摘要:研究非保守非完整系统的Herglotz型Noether定理及其逆定理. 首先,将Herglotz变分原理推广到非保守非完整系统,并基于该原理推导出系统的带乘子型运动微分方程. 其次,引入无限小变换,研究Herglotz作用量的不变性,提出并证明非保守非完整系统的Noether定理. 再次,研究了对称性逆问题,给出了Noether逆定理. 最后,以受非保守力的AppellHamel问题为例,介绍Herglotz型Noether定理的应用.

摘要:本文研究具有分段光滑特性的限幅型吸振器模型的稳定性与周期运动. 建立一类限幅型非光滑吸振器的动力学模型,探讨模型容许平衡点的存在性,通过Liénard-Chipart稳定性准则,分析容许平衡点的稳定性. 通过参数变换,将限幅型吸振器模型转化为具有两个切换流形的四维分段光滑系统. 通过计算系统首次积分,获得四维含参分段光滑动力系统在其未扰系统存在一族周期轨条件下的Melnikov函数. 探讨不同参数条件下系统周期轨的存在性及个数,并利用数值模拟方法给出其相图构型,验证理论结果的正确性. 研究结果表明不同的间隙参数影响系统周期轨个数及相对位置.

摘要:本文建立了索-梁结构的有限元模型,对斜拉桥线性和非线性振动问题进行研究.首先对结构进行模态分析,发现结构振动表现出全局模态,局部模态以及混合模态,且索梁两者之间固有频率相互影响,对低阶频率影响较大,对高阶频率影响较小.其次,应用有限元软件对索-梁结构的自由振动和强迫振动进行仿真研究.结果表明：整个自由振动过程中频率有先增大后减小的趋势,且最终小于真实频率；在强迫振动中,观察到了丰富的非线性振动现象,包括索的亚谐波共振和内共振,与以往的实验和理论研究结果定性上得到验证；为斜拉桥全桥非线性动力学分析提供参考.

摘要:本文对具有环状运动约束的悬臂输流管道的空间弯曲振动进行研究,目的在于考察约束刚度系数、约束放置位置对管道的两类周期运动(包括平面周期运动和空间周期运动)及其稳定性的影响规律.首先,在已有文献的基础上,将运动约束对管道的作用模拟成非线性立方弹簧模,得出振动方程.其次,运用Galerkin方法将振动方程离散成常微分方程组,结合基于中心流形—范式理论的投影法与平均法,给出了决定系统定性动力学性质的相关系数(包括临界特征值随流速的变化率及非线性共振项),取模态截断数为6,在几组约束刚度值和约束位置处计算了上述系数,据此考察了运动约束对管道的周期运动的影响,总结出了如下结论：在约束位置取定时增加约束刚度,或在约束刚度取定时增大约束位置至管的固定端的距离,均会使得管道的稳定平面周期运动对应的质量比区间减小,稳定空间周期运动对应的质量比区间增大；约束位置距管的固定端越远,约束刚度的变化对管道动力学行为的影响越明显.最后,对上述通过投影法和平均法得出的结论,本文在特定的质量比处数值求解了原振动方程的6模态Galerkin离散化方程,绘制了位形图、相图和Poincaré映射图,计算了频率,从而验证了相关的分析.

摘要:航天器轨降过程中的姿态估计是载人航天领域中的重要一环.随着近些年测站精度的提高,任务要求的增加,且研究表明姿态会影响航天器轨降过程中受到的气动力,进而对轨道产生影响,因此发展高精度姿轨耦合预报对航天器状态实时测控至关重要.本文以“天宫一号”航天器轨降过程中姿轨耦合沿弹道联合预报为背景,研究线性多步法积分误差对大型航天器姿轨预报精度的影响.具体包括Adams-Bashforth法、Adams-Moulton法、预估校正法等,为大型航天器轨降过程中的姿轨耦合预报以及落点预报提供数据参考.

摘要:为探究系留气球在近地面工作时缆绳系统以及整体动力学响应特性,提出了一种系留气球-缆绳复杂系统动力学建模方法.通过将系留缆绳离散为若干圆柱型刚体,并以轴套力进行连接,描述系留缆绳的柔性多体特性,对系留气球系统在稳态风环境、风廓线环境以及阵风环境下进行了系统动力学建模与仿真.开展了系留气球系统结构以及环境参数对系留气球运动姿态的影响量化分析.研究结果表明,600米高度的系留气球在相同外部载荷下,系留缆绳分段数为320段时,系统的运动响应特性较为理想.

