摘要:针对一款Yoshimura折纸结构仿蚯蚓移动机器人,本文提出了基于人工肌肉纤维驱动的折展-纤维机器人新构型.该人工肌肉纤维为镀银尼龙线材质,以电热方式实现纤维收缩驱动,是一种典型的力电热耦合材料.考虑到其力电热耦合特性尚未明确,本文首先基于第一性原理提出了等长收缩状态下驱动电流-纤维温度微分模型,并通过NSGA-Ⅱ算法精确辨识了模型各参数.进一步,基于数据驱动建模方式明确了等长收缩状态下纤维温度-收缩力关系以及等温收缩状态下纤维变形-收缩力关系,最终实现了人工肌肉纤维力电热耦合特性的精确刻画,为新型仿蚯蚓移动机器人的运动性能分析和优化提供了理论基础.

摘要:针对直升机桨叶质量、气动条件等不平衡引起的旋翼低频振动过大的问题,提出一种以旋翼锥体为约束、仅通过调整桨叶变距拉杆的主动减振技术.该技术在建立的桨叶挥舞摆振扭转耦合的动力学模型基础上,使用最小二乘辨识方法估计振动频域分量和变距拉杆位移之间的线性模型,从而构造并求解以旋翼锥体为约束条件、低频振动分量为控制目标的二次型性能指标函数,同时将该算法用Simulink模块实现,进行实时化仿真计算,并验证控制结果的有效性.结果表明：该算法约束旋翼锥体的同时能够降低旋翼80%以上的低频振动,而且对桨毂中心升力、扭矩等的影响在0.3%以内,并未对直升机其他动力响应产生不良影响,结合Simulink模型的实时化仿真为直升机锥体和动平衡调整提供了一种工程应用思路.

摘要:研究Nielsen方程的三重组合梯度表示以及方程零解稳定性.首先给出4类三重组合梯度系统及其性质.其次,给出完整系统和非完整系统的Nielsen方程转化成三重组合梯度系统的条件；将完整和非完整两类Nielsen方程分别化为三重组合梯度系统并研究方程的零解稳定性.最后,举例验证结果的应用.

摘要:研究了考虑粘弹性情形介电弹性体（DE）圆管的非线性动力学行为.利用弹簧-粘壶模型和不可压缩材料的neo-Hookean模型，建立了考虑粘弹性的介电弹性体圆管的动力学方程.采用小扰动方法，给出了瞬时固有频率的表达式，分析了特征时间、预拉伸以及圆管的厚度等参数对瞬时固有频率的影响规律.研究了受周期电压作用下的非线性振动特性，结果表明粘弹性会显著降低响应振幅，但不会影响准静态最终固有频率.在没有直流电压时，系统仅产生单一主共振，但当直流电压足够大时，会发生多频共振.

摘要:论文研究了受面内激励和三阶气动力联合所用下的可伸缩悬臂复合材料层合板的非线性振动问题.根据经典层合板理论和Hamilton原理建立可伸缩悬臂复合材料层合板在匀速轴向外伸和回收过程中的非线性动力学偏微分方程,然后采用Galerkin方法将偏微分方程离散成带有时变系数的常微分方程,通过数值方法得到频率变化图、时间历程图和相图,讨论轴向移动速度、宽厚比和长宽比对可伸缩悬臂复合材料层合板的动力学特性的影响.结果表明,可伸缩悬臂板匀速外伸时,轴向速度越大可能越易振幅发散,回收过程未发现振幅发散现象.

摘要:超长桁架结构是后续高时空分辨率天基遥感载荷的核心部件,建立其高效动力学模型是实现振动形态高精度控制的关键.为建立高效、精确的动力学模型,首先,根据超长桁架结构的周期性特征和振动变形特性,采用周期单元中心处位移表征整体桁架结构的空间位移,并分别推导了是否考虑桁架结构局部变形特性的两种应变能表达式；然后,根据哈密顿原理以及边界条件,建立了两种不同的等效动力学模型.最后,通过对两种等效模型与超长桁架结构固有特性的对比分析,验证了等效建模的有效性以及考虑局部变形特性提高模型精度的必要性.

