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    2020,18(6):1-31, DOI: 10.6052/1672-6553-2020-051
    摘要:
    基底神经节是大脑深部一系列神经功能核团的总称,主要与周围的大脑皮层、丘脑、小脑和脑干相连.基底神经节的主要功能是参与运动调节和随意运动控制,特别是行为的决策确定和动作选择.本文主要介绍基于基底神经节机理的行为决策确定模型,重点综述决策确定和动作选择的理论模型进展.首先介绍了基底神经节的解剖结构,即输入核、输出核、多巴胺系统和中继核,进而描述了基底神经节的功能连接(直接通路、间接通路和超直接通路),然后基于基底神经节的多个皮质-BG回路之间的相互作用,概述了决策模型在运动和行为选择等方面的理论模型,主要有Gurney的选择-控制模型、Humphries的神经元群模型、Frank的认知决策模型、Wang的选择决策模型和Rabinovich相空间动力学选择模型等.最后讨论了这些理论决策模型和大脑疾病(帕金森病)的相互关系等.
    2020,18(6):32-37, DOI: 10.6052/1672-6553-2020-042
    摘要:
    考虑了一个几何非线性干摩擦振子.介绍了如何利用事件驱动方法模拟该类具有不连续矢量场的Filippov系统,所介绍的算法是基于Filippov方法的扩展,从而可以精确地检测出滑动运动区域的入口和出口.用了两种不同的Poincaré截面,表示了随参数变化,不同类型含滑动过程的周期运动之间的转化过程,研究了不同类型的滑动分岔和周期倍化分岔,并发现了在倍化过程中多滑动段的存在.
    2020,18(6):38-48, DOI: 10.6052/1672-6553-2020-040
    摘要:
    主要研究了谐和与高斯白噪声共同作用下二自由度系统的随机稳定性问题.首先,通过扩维的方式将非自治系统转化为自治系统.其次,利用摄动法和双傅里叶级数展开的方法求得了系统的矩Lyapunov指数与最大Lyapunov指数的近似解析结果,并和利用Monte Carlo仿真得到的数值结果进行了比较验证.最后,通过对系统矩Lyapunov指数和最大Lyapunov指数解析结果的研究分析,分别讨论了次谐共振和组合共振对系统随机稳定性的影响.
    2020,18(6):49-56, DOI: 10.6052/1672-6555-2020-049
    摘要:
    对圆柱绕流的涡激振动过程进行了数值模拟,研究了单、双自由度下涡激振动的力学特性、振幅特性、频谱特性,探讨了单、双自由度的适用条件.结果表明,单自由度条件下,随着约化速度的增加,阻力系数时均值先增大后减小,升力系数幅值先增大后减小再增大,且进入和离开“锁定”区间时二者均会产生波动.双自由度条件下,横向与流向无量纲振幅均随雷诺数的增大先增大后减小.低质量比时,流向振动的影响不可忽略,而高质量比时,可忽略流向振动的影响.
    2020,18(6):57-66, DOI: 10.6052/1672-6555-2020-034
    摘要:
    本文研究盘式制动系统模态特性,通过实验测试和有限元分析得到制动盘自由和耦合振动模态,验证对称结构振动的正弦和余弦模态假设,提供环形梁简化模型的分析依据,比较摩擦块与制动盘耦合振动和制动盘自由振动的异同.动态测试得到耦合系统的位移响应.
    2020,18(6):67-76, DOI: 10.6052/1672-6553-2020-080
    摘要:
    超声速飞行器外表具有大量的蒙皮壁板结构,其在巡航过程中会受到气动、热、声及机械等载荷的联合作用.本文针对超声速气流中的复合材料壁板结构,基于一阶剪切变形理论(First-Order Shear Deformation Theory,FSDT)和超声速活塞理论,推导得到了复合材料壁板的气热弹动力学的能量泛函,并运用Hamilton原理变分求得系统的控制方程,利用牛顿迭代法结合Newmark法,求解获得了壁板的临界颤振动压和时域动力学响应.通过变参数计算,分析了不同参数对于壁板动力学响应的影响.最后,应用非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)对复合材料壁板的动力学响应进行颤振控制,结果表明,NES可以有效降低壁板的颤振极限环振幅,从而极大提高超声速飞行器的可靠性和寿命.