摘要:针对目前飞行器刚性耦合系数矩阵算法中按照单元节点规律排列的质量矩阵数据处理难度大,运算维度高的问题,本文提出一种非离散化方法的刚性耦合系数矩阵优化算法,利用在三维模型中可以直接获取的柔性部件质量特性,替代高维度的质量矩阵参与计算,避免了模型离散化误差,在简化刚性耦合系数计算流程的同时,具有提高计算结果准确度的效果,增强了工程设计中的便利性.

摘要:转向架蛇行运动稳定性直接决定高速列车能否安全和平稳运行,采用主动悬挂技术是提高稳定性的有效途径,但目前针对采用主动控制后的转向架蛇行运动Hopf分岔机理和稳定性演变规律的研究还十分缺乏.本文基于高速列车转向架摇头反馈控制下的蛇行运动Hopf分岔特性展开研究.建立包含转向架横移、摇头和车体横移的三自由度简化模型,采用作动器替代现有的抗蛇行减振器提供转向架摇头控制力矩.分别选取转向架摇头角位移和角速度作为状态反馈量,设计线性反馈控制器,并通过Matcont仿真环境实现Hopf 分岔和极限环计算.研究表明：对比被动悬挂的分岔特性,转向架摇头角位移和角速度两种主动控制方式均能延后蛇行运动Hopf分岔点,即提高系统线性临界速度；摇头角速度控制能降低蛇行运动频率和分岔后极限环幅值；摇头角位移控制会增大蛇行运动频率,而极限环幅值无明显改变.因此,通过引入转向架摇头控制并选取合适控制增益,能够有效提高高速转向架蛇行运动稳定性.

摘要:针对虚拟轨道列车垂向振动问题,基于轴距预瞄原理设计了一种列车主动悬架控制策略.首先,考虑线性滤波白噪声路面不平度激励,建立了列车—路面耦合振动模型；其次,结合列车轴距预瞄信息,利用线性二次型高斯(Linear Quadratic Gaussian,LQG)控制理论设计了列车主动悬架LQG控制器,并基于自适应粒子群算法(Adaptive Particle Swarm Optimization,APSO)对控制器的权重系数进行优化；最后,研究了列车在随机路面和脉冲路面激励作用下的垂向振动特性.仿真结果表明,本文所设计的列车主动悬架控制策略能明显降低列车在随机路面和脉冲路面激励作用下各节车体的垂向振动,且针对不同等级路面和车速工况,均有良好的鲁棒性,有效提高了虚拟轨道列车的乘坐舒适性.

摘要:以某型挖掘机为研究对象,建立其工作装置刚柔耦合动力学模型,基于实测油缸位移数据驱动该模型,得到其主要性能参数和典型工况危险部位应力.根据强度理论、动力学仿真结果和工程经验,分析挖掘机动臂和斗杆的易开裂部位,得到典型焊缝高危点,并通过实测应力应变数据进行验证.以刚柔耦合动力学仿真所得的铰点载荷作为输入,利用nCode疲劳分析软件仿真预测挖掘机动臂和斗杆的疲劳寿命.结果表明,实测数据驱动的刚柔耦合动力学仿真可以准确获取挖掘机实际挖掘过程的动力学特性,基于该仿真模型提取铰点载荷并用于预测疲劳寿命的方法切实可行.

摘要:本文以某风电运维母船为研究对象,通过统计能量分析法,对某风电运维母船舱室噪声进行预报并提出噪声与振动控制措施.首先,根据船舶结构特征,将船舶模型划分为若干个子系统,依次构建子系统并创建子系统之间连接,设置材料参数和吸声系数,构建了全船声学分析模型；其次,依据相关文献的经验公式估算各类噪声源,对航行工况和风场工况的重要舱室(轮机舱、推进舱、会议室、休息区、A甲板舱室、B甲板舱室、C甲板舱室和船长室)进行噪声预报,并根据MSC.337（91）号决议判断目标舱室噪声超标情况,其中,风场工况中主甲板的会议室噪声略有超标,噪声值为62.3dB(A),其余目标舱室的噪声均在限值范围内；同时,从目标舱室频谱图可以看出,噪声声压级随频率的升高先增大后减小,声压级峰值主要集中在1000Hz的中频范围；最后,通过噪声传递路径分析可知,船舶声源经过同层传播进而向上传播对会议室产生影响,噪声主要从底部和右侧传播至会议室,造成会议室噪声超标.对目标舱室会议室敷设吸声材料进一步实现降噪处理,在敷设玻璃棉和橡胶组成的吸声材料后,噪声值从原先的62.3dB(A)降至53dB(A),噪声值降至限值以下.

摘要: