材料,本文对带有弹性关节的新型二维隔振结构的形状、尺寸及材料的选取进行了研究.探究了负泊松比结构实现宽频的带隙功能的作用,分析其在低频处的隔振性能.首先,文章建立了基于弹性关节单元的有限元模型,并以弹性关节的角度作为设计变量,确定角度与单元模型前三阶模态频率之间的关系,获得了最优的结构参数及单元构型.其次,对单元结构进行了动力学分析,给出了结构的动力学响应曲线,得到了隔振频带与结构参数的关系,并且确定了最优角度下的带隙深度和宽度.最后,建立了二维隔振结构有限元模型,对此二维结构进行了动力学分析,得到了在不同方向激励下的动力学响应曲线.结果表明,该二维隔振结构在低频处具有宽而深的频率带隙,实现了将弹性关节与二维隔振结构相结合的低频宽频隔振,为隔振领域的结构和材料设计提供了新思路.

    • 静电驱动微梁谐振器的厚度形态误差特性分析

      2020, 18(2):35-41. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-049

      摘要 (85) HTML (91) PDF 1.54 M (448) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文研究了一类双极板静电驱动两端固支微梁谐振器.考虑中性面拉伸和厚度形态误差,建立了微谐振器连续体模型.厚度形态误差通过设置参数方程实现,方程中包含误差参数λ,用于调整误差影响程度.利用伽辽金法和NewtonCotes法将系统化简为单自由度模型.首先,通过COMSOL Multiphysics有限元软件对理论求得的静电力进行了仿真验证.然后,推导了不考虑厚度形态误差时系统的吸合情况,发现系统在特定情况下可以出现二次吸合现象.通过改变误差参数,分析了厚度形态误差对吸合情况的影响.最后,利用多尺度法求出系统小幅振动下的响应,研究了厚度形态误差对等效固有频率和系统软硬特性的影响.

    • 基于超二次曲线障碍描述的航天器交会对接地面实验研究

      2020, 18(2):42-49. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-052

      摘要 (104) HTML (91) PDF 2.25 M (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天器交会对接技术是众多空间任务得以开展的关键性技术,在进行空间在轨飞行任务之前,需开展相应的地面实验研究.首先,基于二维交会对接模型,提出了一种基于势函数法的交会对接控制方法.其次,考虑与类矩形障碍物的避撞约束以及与心形目标航天器的安全对接区域约束,并采用超二次曲线去描述该障碍物外形.然后,基于花岗岩气浮平台搭建了二维交会对接地面实验系统,设计了航天器气浮模拟器以及电磁对接机构,并开展了交会对接地面实验研究.实验结果表明了所搭建实验系统的可行性,同时也验证了所提出交会对接控制方法的有效性.

    • 曲线梁桥在车辆载荷下的动力响应研究

      2020, 18(2):50-58. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-037

      摘要 (91) HTML (62) PDF 4.90 M (452) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来随着我国公路交通的快速发展,曲线梁桥被大量工程采用.车辆过桥时的曲线桥振动涉及车辆三向载荷和桥梁弯扭耦合振动,有必要对其进行精确建模并深入研究.本文以某五跨连续曲线箱梁桥为背景,采用ABAQUS有限元软件建立该桥梁的模型,并利用Adams建立了三轴重型汽车整车模型,计算得到了不同工况下的轮胎力.通过编写基于Fortran语言的DLOAD和UTRACLOAD荷载子程序,将六个轮胎载荷作用于曲线桥上,分别进行了不同曲率半径、车速、载重和路面不平顺等条件下的曲线梁桥振动响应计算.研究表明:随着曲率半径的增加,桥梁跨中位移呈现略微下降的趋势;车辆行驶速度对跨中的横向位移及支座的支反力有较大影响;路面不平度等级越高,桥梁竖向挠度及弯矩的冲击效应越大.

    • 多档货运索道动力计算方法及结构冲击影响研究

      2020, 18(2):59-68. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-016

      摘要 (97) HTML (75) PDF 3.16 M (412) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据多档索道工作索(承载索和牵引索)及运行小车的相互作用关系,基于有限质点法理论建立质点运动方程,构建了适用于多档货运索道整体结构的动力计算方法.在计算方法中,采用索滑移单元的方式模拟工作索与支架、载荷的滑移接触状态,并提出牵引索循环行进计算方法.应用构建的整体计算方法分析了载荷质量、牵引机牵引速度及承载索长度等主要影响因素作用下运行小车通过货运索道支架时的冲击动力响应,给出了承载索、牵引索及支架的张力变化情况,对实际工程中货运索道钢丝绳、支架等结构的动态冲击性能提出技术要求,可为多档货运索道的设计提供更加科学合理的参考依据.