    2020,18(6):77-83, DOI: 10.6052/1672-6555-2020-046
    摘要:
    提出了基于测试数据来识别尾传动轴系非线性刚度参数的方法.首先,对尾传动轴系进行低幅值激励下的模态测试,并建立尾传动轴系的简化模型,与试验结果对比验证模型的准确性.然后,对尾传动轴系开展不同激励水平下的步进正弦扫频测试,基于测试频响函数得到固有频率随位移幅值的变化关系.对建立的尾传动轴系简化模型进行有限元迭代计算,可以识别出固有频率随等效刚度的变化关系.最终建立起尾传动轴系等效刚度与位移幅值的关系,识别出尾传动轴系的非线性刚度参数.
    2020,18(6):84-89, DOI: 10.6052/1672-6553-2020-047
    摘要:
    Z型变截面折叠机翼作为一种可变体机翼结构,不同的折叠角对机翼稳定性有着重要的影响,因此研究不同折叠角度下的特性参数对机翼动态稳定性有着重要的意义.本文首先设计加工了Z型变截面可折叠机翼结构的实验模型,通过建立与实验模型相匹配的有限元模型,仿真得到不同折叠角度下机翼的前5阶固有频率和振型,针对不同折叠角度下机翼的固有特性,通过扫频实验得到机翼前5阶固有频率和模态振型,以及横向外激励作用下三段翼的频响曲线,对比分析有限元仿真与实验结果,验证结果的可靠性,这将对机翼结构设计以及特性参数的选取提供参考依据.
    2020,18(6):90-100, DOI: 10.6052/1672-6553-2020-087
    摘要:
    吸尘盘作为洗扫车的关键组成部件,降低吸尘盘的气动噪声可极大提升产品性能.基于FLUENT软件和FW-H声比拟模型,对吸尘盘的气动噪声强度进行了计算,设计了一种带有肩部结构和倾斜壁面的新型吸尘盘结构,重点研究了肩部夹角和上壁面倾角对吸尘盘气动噪声产生的综合影响,基于MATLAB软件,采用多项式拟合方法分别建立了两参数与吸尘盘全压以及总声压级之间的函数关系,并结合多目标优化遗传算法对目标函数进行了优化分析.数值结果表明:肩部夹角对气动噪声的影响较为显著,在0°~20°范围内,夹角每增加1°,噪声可以降低0.4dB;合理地增大肩部夹角,可以在降低能量损失的同时有效降低吸尘盘的气动噪声,最大降幅为6.2dB.
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    2015,13(5):361-366, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-064
    [摘要] (481) [HTML] (0) [PDF 826.19 K] (3140)
    摘要:
    动力学和控制系统中往往包含有不确定性参数,为此提出了一种基于随机响应面的不确定性参数灵敏度分析方法,以量化参数不确定性对响应变异性的影响.文中首先利用随机响应面建立不确定性参数和响应之间的表达式,然后通过求偏导方式推导参数的灵敏度系数,该系数综合反映了参数均值和标准差的影响.最后通过一根包含几何、材料不确定参数的数值梁来验证所提出方法,并与方差分析法结果进行了比较.
    2014,12(3):193-200, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-046
    [摘要] (1900) [HTML] (0) [PDF 748.46 K] (3082)
    摘要:
    航天器对恶劣动力学环境的适应能力直接关系到整个航天飞行任务的成败,振动试验控制技术是动力学环境试验的关键环节.本文分析了近年来国内外航天器振动试验设备和振动控制算法的研发动态、基本原理和关键技术达到的水平.提出了跟踪研究的基本思路,途径及建议.
    2014,12(1):18-23, DOI: 10.6052/1672-6553-2013-068
    [摘要] (1926) [HTML] (0) [PDF 1.13 M] (3065)
    摘要:
    以单晶悬臂梁压电发电装置为研究对象,在考虑压电材料非线性的情况下,利用广义Hamilton原理、Rayleigh-Ritz法、Euler-Bernoulli梁理论及压电元件恒定电场假设建立了悬臂梁压电发电装置的分布式机电耦合模型,通过数值计算分析谐振频率附近解的特性与系统参数及初始条件的关系,揭示了压电材料非线性、外激励参数对系统响应的影响规律,并通过实验验证了解析解的正确性.结果表明,压电材料的非线性特性会导致近似解的共振峰向左偏移,呈现软特性的非线性特征;当激励频率变化时,系统响应存在多解、跳跃等现象,主共振解的真正实现与初始条件的选取有关.
