检索结果-内蒙古大学图书馆

应用数学和力学 2022年第2期43卷 166-175页

作者：张博史天姿张贻林孙东生袁从敏丁虎陈立群长安大学理学院西安710064 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 台山核电合营有限公司广东台山529228

基于Lagrange原理和假设模态法建立了旋转输液管的动力学模型.通过降阶升维的方法求解系统的特征值问题,并分析了旋转输液管自由振动特性.得到了不同端部集中质量和转速下,系统特征值随流速升高的演变轨迹.揭示了临界流速随系统参数的... 详细信息

基于Lagrange原理和假设模态法建立了旋转输液管的动力学模型.通过降阶升维的方法求解系统的特征值问题,并分析了旋转输液管自由振动特性.得到了不同端部集中质量和转速下,系统特征值随流速升高的演变轨迹.揭示了临界流速随系统参数的变化规律.研究发现,内部流体的流动对旋转输液管动力学特性存在显著影响.在某些参数组合下,系统低阶模态能够形成不同形式的内共振关系.预示了旋转输液管模型蕴含丰富的动力学现象.

关键词：旋转输液管自由振动假设模态法 Lagrange方程

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横纵向位移激励下变长度梁的动力学分析

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机械设计与制造 2023年第7期389卷 12-16,21页

作者：刘冠男胡振东同济大学航空航天与力学学院上海200092

关于变长度梁的研究,主要集中在横向自由振动及稳定性分析,有关水平及竖直两个输入方向的抗震研究却不够充分,常用的抗震设计方法没有充分考虑结构时变性对振动产生的影响。以实际工程中的变长度操作杆为算例,运用广义Hamilton原理建立... 详细信息

关于变长度梁的研究,主要集中在横向自由振动及稳定性分析,有关水平及竖直两个输入方向的抗震研究却不够充分,常用的抗震设计方法没有充分考虑结构时变性对振动产生的影响。以实际工程中的变长度操作杆为算例,运用广义Hamilton原理建立横纵向地震激励下变长度梁的动力学方程,运用假设模态法与修正后的Galerkin法进行空间离散求解,通过数值仿真方法求解不同轴向运动下变长度梁在简谐波与地震波作用下的振动响应。根据计算结果,讨论了不同轴向运动所引发的梁长变化对变长度梁的振动影响规律。对比相同长度范围内变长度梁与固定梁在地震激励下的末端最大位移,前者在收缩时的结果大于后者。说明了在对变长度梁等时变结构进行抗震分析时,考虑结构时变性影响的必要性。该建模计算方法可为类似结构的抗震分析与设计提供参考。

关键词：变长度梁 Hamilton原理假设模态法位移激励地震响应轴向运动

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柔性关节柔性连杆机械臂的动力学建模

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动力学与控制学报 2022年第3期20卷 25-39页

作者：张晓宇刘晓峰蔡国平刘传凯上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 北京航天飞行控制中心北京100094

柔性关节柔性连杆机械臂是典型的非线性、强耦合、欠驱动系统,其控制难度高.对于这类系统,选择合适的动力学模型进行控制器设计对于提高控制性能是非常有帮助的.为此,研究了具有柔性关节柔性连杆机械臂的动力学建模问题,并提出了一种改... 详细信息

柔性关节柔性连杆机械臂是典型的非线性、强耦合、欠驱动系统,其控制难度高.对于这类系统,选择合适的动力学模型进行控制器设计对于提高控制性能是非常有帮助的.为此,研究了具有柔性关节柔性连杆机械臂的动力学建模问题,并提出了一种改进的建模方法.在该方法中,连接柔性连杆的柔性关节首先被简化为刚性关节和柔性连杆的弹性约束边界.然后,根据结构动力学理论、哈密顿原理和假设模态法建立系统的刚柔耦合动力学方程.相较于将柔性关节简化为刚性关节和扭簧的传统处理方式,所采用的简化方式一方面可以降低系统的自由度,另一方面可以得到更适合控制器设计的动力学模型.最后,通过数值仿真验证了本文方法的有效性和优势.

