• 2020年第18卷第4期文章目次
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    • 敏捷卫星时间最优姿态机动研究综述

      2020, 18(4):1-11. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-057

      摘要 (294) HTML (98) PDF 1.46 M (631) 评论 (0) 收藏

      摘要:敏捷卫星是新一代的对地观测卫星,凭借其出色的机动性能带来了巨大的军事利益与商业利益.它最大的优势是具有快速姿态机动的能力,其研究的重点之一也正是快速姿态机动问题,需要通过优化来获得最短时间的姿态机动策略.本文围绕敏捷卫星的时间最优姿态机动问题,分别从时间最优姿态机动的优化求解和时间最优解的特性两个方面对该问题的研究现状进行了综述.)

    • 相关白噪声激励下双稳态Duffing-Van der Pol系统的随机分岔

      2020, 18(4):12-18. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-019

      摘要 (208) HTML (83) PDF 2.30 M (712) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了相关乘性和加性高斯白噪声激励下,双稳态Duffing-Van der Pol系统的随机P-分岔和D-分岔;利用随机平均法,得出系统幅值稳态概率密度的理论表达式,以及随机P-分岔发生的临界参数条件;通过分析概率密度曲线形状的变化,发现阻尼系数、加性和乘性噪声强度均可诱导系统出现随机P-分岔,但对系统分岔区域的影响有着明显的不同,同时Monte-Carlo数值模拟验证了理论分析的有效性.此外,利用Wolf算法得到系统的最大Lyapunov指数,并分析了系统的稳定性和随机D-分岔,发现加性和乘性噪声强度以及阻尼系数的增大,均会使系统趋于不稳定,而阻尼系数的增大,可以增强系统的稳定性.

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    • 轴向可伸缩复合材料悬臂梁的非线性振动研究

      2020, 18(4):19-25. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-038

      摘要 (224) HTML (78) PDF 1.40 M (664) 评论 (0) 收藏

      摘要:以航空领域中可变体机翼的伸缩变形过程为研究对象,对可伸缩悬臂复合材料层合梁的时变非线性振动进行理论研究.建立可伸缩悬臂复合材料层合梁在外载荷作用下的非线性动力学模型;根据时变系数非线性动力学方程研究时变非线性振动特性.分析可伸缩悬臂复合材料层合梁在外伸与收缩变形过程中的非线性动力学特性.从数值结果上看:模型的外伸速度、飞行速度对振动的影响较大,初值对振动的影响较小.

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    • 混合体系多塔斜拉桥竖弯刚度评估动力学理论

      2020, 18(4):26-32. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-119

      摘要 (200) HTML (73) PDF 1.54 M (542) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于斜拉桥的受力特点和形状特征,提出了用于混合体系多塔斜拉桥面内竖弯刚度评估的多梁离散弹簧动力学模型.首先,在课题组相关成果的基础之上,介绍了采用传递矩阵法对不同体系斜拉桥的处理方式.然后,通过使用连续性条件和边界条件,建立了混合体系多塔斜拉桥竖弯刚度评估的基本理论.最后,以赤石大桥为例,建立了相应的有限元模型,并将本文方法算出的频率与有限元和实测得到的频率进行对比,表明本文方法的正确性,可用于混合体系多塔斜拉桥面内竖弯刚度的评估.

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    • 基于一阶剪切板理论的FGM板刚柔耦合动力学建模与仿真

      2020, 18(4):33-43. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-079

      摘要 (223) HTML (55) PDF 2.10 M (557) 评论 (0) 收藏

      摘要:对作大范围运动功能梯度材料(functionally graded materials, FGM)厚板的刚柔耦合动力学问题进行了研究,基于一阶剪切变形理论,从连续介质理论出发,计及了变形位移场中的二次耦合变形量,利用Lagrange方法推导了FGM厚板的刚柔耦合动力学方程,该方程适用于普通均质板和FGM板的动力学分析. 采用20自由度矩形单元对变形场进行离散,对不同转速下的悬臂板进行动力学仿真,比较了本文建立的基于一阶剪切理论的模型和基于经典薄板理论的模型,验证了本文模型的正确性以及经典薄板理论的一些不足. 研究了不同功能梯度指数下,FGM厚板的横向变形、速度响应频率和固有频率. 结果表明,随着转速增大,剪切项对结构动力学行为影响变大;考虑横向剪切项的情况下,计算结果更偏柔性.

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    • 石墨烯树脂复合材料板1∶3内共振非线性动力学分析

      2020, 18(4):44-51. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-082

      摘要 (188) HTML (70) PDF 1.16 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:石墨烯是一种新型的碳纳米材料,将石墨烯添加到不同基体中可达到增强基体力学性能,并优化结构的效果.本文主要研究了在悬臂边界条件下石墨烯复合材料板的非线性动力学行为,通过Halpin-Tsai模型计算了复合材料板的等效杨氏模量,运用一阶剪切板理论和Hamilton原理得到复合材料板的非线性动力学方程.通过模态缩聚,得到复合材料板横向位移的运动控制方程.应用Rayleigh-Ritz法计算出复合材料板的固有频率,发现第二阶与第四阶固有频率间存在1:3的关系.利用多尺度法研究了复合材料板在1:3内共振情况下的非线性振动响应,通过数值模拟分析了外激励对板结构非线性振动响应的影响.结果表明:横向外激励对复合材料板的非线性动力学行为影响较大,对实际工程具有一定的指导意义.