    2017,15(5):385-405, DOI: 10.6052/1672-6553-2017-039
    [摘要] (997) [HTML] (0) [PDF 1.91 M] (2889)
    摘要:
    首先回顾多体系统动力学的学科发展和学术交流情况,然后系统概述了多柔体系统动力学方程数值算法、多柔体系统接触/碰撞动力学与柔性空间结构展开动力学三个方面的研究进展及值得关注的若干问题,最后给出了开展多柔体系统动力学研究的若干建议.
    2014,12(3):243-247, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-054
    [摘要] (1657) [HTML] (0) [PDF 1.07 M] (2852)
    摘要:
    随机振动试验中存在的加速度功率谱密度带外超差问题对普遍采用的随机振动试验非常重要,本文分析了功率谱密度带外超差出现的原因、征兆、对试验产生的影响以及采取的解决措施,并且分析了常用随机振动试验和振动试验计量检定标准中对功率谱密度带外超差的规范要求.
    2014,12(3):269-273, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-043
    [摘要] (2291) [HTML] (0) [PDF 336.30 K] (2733)
    摘要:
    针对工程中需要从火箭结构系统的整体模态中识别纵向模态,根据模态有效质量理论,提出了一种识别火箭结构系统纵向模态的自动辨识方法.以具有集中质量系统的振动特性作为算例,通过有限元软件,建立了具有集中质量系统的梁模型,利用自动辨识的方法,自动辨识出系统的纵向模态,并与应用模态分析法所计算的系统模态信息相比较,这种自动辨识方法不仅能准确的辨识出振动系统的纵向模态, 而且还具有自动高效的识别特点.为准确快速建立液体火箭POGO振动系统的动力学模型等工程系统的模型提供理论依据.
    2014,12(3):225-229, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-051
    [摘要] (1433) [HTML] (0) [PDF 1.38 M] (2651)
    摘要:
    基于ANSYS软件和CFX软件的双向隐式交错迭代法对超空泡射弹尾拍运动过程中的流固耦合响应进行了研究,结构响应仿真采用有限元法、流场仿真采用分相流模型和SST湍流模型,重点比较分析了流固耦合作用对射弹运动姿态和流体动力的影响,给出了尾拍过程中弹体应力的变化规律.
    2012,10(1):21-26, DOI:
    [摘要] (403) [HTML] (0) [PDF 567.09 K] (2584)
    摘要:
    建立连续绳系卫星系统的离散的可变自由度有限维动力学模型,描述其长时间空间大范围运动.绳系卫星系统为复杂的非线性动力学系统.考虑了系绳的黏弹性、分布质量和空间位形,使得建立的改进珠式模型能够细致地描述系绳的纵横向振动.根据绳索只能受拉而不能抗压的特性引入了系绳单元的松弛模型,准确反映系绳真实受力情况.研究了系统自由度改变的实现方法,通过数值积分计算得到了绳系卫星系统释放、收拢和保持阶段的长时间历程的动力学响应,计算结果是收敛的.仿真结果印证了稳定平衡位置在绳系系统动力学中的重要特性.
    2008,6(4):301-306, DOI:
    摘要:
    研究了一阶时滞微分方程的状态反馈P控制、PI控制问题,目的是确定反馈增益的范围使得系统的平衡态是渐近稳定的. 对P控制状态反馈控制模型,利用Lambert W函数的主分支给出了确定反馈增益的显式判据以及系统的最优反馈增益; 在PI状态反馈控制模型中,运用稳定性切换原理并结合D-划分法确定了在反馈增益平面上系统的稳定性区域,并利用Lambert W函数采用数值方法给出了系统的最优增益曲线. 和现有方法相比较,本文方法更直观、 计算更简单.