关键词：柔性关节柔性连杆机械臂动力学模型哈密顿原理假设模态法振动抑制

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带内埋质量超声速悬臂板的颤振特性

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沈阳航空航天大学学报 2024年第2期41卷 1-13页

作者：祁武超俞浩洋田素梅刘宏亮沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室沈阳110136

为提高具有内埋质量升力面的颤振速度,将其简化为带集中质量的矩形悬臂板。基于假设模态法和一阶活塞理论得到颤振模型,进而考察其颤振特性。首先,基于Kirchhoff薄板理论建立矩形悬臂板的结构动力学模型,并利用假设模态法得到带内埋质... 详细信息

为提高具有内埋质量升力面的颤振速度,将其简化为带集中质量的矩形悬臂板。基于假设模态法和一阶活塞理论得到颤振模型,进而考察其颤振特性。首先,基于Kirchhoff薄板理论建立矩形悬臂板的结构动力学模型,并利用假设模态法得到带内埋质量时的模态属性。其次,引入一阶活塞理论近似求解在超声速条件下的模态气动力,代入结构动力学模型得到颤振方程的时域表达。最后,通过引入指数形式的模态位移将颤振方程变换至频域并通过p-k法求解颤振速度和颤振频率。通过改变内埋件的位置、质量和数目等参数,得到其对超声速悬臂板颤振特性的影响规律。研究结果表明,在悬臂板前缘靠近翼梢区域内埋小质量物体可有效提高升力面的颤振速度,而在翼根附近,颤振速度对内埋质量的变化不敏感。

关键词：颤振内埋质量活塞理论假设模态法超声速悬臂板

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直升机传动系统传动轴故障诊断方法研究

直升机传动系统传动轴故障诊断方法研究

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作者：陆宇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

直升机作为常见的航空器,由于其具有空中悬停、垂直起降等优势,被广泛应用于国防事业与国民经济之中。传动系统是直升机的重要组成部分,作为直升机的三大重要部件之一,其安全裕度最小,因此针对传动系统的可靠性研究至关重要。基于这样... 详细信息

直升机作为常见的航空器,由于其具有空中悬停、垂直起降等优势,被广泛应用于国防事业与国民经济之中。传动系统是直升机的重要组成部分,作为直升机的三大重要部件之一,其安全裕度最小,因此针对传动系统的可靠性研究至关重要。基于这样的研究背景,本文主要探究传动轴轴系不对中故障的动力学特性,并以此为出发点,基于振动响应信号使用神经网络对于结构的损伤特征进行识别,并通过地面实验验证方法的可靠性。首先,本文建立了不对中传动轴动力学简化模型,将其转化为偏心旋转薄壁圆柱壳模型。基于Flugge非线性壳体理论,考虑旋转产生的离心力、科里奥利力和偏心状态下初始应力的影响,利用Hamilton变分原理推导了偏心旋转薄壁圆柱壳的振动微分方程。由于传统的假设模态法无法求解旋转圆柱壳的行波振动问题,首次提出了一种拓展假设模态函数方法解决此问题,并揭示了旋转圆柱壳行波解的产生机理。同时应用有限元方法对不同边界条件下的旋转圆柱壳振动特性进行分析。通过与文献结果进行对比,验证了所建立的模型、求解方法以及计算程序的正确性。针对于偏心旋转薄壁圆柱壳的动力学特性,本文研究了长径比、厚径比、转速与边界条件对圆柱壳固有频率的影响。通过绘制不同偏心率状态下的结构模态振型,分析了偏心率对固有频率和振型的影响,发现偏轴引起的结构失谐会产生模态局域化与频率交换现象。在此基础之上,通过对偏心状态下的圆柱壳特征向量进行分析,阐明了偏心产生的局域化模态是由不同比重的均匀模态叠加形成。通过对结构进行分块研究,解释了模态变形分布的成因。基于模态局域化现象,研究了偏心圆柱壳的振动响应,将其作为故障诊断的依据之一。最后,建立起一套基于BP-LM神经网络的传动轴故障诊断程序。通过仿真分别获取了六种不同故障下传动轴壳体上一点的时域响应,对原始信号进行预处理以及特征提取获得输入样本。引入BP-LM神经网络算法,对输入样本进行训练,获得故障诊断模型。之后进行地面试验,获取了三种常见故障简化传动轴壳体上一点的实测时域响应数据,通过构建神经网络训练模型,实现了对实测故障的识别,验证了本文提出方法的正确性。

