摘要:弹性周期性结构中的拓扑界面态因其独特的传输特性和界面能量增强效果,已经引起了广泛关注和研究兴趣.这种特性为设计新型弹性波导和开发下一代信息技术中的量子器件提供了新思路,对经典波调控也具有重要价值.本文将系统介绍一维拓扑界面态在声子、弹性波系统中的研究进展.将以Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型为例,详细阐述与拓扑研究相关的概念,如能带反转、Zak相位等.较为深入的探讨一维拓扑界面态的设计思想及当前的研究进展.并总结了拓扑态本征频率的主动调控方式：多场耦合可重构和机械可重构.最后,探讨了拓扑界面态可能的未来发展方向,以期为相关研究提供有益的参考.

摘要:随着航天探索任务不断复杂,新型航天器往往携带大质量占比的液体燃料,同时大量柔性材料在航天器设计与制造中得到广泛应用,充液柔性航天器变得越来越普遍.目前航天工程中对于充液柔性航天器动力学与控制的研究仍限于柔性附件离散模型和液体晃动等效力学模型,溢出效应和液体大幅晃动难以处理,导致在轨控制的研究不够全面和深入.针对充液柔性航天器的复杂耦合特性分析问题,文中采用光滑粒子流体力学(SPH)法和分布参数法对充液柔性航天器进行了建模与分析.首先,采用SPH法对液体晃动进行建模,并推导了非惯性系下液体晃动作用力和力矩,增强了处理液体非线性晃动的能力；接着,采用哈密顿原理和分布参数法,平衡SPH法和航天器动力学模型间的计算步长,将液体晃动模型集成到柔性航天器刚-柔耦合模型中,建立了充液柔性航天器刚-柔-液耦合动力学模型.在该模型的基础上,设计了柔性附件对称振动和反对称振动两种工况进行数值仿真,对比刚-柔耦合模型,分析了两种工况下的刚-柔-液三者间耦合关系.仿真结果表明,液体晃动会吸收柔性附件的振动能量,激发刚体振荡,使得刚-柔耦合模型不再满足对称振动或反对称振动特性.

摘要:在高速铁路运行速度不断加快的同时,高速列车运行所产生的噪声污染问题日益凸显.本文立足于高速列车中低频噪声污染环境,基于穿孔结构理论及多孔材料,设计了一种在有限空间内针对中低频噪声控制的复合吸声结构,在221~2000 Hz频率范围内实现了有效吸声.同时基于统计能量法,以某高速动车组气动噪声激励产生的室内噪声进行仿真预测,结果表明：为列车铺设复合吸声结构是一项有效的降噪措施,能够在一定程度上降低高速列车内的噪声值,提升列车乘坐舒适性.

摘要:针对振动压路机在施工中产生的强烈振动对驾驶员舒适性的影响,建立了四自由度“振动压路机-路基”动力学模型,通过分析接地和跳振工况下的座椅振动情况发现座椅加速度响应超出规定舒适范围,因此引入了线性二次调节(LQR)控制策略,并通过粒子群算法对控制参数进行优化.结果表明,应用LQR控制后,接地工况下座椅加速度明显降低,达到舒适性要求；跳振工况虽然改善,但加速度仍高于“极不舒适”区间.经过粒子群优化后,接地和跳振工况的加速度幅值进一步减小,均符合操作舒适性标准,为振动压路机的减振系统设计和优化提供了理论依据.

摘要:双边控制系统常处于恶劣的工作环境中，设备磨损、老化等因素不可避免，当系统物理参数发生变化时原先所设计的控制器将不能有效地对系统进行控制.本文以二连杆双边控制系统为对象开展数据驱动动力学建模和自适应控制研究.首先利用系统输入输出数据和拉格朗日神经网络(LNN)分别建立主、从端系统数据驱动动力学模型，然后考虑数据驱动模型与系统真实结构之间不可避免的误差，基于数据驱动动力学模型设计了四通道自适应控制器，并利用Lyapunov稳定性理论证明了该闭环控制系统的稳定性.最后考虑主端受到不同操纵力和从端受到不同环境力的情况进行仿真研究，仿真结果表明所提出的控制器的稳定性和透明性，能够保证从端系统稳定地跟踪主端系统的运动，并能够在主端反映从端机械臂与外界环境间的作用力.