摘要:基于Timoshenko梁模型,本文研究了旋转输流管道在自由振动状态下的流固耦合振动特性.考虑流体压力、重力、初始轴应力作用,基于Hamilton原理和欧拉角转换,推导得到了旋转Timoshenko输流管道的偏微分方程.根据Galerkin截断法将运动方程进行离散,通过求解系统的特征方程即可得到输流管一阶复频率的实部和虚部,实部代表固有频率,虚部代表能量变化.在流速较高时,研究发现必须考虑4阶及以上Galerkin截断,才能得到稳定的结果.通过与EulerBernoulli梁模型对比,验证了本文的结果正确性.研究发现针对短粗型管道,Timoshenko梁模型更加精确.此外研究了多种参数对旋转Timoshenko输流管道固有频率和振动稳定性的影响.研究结果表明质量比、流速、剪切系数对Timoshenko输流管道流固耦合振动的稳定性影响显著,而转动惯量、重力、流体压力和初始轴应力在一定程度上也会影响管道振动的频率和稳定性.转速的出现将管道频率分为两个量值,但转速并不影响系统能量变化.

摘要:悬索桥缆索在长期服役状态下损伤很难避免,单侧主缆刚度损伤会使系统出现主梁竖弯与扭转自由度间的耦合,这可能会进一步对悬索桥的模态和大振幅下的非线性响应造成影响.为此,建立了考虑单侧主缆刚度受损的七自由度悬索桥横截面模型,模态分析发现单侧主缆刚度损伤会使得系统前两阶固有频率曲线由交叉变为跃迁,导致两个本身相互独立的模态发生耦合.以此为基础,考虑悬索桥主缆刚度有损伤和未损伤两种工况,运用拓展的增量谐波平衡法(EIHB)计算系统在内共振条件下的非线性振动.研究结果表明：单侧主缆刚度有损伤的悬索桥在外部简谐激励下发生1:1内共振,系统能量表现出明显的转移现象；竖向和扭转简谐激励下,有损伤的悬索桥较未损伤工况响应幅值有所减小,但出现了两个共振响应峰值,对激励频率更为敏感.数值结果与利用Runge-Kutta法计算得到的结果吻合一致,验证了EIHB法的准确性.

摘要:准确的气动伺服弹性分析模型对飞行器控制稳定性设计至关重要,本文提出了以飞行器地面伺服弹性试验数据为基准,采用遗传优化算法修正伺服弹性数学模型的方法,工程实际算例表明,该方法能够提高伺服弹性分析精度,可以为气动伺服弹性建模提供可靠基础.

摘要:对于结构抗震设计和研究,地震易损性分析中输入地震波组的选择至关重要,然而现有地震波选取方法对于地震波组的多样性和离散性未作考虑或不够明确,从而影响易损性分析结果的可靠性和意义.针对这个问题,文章提出一个新的选波策略,基于目标结构的简化模型在地震波组激励下的响应,通过改进的地震动强度指标以及信息熵概念来判断输入地震波组的多样性.建立了一个3跨连续梁桥的有限元模型作为数值算例,通过执行新提出的方法验证了简化模型响应的信息熵与实际有限元模型响应的信息熵之间的关系,初步证明了此策略基于输入地震动多样性的筛选能力,可以作为地震易损性中分析输入地震动选取的简便和可靠的依据.

摘要:针对铰接车辆后轴主动转向实现跟踪首轴轨迹的问题,本文提出一种基于多轴协同转向的补偿模糊PID控制方案.首先,根据各车轴具有同一转动中心的假设,利用扩展阿克曼转向原理确定了车轴的前馈控制转角；其次,依据首轴中心行驶轨迹,计算后轴的跟随偏差及变化率,并利用模糊PID控制理论,确定后轴的补偿控制转角,提高车辆的轨迹跟随控制性能；最后,在典型道路工况上,通过设置不同速度、道路附着系数及控制方案检验补偿模糊PID控制方案的轨迹跟随性能及鲁棒性.结果表明：在相同速度及道路附着系数下,相比于扩展阿克曼转向前馈控制及模糊PID控制方案,本文设计的补偿模糊PID控制进一步降低了轨迹跟随时各车体的横向偏差,并减小了车辆之间的横向铰接力；与PID控制相比,在不同速度及道路附着系数下,验证了补偿模糊PID控制具有一定的自适应性能.