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    • 共轴刚性旋翼桨尖间距建模与参数影响研究

      2020, 18(4):52-60. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-081

      摘要 (242) HTML (98) PDF 1.08 M (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:共轴刚性旋翼桨尖间距是涉及直升机飞行安全的关键问题,建立了共轴刚性旋翼综合气弹分析模型,开展了升力偏置、前进比、旋翼交叉角、提前操纵角以及高阶气动载荷等因素对桨尖间距影响的数值计算和分析研究.研究结果表明,升力偏置是影响桨尖间距最重要的因素,随着升力偏置量增大,桨尖间距呈线性减小趋势,而且旋翼拉力越大,趋势直线的斜率就越大,本质上桨尖间距是由桨根动态挥舞弯矩决定的,桨尖间距不会随飞行速度的增大而减小,旋翼交叉角对桨尖间距有一定的调节作用,提前操纵角和高阶气动载荷则对桨尖间距影响很小.

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    • 多物理场仿真开关磁阻电机定子的径向电磁振动

      2020, 18(4):61-69. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-046

      摘要 (242) HTML (205) PDF 2.93 M (725) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于双凸极结构及磁饱和特性,开关磁阻电机较它型电机有较大的径向振动.通过多物理场仿真方法,开展定子壳体径向电磁振动耦合仿真.先通过二维电磁场有限元,分别在三相和六相工作模式下,计算额定转速下电机各定子齿所受径向电磁力密度的时程.再利用定子振动特征方程,进行了定子的模态分析.最后,将电磁力密度施加到相应定子齿作为外部激励,通过瞬态结构场分析获得了定子壳体的整体变形,以及关键节点加速度在时域和频域的振动特性.结果表明,在三相模式下,正方变形模态是壳体的典型振型;在六相模式下,椭圆变形是壳体振动的典型振型.正方变形时的加速度幅值要小于椭圆变形.该工作能从振动方面指导开关磁阻电机工作模式的选择和优化.

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    • 宽带噪声激励下带有分数阶控制器的强非线性系统的随机平均技术

      2020, 18(4):70-78. DOI: 10.6052/1672-6553-2020-036

      摘要 (123) HTML (61) PDF 1.22 M (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用随机平均法研究了宽带噪声激励下带有分数阶PIλDμ控制器的强非线性系统.首先,应用广义谐波平衡技术,将分数阶PIλDμ控制力分解为幅值依赖的等效拟线性阻尼力和拟线性回复力,得到了受控整数阶等效非线性系统.然后,运用基于广义谐和函数的随机平均法得到关于幅值的平均伊藤微分方程.最后,建立并求解相应的简化Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程,得到稳态概率密度函数.作为算例,考察了Duffing-van de Pol 振子.数值结果表明随机平均法能够达到较高的精度,分数阶PIλDμ控制器能够对系统响应进行有效的控制.此外,宽带噪声参数ξi、ωi及Di改变时,本文提出的方法仍具有较好的适用性,分数阶控制器仍同样具有非常好的控制效果.

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    • 二维陀螺声子晶体结构力学研究

      2020, 18(4):79-85. DOI: 10.6052/1672-6553-2019-043

      摘要 (209) HTML (61) PDF 1.68 M (580) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先,提出了一种二维平面陀螺声子晶体,得到了不同参数对带隙的影响.该结构由陀螺、外框架、弹簧组成.其次,在结构中只考虑由于陀螺转动引起的角运动,不考虑平移.运用角动量定理,针对该结构建立动力学方程.然后,通过动力学方程,分析其带隙特性得到色散曲面.随后,通过改变结构中的参数,观察带隙的变化,得到了不同参数对带隙的影响.最后,用数值方法验证其带隙的存在,证明了这种二维平面陀螺声子晶体能对扭转振动具有抑制作用.

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    • 基于SPH的充液刚体刚-液耦合动力学建模

      2020, 18(4):86-94. DOI: 10.6052/1672-6555-2020-050

      摘要 (226) HTML (92) PDF 1.52 M (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文考虑刚-液耦合效应,基于SPH方法建立充液刚体动力学模型,该动力学模型不仅适用于微幅晃动问题,还适用于大幅晃动问题.首先建立了非惯性系下液体晃动的方程,其中,边界条件采用镜像虚粒子法.通过计算各流体粒子的绝对加速度,得到粒子惯性力对刚体质心的主矢和主矩,用达朗贝尔原理计算得到向质心简化的晃动力和晃动力偶矩,并引入刚体的约束方程,建立了考虑刚-液耦合的充液刚体的动力学方程.首先对给定周期性运动的充液刚体的液面振荡进行数值仿真,验证了建模方法的有效性;然后通过对受周期性激励力作用的充液刚体的运动和液面振荡进行数值仿真,分析了不同参数下系统的刚-液耦合特性.

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