    2016,14(2):97-108, DOI: 10.6052/1672-6553-2015-009
    [摘要] (1197) [HTML] (0) [PDF 1.87 M] (2179)
    摘要:
    本文结合多智能体系统控制理论与技术的研究现状,以地面无人系统为控制对象,对理论及其技术发展作了详细概述.从多智能体的行为协同控制和任务协同控制两个侧面讨论了相关的理论及应用问题,并指出当前协同控制研究中存在的一些问题以及今后的发展方向.地面无人系统的协同控制对于有效提升社会及军事效益,最大限度地发挥地面任务执行的效能具有重要意义.
    2013,11(4):357-362, DOI: 10.6052/1672-6553-2013-041
    [摘要] (516) [HTML] (0) [PDF 350.50 K] (2148)
    摘要:
    目前汽车发动机动力总成悬置系统设计的主要任务是选择悬置元件的刚度、位置和角度,使悬置系统自由振动模态频率避开发动机怠速激励力频率与车身自振频率,并尽量提高各模态振型的解耦程度,从而提高悬置系统隔振效果.悬置系统按预定频率严格解耦设计是使设计出的悬置系统模态频率完全等于按汽车设计频率规划预定的频率,并使各模态的振型严格解耦,即各向振动能量的解耦度等于1.本文从悬置系统的自由振动方程出发给出了对悬置系统按预定频率严格解耦设计的方程组,可以利用广义逆矩阵的理论求该方程组的解,亦可通过方程组构造函数进而求出该方程组的解,从而提供比当前的悬置系统模态优化设计更为简便高效的优化设计方法.相应的算例验证了本文提出的按预定频率严格解耦设计方程和求解方法的正确性.
    2013,11(1):12-19, DOI: 10.6052/1672-6553-2013-003
    [摘要] (1329) [HTML] (0) [PDF 530.95 K] (2131)
    摘要:
    航空发动机整机振动历来是发动机研发设计中不可忽视的重要部分,而机匣作为发动机的骨架,它的振动直接反映了发动机整机振动的水平.本文分析了航空发动机机匣动力学问题及故障分类,综述了机匣动力学的国内外发展现状与趋势、问题及解决的办法,并阐述了航空发动机机匣包容性问题的发展现状,最后提出了适合我国航空发动机技术水平的机匣发展设想.
    2016,14(3):247-252, DOI: 10.6052/1672-6553-2015-052
    [摘要] (1091) [HTML] (0) [PDF 2.18 M] (2090)
    摘要:
    轮胎作为车辆与路面接触的唯一载体,其力学特性是车辆动力学响应分析和控制的重要基础.目前仿真研究中所使用的轮胎模型多为稳态模型,不能精确地描述轮胎的动态特性.因此,将动态轮胎模型应用于车辆动力学仿真软件中,对于整车动力学仿真和研究具有重要的作用.多体动力学软件Adams中自带的轮胎摩擦模型为静态模型,它将摩擦系数视为一个静态值,而实际轮胎与路面之间的摩擦是动态变化的,应为相对速度和位移的动态函数,所以本文以基于LuGre动态轮胎模型,应用Matlab/Simulink软件构建动态轮胎模块,通过接口与Adams/Car连接,进行整车模型与Simulink轮胎模型的同步联合仿真,实现轮胎与路面动态接触的历程的模拟,提高车辆系统仿真的精度.〖HJ1〗〖HJ〗
    2014,12(3):253-258, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-056
    [摘要] (1376) [HTML] (0) [PDF 1.00 M] (2071)
    摘要:
    为研究权衡结构刚度与低阶振动频率的飞行器升力面最优结构设计,提出两种多目标拓扑优化方案(约束法、结合约束法与评价函数法).基于变密度方法,在约束法方案中将多目标优化转化为设定参考点位移约束和低阶振动频率约束下,求解结构质量最小化的优化问题.在结合约束法与评价函数法方案中,定义组合柔度指数为评价函数(结构柔度与振动频率的函数),将多目标优化转化为设定低阶振动频率约束和体积分数约束下,求解结构最小组合柔度指数的优化问题.结果表明两种方案的优化结果具有一定的相似性,各有所长.优化设计不仅减轻了升力面结构重量,而且提高了结构的一、二阶振动频率.