关键词：偏心旋转薄壁圆柱壳传动系统模态局域化故障诊断假设模态法

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等强度梁弯曲特性分析

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洛阳理工学院学报（自然科学版） 2023年第2期33卷 14-19页

作者：王展李亮王龙王少成朱奕帆张颖安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001

等强度梁在工程上应用广泛,探讨其振动特性具有重要意义。由于等强度梁的变截面特性,无法求解振动频率和模态的精确解。采用假设模态法、有限元仿真和实验测试的方法,求解了等强度悬臂梁弯曲振动特性,并对3种方法和结果进行了对比,研究... 详细信息

等强度梁在工程上应用广泛,探讨其振动特性具有重要意义。由于等强度梁的变截面特性,无法求解振动频率和模态的精确解。采用假设模态法、有限元仿真和实验测试的方法,求解了等强度悬臂梁弯曲振动特性,并对3种方法和结果进行了对比,研究表明等强度梁振动模态与等截面悬臂梁模态形状一致。

关键词：等强度梁频率振型假设模态法有限元锤击实验

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弹性支撑与附加质量对壁板颤振特性的影响

弹性支撑与附加质量对壁板颤振特性的影响

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作者：王猛沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

以满足Kirchhoff假设的薄壁板为研究对象,采用罚函数法和假设模态法建立薄壁板的结构动力学模型,并根据一阶活塞理论得到模态气动力,构建了薄壁板在边界条件和质量属性发生改变后的气动弹性模型。分别研究了有弹性支撑存在时和有质量附... 详细信息

以满足Kirchhoff假设的薄壁板为研究对象,采用罚函数法和假设模态法建立薄壁板的结构动力学模型,并根据一阶活塞理论得到模态气动力,构建了薄壁板在边界条件和质量属性发生改变后的气动弹性模型。分别研究了有弹性支撑存在时和有质量附着物存在时薄壁板的颤振特性,并通过适当的阻尼配置方案实现了颤振特性恢复和增强。主要研究内容及结论如下:(1)基于罚函数法引入弹性支撑边界并构建薄壁板的结构动力学模型,使弹性支撑边界得以简化。采用一阶活塞理论得到模态气动力,并引入U-g法在频域内计算弹性支撑壁板的颤振特性。结果表明,在弹性支撑状态下壁板的前4阶固有频率普遍发生下降,颤振速度和颤振频率也相应下降,同时,还分析了不同弹簧刚度对壁板颤振特性的影响,研究结果显示,随着弹簧刚度值的增加,壁板的颤振速度和颤振频率均收敛于四边简支状态下的相应值。之后,通过在壁板面内合理布置阻尼器,可以有效恢复和增强弹性支撑壁板的颤振特性。(2)利用Euler梁的振型函数组合,基于假设模态法推导了任意边界条件下的矩形薄壁板模态函数,并结合一阶活塞理论得到模态气动力,通过p-k法在频域内得到其颤振速度和颤振频率。结果表明,增强壁板垂直于来流方向上的约束可使壁板的颤振特性增强。同时,合理地增加壁板沿垂直于气流方向上的长度,也可增强壁板颤振特性。(3)基于假设模态法和颤振计算的p-k法分析了带质量附着物壁板的颤振特性。颤振速度随质量附着体位置的变化是复杂的,在壁板中心区域,颤振速度呈现较大的梯度趋势。在壁板的中心点,颤振速度处于最大状态。但是,在稍微偏离中心点时,颤振速度会出现急剧下降到最小值。随着偏离中心点距离的增大,颤振速度又会出现上升,之后,再增加偏离的距离,颤振速度又会下降,呈现出非线性变化。通过对附加质量壁板颤振特性的分析,提出了在壁板内部预设阻尼器结构,来恢复和增强附加质量壁板的颤振特性。依据壁板的模态振型,在壁板的模态位移最大处布置阻尼器,通过大量的实验验证了内置阻尼器能较好地提高壁板的颤振特性。