摘要:本文主要考虑加速度耦合态时滞反馈与自反馈信号对随机载荷下自参数动力吸振摆结构共振行为的作用机制.引进三阶尺度摄动方法对随机自参数动力吸振摆耦合系统的确定情形、随机情形共振响应以及振态模式稳定性临界判定指标进行分析,同步应用数值模拟技术分别从振幅-载荷确定性响应、随机载荷因子对振态时空轨迹的影响及振态随机矩响应等多层面分析评估与仿真测算系统主子振态关于记忆信号调制的共振规律.探寻确定性矩解随载荷强度变化特征,明确噪声强度因子基于相调制形成有界随机载荷引致系统相态轨迹的演化规律.此外,观察到振态随机矩保持了主子振态通过主内共振调制产生的现象;记忆反馈信号引起系统振态矩呈现周期性及稳性交替,系统振态敏感于耦合记忆反馈增益改变及耦合记忆性振态模式引起系统能量更迭.本文的探索方法与研究路径为记忆反馈信号调制自参数动力吸振摆随机工况下振态稳定性的设计模式发展了新思路.

摘要:围绕一种新型城市道路交通运输系统——虚拟轨道列车,以三车体六轴双铰接车辆为例,针对长大型车辆动力学性能提高的问题,综合考虑车间铰接力、车辆行驶偏差及横向稳定性,提出了一种车辆循迹控制方法.首先,使用模型预测控制(MPC)理论确定车轴A1A4和A6转向角,根据单点预瞄原理确定车轴A2转向角,基于扩展阿克曼转向原理确定车轴A3和A5轴转向角,实现车辆各轴协同转向和循迹运行.其次,结合车间运动约束关系,考虑速度条件和纵向铰接力优化,基于纵向铰接力闭环补偿PID确立各车轮驱动力矩,实现车辆纵向速度跟踪.最后,基于TruckSim/Simulink联合仿真,研究双移线和复合曲线工况下车辆动力学特性,结果表明：该控制方法不仅实现了良好的车辆循迹精度和横向稳定,还能显著减小车间铰接力,有效提高了长大型车辆动力学性能.

摘要:为了提高我国中小跨径桥梁挡块的抗震性能,保证桥梁在中小震下下部结构的稳定性,防止主梁在大震下由于挡块刚度的变化产生的落梁破坏或对下部结构的不利影响,基于“保险丝”理念和负泊松比拉胀和耗能特性设计出了一种新型抗震挡块.首先通过Midas Civil得出挡块刚度的设计值；然后运用Abaqus对挡块进行拟静力分析得到力-位移曲线,进而研究挡块的相关参数；最后将简化的力学模型应用到Opensees中,进行地震响应分析,从而验证挡块的抗震性能.通过增加内凹型蜂窝芯的胞体厚度,挡块强度逐渐增大,初始刚度也随之提高,耗能情况较优；实桥分析可得中小地震下挡块强度处于弹性或上升阶段,地震响应参数随之变大；在地震较大情况下挡块处于强度退化阶段,刚度降低,地震响应参数随之减小.因此,内凹型蜂窝芯型挡块能够实现“保险丝”性能,起到限位以及保护桥梁下部结构的作用,由于负泊松比拉胀特性,挡块破坏后也只需更换蜂窝芯.

摘要:风电作为可再生能源之一已经逐步成为我国达成“双碳”目标的重要支撑之一,而海上风电常面临着台风等极端风况的影响.本文开展了台风引起的水平风垂直风切变对风力机影响的数值模拟研究.分别建立了不考虑风切变影响的无风切变计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)模型以及考虑风切变的有风切变模型.计算结果表明:水平风在垂直风向上的切变不仅会使得尾流呈现出非对称性,同时也会使得风力机的尾流效应增强；风切变对风力机基底荷载影响明显,其导致了各方向的力和力矩均有不同程度的增大或减小.