    2014,12(1):36-43, DOI: 10.6052/1672-6553-2013-110
    [摘要] (1121) [HTML] (0) [PDF 2.22 M] (2067)
    摘要:
    利用有限元方法建立了航空发动机双转子系统耦合非线性动力学模型,采用MATLAB计算了系统的临界转速和振型;研究了双转子结构的稳态不平衡响应,给出了双转子-机匣系统在不同转速下的运动规律,为工程中双转子系统的设计提供了一定的理论支持.
    2014,12(2):183-187, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-025
    [摘要] (850) [HTML] (0) [PDF 811.52 K] (2057)
    摘要:
    永磁同步电机由于谐波少、转矩的精度高,常用于伺服系统和高性能的调速系统.为研究需要,对其物理模型进行简化,建立了电机的数学模型及其基本方程.本文采用使直轴电流id=0方法进行研究,得到了基于转子磁场定向矢量控制下的电机电磁转矩方程.在Matlab/Simulink搭建整个系统仿真模型、转速和电流控制模块,并对系统进行仿真.仿真结果表明所得波形符合理论分析,系统响应快、超调量小,系统运行稳定,具有良好的动、静态特性.该方法采用易扩展的模块化设计,可在线修改和观察所有参数以及参数变化对系统控制效果的影响,从而能方便地验证各种控制策略,并据此选出高效的快速设计方案,缩短了研制周期,对系统设计和调试起到了很大的作用.
    2014,12(3):283-288, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-061
    [摘要] (1817) [HTML] (0) [PDF 479.50 K] (1993)
    摘要:
    针对大展弦比机翼水平弯曲模态参与耦合颤振问题,首先用考虑几何非线性的颤振分析方法研究了某大展弦比机翼的颤振特性,结果表明水平一弯模态参与耦合降低了机翼传统模式的线性颤振速度;然后研究了复合材料的铺层主刚度方向角对机翼非线性振动特性和颤振特性的影响规律,提出了大展弦比机翼非线性颤振剪裁设计的新方法.结果表明主刚度方向角的变化主要引起了水平一弯模态振型的改变,一般表现为主刚度方向角从机翼后梁向后缘偏转,该阶模态的相对扭转振型节线位置向前缘移动;反之,该节线位置后移.进一步非线性颤振分析,发现水平一弯模态振型的变化引起了该阶模态参与耦合颤振速度的明显改变,主要表现为该颤振型的颤振速度随该阶模态的相对扭转振型节线位置前移量的增加而增大.通过两个算例验证了结论的正确性.
    2014,12(3):205-209, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-059
    [摘要] (1491) [HTML] (0) [PDF 467.15 K] (1967)
    摘要:
    研究了空间结构振动抑制的被动非线性消振方法.提出了适用于空间环境的非线性消振器结构及动力学模型,该结构通过引入磁力实现空间环境下航天器结构的振动抑制. 然后,从理论上建立了含有非线性消振器的空间悬臂梁结构动力学模型,并通过Galerkin截断及数值分析方法分析了瞬态激励下非线性消振器对空间悬臂梁结构的被动振动抑制效果.仿真结果表明,该被动非线性消振器对系统的能量耗散率可以达到92%,可以实现非常好的振动抑制效果,能够适应空间环境,并提高航天系统的可靠性.
    2014,12(3):201-204, DOI: 10.6052/1672-6553-2014-048
    [摘要] (1575) [HTML] (0) [PDF 296.79 K] (1927)
    摘要:
    在飞机结构设计中,非线性因素不可避免.本文以高超音速流下的,在俯仰自由度上含有立方非线性刚度的二元机翼为研究对象,采用平均法及颤振理论研究了超高速飞机机翼的非线性动力学行为,并通过数值计算验证了理论计算的正确性,给出了对比分析结果.
    2014,12(1):62-66, DOI: 10.6052/1672-6553-2013-097
    [摘要] (801) [HTML] (0) [PDF 832.87 K] (1924)
    摘要:
    提出用样条有限点法分析拱的自振频率,采用3次B样条函数的线性组合作为位移振型函数,以曲杆变形理论为基础,根据Hamilton原理建立了考虑恒载效应影响时拱的振动频率方程.计算分析了恒载效应对拱结构自振频率的影响.结果表明恒载效应会使拱结构自振频率减小;影响大小与结构自身刚度有关;拱结构截面刚度一定时,拱矢跨比、径厚比越大,恒载效应对自振频率的影响越大.

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