摘要:鉴于大型航天器在轨服役期间会受到万有引力梯度、热辐射等复杂载荷作用,致使结构诱发热-结构耦合振动现象.因此,本文将研究万有引力梯度和热辐射载荷作用下大型空间柔性梁的动力学行为.首先,基于绝对节点坐标方法和热-结构耦合理论,建立柔性梁的数学模型；其次,通过Legendre变换,推导出Hamilton 体系下柔性梁结构的对偶方程；然后通过数值仿真,研究了无地球阴影时柔性梁的热致振动,发现柔性梁结构的位移响应包括万有引力梯度引起的振动和热致振动,其运动较为稳定；进一步的,数值结果表明地球阴影对柔性梁的热致振动幅值以及稳定性有着非常显著的影响.同时,针对地球静止轨道上的柔性梁,发现热致振动影响大于万有引力梯度,并比较了柱形阴影和锥形阴影的影响.

摘要:当今主流的控制方法大都基于采样反馈得到的离散的状态量从而进行控制参数设计,然而对于采样反馈本身对系统的影响鲜有研究.本文以采样比例-微分控制反馈作用下的二连杆系统为研究对象,研究了采样周期对于混杂系统稳定性的影响.首先,通过数值模拟,发现了二连杆非线性混杂系统可以通过近似线性系统进行定性表征；其次,构造了状态量的离散映射,以反映二连杆混杂系统在目标位置附近的动态响应；最后,提出了二连杆混杂系统的稳定性判据,并以数值仿真的结果验证了判据的准确性.

摘要:本文提出了一种新型阻尼装置镍钛合金钢丝绳,它是一种具有线性阻尼、非线性阻尼的减振器.本研究将镍钛合金钢丝绳减振装置与功能梯度材料梁模型相耦合.采用龙格-库塔法和谐波平衡法分别从数值和解析两方面研究系统的共振响应.验证镍钛合金钢丝绳为功能梯度梁提供的减振效果.改变外部环境的温度和湿度,会影响梁模型的刚度,从而影响共振峰峰值,但不会影响镍钛合金钢丝绳的减振效果.仿真结果证实,镍钛合金钢丝绳是一种很有前景的非线性阻尼器,可作为抑制连续体结构振动的新方法.

摘要:本文提出一种主要由空气弹簧和永磁体所组成的具有准零刚度特性的非线性隔振器.首先,通过分析空气弹簧和磁体的受力特性,建立隔振器力-位移关系和刚度-位移关系,揭示隔振器静态力学特性,并分析隔振器参数对系统刚度的影响规律.然后,采用谐波平衡法计算隔振器力传递率特性.结果表明,通过在适当范围内调节系统阻尼比或激励幅值,所提出的非线性隔振器在隔振频率范围内优于普通空气弹簧隔振器.最后,通过实验验证隔振器的隔振性能.该研究可为小振幅甚至微振动系统的振动隔离提供新的参考.

摘要:本文将一种X型结构与线性弹簧阻尼减振器相结合构成一种兼具消振和隔振性能的新型X型减振器.基于拉格朗日方法建立单自由度线性振子耦合消隔组合X型减振器系统的动力学方程,应用谐波平衡法得到系统稳态响应的近似解析解,并通过RungeKutta法得到系统的数值解验证解析解的正确性.讨论了不同的基础激励下新型X型减振器对系统的响应幅值以及位移传递率的减振效果.此外,分析了不同参数对系统的幅频响应曲线以及位移传递率的影响.研究结果表明,新型X型减振器不仅可以将线性刚度转化为非线性刚度,还可以为系统提供负刚度,拥有优秀的消振和超低频隔振性能.

摘要:针对车辆队列建模时参数不确定导致控制存在误差的问题,以及队列中跟随车辆稳定性问题,分析车辆纵向动力学,设计一个鲁棒MPC控制器和滑移率控制器来提高队列车辆的控制精度和稳定性.首先对纵向MPC控制器进行改进,提高车辆队列控制精度；同时为防止跟随车辆的轮胎打滑,设计一个MPC滑移率控制器对跟随车辆的轮胎滑移率进行控制约束,保证了跟随车辆的纵向稳定性.最后,进行仿真实验验证其有效性.仿真实验结果表明,与传统的LQR、MPC控制器相比,改进的鲁棒MPC纵向控制器控制精度更高,同时MPC滑移率控制器可防止跟随车辆的轮胎打滑,保证了跟随车辆的纵向稳定性.