    • 弹性预紧约束非线性对结构振动的影响

      2020, 18(2):69-75. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-053

      摘要 (116) HTML (80) PDF 2.28 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大型空间可展开结构中存在的关节非线性间隙约束问题,研究弹性预紧约束非线性对结构动态特性的影响.首先,基于轴向拉伸力学模型,构造了轴向拉伸关节三维梁单元.其次,使用KelvinVoigt接触及Coulomb摩擦模型,建立了粘弹性预紧约束下整体结构非线性动力学方程,继而分析了不同预紧约束下关节对结构非线性振动的影响.结果表明,在关节非线性约束下,结构振动传递特性的高频响应增加,低阶振动能量传递到高阶振动上.

    • 冲击减振器与非线性能量阱耦合系统的振动抑制研究

      2020, 18(2):76-81. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-053

      摘要 (109) HTML (52) PDF 1.65 M (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了冲击减振器与非线性能量阱耦合系统的新型吸振模型,数值模拟的结果验证了该吸振装置的高效性.分析了其参数对主结构振幅、能量耗散以及振动频率的影响,即使系统的初始输入能量变化范围较大,耦合装置也能取得很好的吸振效果.进一步的研究结果表明适当的间隙和较高的碰撞恢复系数既可以增加系统的碰撞运动次数,又能使系统在每次碰撞过程中耗散更多的能量,且该系统中的强非线性刚度有利于吸振.

    • 耦合preBtzinger复合体神经元中混合簇放电的多时间尺度动力学分析

      2020, 18(2):82-90. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-041

      摘要 (89) HTML (64) PDF 2.18 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:Pre-Botzinger复合体是新生哺乳动物呼吸节律起源的关键部位,是呼吸节律产生的中枢.本文以preBtzinger复合体中两个耦合的神经元为研究对象,并考虑钙离子动力学的耦合神经元模型.利用多时间尺度动力学、快慢尺度分解和分岔分析,研究混合簇同步放电模式及其产生机制, 并研究了耦合神经元同相和反相簇放电类型及其同步转迁.结果表明钙离子的周期性波动对混合簇放电模式的产生有极大的影响,钙离子波动导致的时间尺度变化及分岔曲线相对位置的改变是混合簇放电产生的主要原因.本文的研究对认识preBtzinger中大规模网络的动力学有着重要的意义,为进一步探索呼吸节律的产生机制提供了一些有益的思考和见解.

    • 基于直流电机系统的广义同步混沌化

      2020, 18(2):91. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-017

      摘要 (101) HTML (106) PDF 2.09 M (407) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对非同构系统的混沌状态同步问题进行了讨论,并对单变量单向及双向耦合和多变量耦合对各自系统动力学行为产生的影响进行了对比分析.基于广义同步混沌化的驱动控制原理,利用经典的Lorenz系统产生混沌信号去驱动永磁直流电机,使电机转速工作在混沌状态,并得到了同步控制器的解析表达式.最后,进行系统数值仿真,验证了同步控制的有效性.

    • 三轴重载车辆半主动控制研究

      2020, 18(2):98-104. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-038

      摘要 (131) HTML (89) PDF 2.52 M (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了三轴重载车辆半主动悬架的整车动力学模型,并对该车辆模型平顺性的优化控制进行了研究.应用总成分解法计算整车的转动惯量,建立半主动悬架系统的三轴重载车辆整车动力学模型,采用整体式平衡悬架,并考虑车辆的驾驶室模型以更符合实际;针对半主动悬架系统,以车体垂向速度﹑俯仰角速度和侧倾角速度及其变化率,为输入设计了三个模糊控制器;利用MATLAB/Simulink软件对所建半主动悬架整车车辆模型应用相应控制策略进行模拟仿真,并与被动悬架系统车辆模型的仿真结果作比较;结果表明:半主动悬架车辆模型的车体和驾驶室的振动特性都有了明显的改善,有效地提高了该重载车辆模型的平顺性,对提高驾驶员的驾驶舒适性和减少货物破损率提供理论基础.

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