摘要:艇身外形优化设计是平流层飞艇减阻的有效方法之一,艇身转捩尤其是横流转捩对于三维艇身的阻力特性有很大影响.采用SST-k-ω湍流模型耦合添加了横流修正的γ-Reθ-CF转捩模型在高精度CFD软件平台上进行艇身绕流计算.首先针对标准6:1椭球体算例进行数值方法验证,结果表明γ-Reθ-CF转捩模型能够比原始模型更好地预测旋成体外形的转捩位置,对于阻力特性的描述较为准确,且能够反映不同迎角下横流效应对旋成体外形转捩的影响.在此基础上,开展了考虑横流效应的艇身外形优化研究,涉及的几何因素包括艇身长度,艇身长细比和艇身最大直径的位置.选取传统的Goodyear飞艇艇身为参考,优化后的艇身在0°迎角下的总阻力减少约40%.

摘要:研究不同位置四点支承条件下矩形薄板的自由振动特性.首先,在板结构模型的不同位置上引入横向约束弹簧,并设定人工弹簧的刚度值以模拟出四点支承的边界条件.然后,基于二维改进傅里叶级数表示结构的位移容许函数,其中改进部分的正弦附加项可解决以往位移函数在边界上可能存在的求导不连续问题.建立矩形板系统能量对应的泛函,令其取驻值建立线性方程组.最后,求解矩阵特征值问题得到点支承矩形板自由振动频率等参数,给出不同位置四点支承条件下矩形薄板的振动特性.所应用二维改进傅里叶级数法中,位移函数基于改进傅里叶级数展开时的附加项能够提高结果的精度和收敛速度.研究结果为不同位置点支承矩形板的自由振动问题提供一定的参考.

摘要:高速列车运行中存在螺栓脱落风险,可能引起轨道板损伤.为了研究螺栓脱落对轨道板的冲击损伤,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了螺栓垂直冲击轨道板有限元模型,并和相关文献结果进行了比对,接触力及损伤形貌计算结果与文献结果一致性较好,在此基础上分析了轨道板的裂纹扩展情况及损伤特性.计算结果表明：当螺栓冲击速度在100km/h到350km/h范围内,轨道板均为轻度损伤,其破坏模式基本相同,首先在螺栓与轨道板的接触区域边缘产生环状裂纹,然后形成径向裂纹,随着冲击速度的增加,径向“喇叭状”裂纹从两组增加至四组,最后逐渐合并成十字形.随着冲击速度的增加,冲击作用持续时间越长,损伤变量、径向裂纹最大长度和凹坑深度均有明显增加；轨道板的损伤变量随径向裂纹最大长度及凹坑深度的增加而线性增加,最大线性偏离度在19%以内.

摘要:在形心主惯性轴坐标系下推导了横截面具有“大”对称破缺的悬臂输流管道的非线性空间弯曲振动方程.运用Galerkin方法将振动方程离散成常微分方程组.基于振动方程的6模态Galerkin离散化方程,通过数值计算考察了输流管道在两个主方向上的失稳情况.结果表明：当两个主方向的无量纲弯曲刚度的差较大时,管道在两个主方向不会同时失稳；当两个无量纲弯曲刚度的差不超过一定值时,管道在特定的质量比处可同时在两个主方向上发生失稳.若“同时失稳”发生在两条临界流速曲线的非滞后段,则流速增加时管道颤振：或做稳定的环面运动,或在较大刚度方向做稳定的周期运动,或在较小刚度方向做稳定的周期运动.若“同时失稳”发生在两条临界流速曲线的滞后段与非滞后段的交点处,则不管流速增加还是减少,管道均会颤振：流速增加时若在较大(较小)刚度方向做周期运动,则流速减少时将在较小(较大)刚度方向做周期运动.