关键词：假设模态法罚函数法活塞理论梁函数组合法颤振

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时滞非线性柔性机械臂系统的振动分析与控制

时滞非线性柔性机械臂系统的振动分析与控制

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作者：林大庆上海应用技术大学

学位级别：硕士

国家的工业化水平在一定程度上取决于工业机器人的发展水平,工业机械臂作为工业机器人较为主要的一个组成部分,在实际生产中应用十分广泛。这种结构新颖的装置源于工业化和自动化进程的不断发展,在促进生产效能、减轻工人负担、降低生... 详细信息

国家的工业化水平在一定程度上取决于工业机器人的发展水平,工业机械臂作为工业机器人较为主要的一个组成部分,在实际生产中应用十分广泛。这种结构新颖的装置源于工业化和自动化进程的不断发展,在促进生产效能、减轻工人负担、降低生产事故的发生率、改善劳动条件等方面有十分突出的优势,被广泛应用于机械结构的焊接、产品的表面喷涂、产品零部件的装配以及大中型物件的搬运等作业环境中。如何设计及控制机械臂系统的运动,使其能够在各种复杂条件下更高效地完成任务,是工程应用中非常具有实际意义的一个问题,同时也因为问题的复杂性而具有相当的理论研究价值。本文以时滞非线性柔性机械臂系统为研究对象,分析了柔性机械臂的动力学建模、振动特性以及控制问题。首先,本文考虑了非线性机械臂中存在柔性变形,这一因素在以往的研究中通常是被忽略的。对柔性机械臂的运动学描述,包括绝对坐标系法、相对坐标系法以及各种离散方法,比如有限元法、假设模态法等,本文主要运用的分析方法为假设模态法。运用哈密顿原理、拉格朗日原理以及牛顿-欧拉公式法等动力学原理,通过研究具有时滞特征的非线性柔性机械臂系统,建立了相应的非惯性系下的动力学模型和大范围运动产生大变形时系统的动力学模型。通过是否考虑纵向振动的影响,该动力学模型可退化为耦合模型和简化模型,通过是否考虑耦合项,可进一步退化为零次近似和一次近似模型。其次,关于非线性柔性机械臂在运行时会产生非线性振动的问题,本文分析了系统在横向振动和纵向振动两个方面所表现出来的稳定性。为了比较不同转速对时滞非线性柔性机械臂系统稳定性的影响,分别在大转速和小转速下对非线性振动进行了相应的理论分析和数值模拟。数值分析结果验证了模型的正确性和理论分析结果的有效性。再次,本文对时滞非线性柔性机械臂的振动问题提出了一些可能的控制策略。通过对几种不同的控制策略的选择,利用数值计算方法对施加控制之后的系统进行分析,比较了柔性机械臂系统在施加控制与未施加控制时所发生的振动特性之间的区别。数值计算及理论分析结果对柔性机械臂系统运行过程中出现的振动现象及控制效果作出了合理的解释和说明,验证了控制策略的有效性。本文的研究对非线性柔性机械臂系统的动力学建模、机械臂运行过程中的非线性振动及控制问题给出了一些较为有效的分析结果及结论,对实际工程应用中机械臂系统的参数设计及控制等问题具有一定的参考价值。

关键词：时滞非线性振动柔性机械臂系统假设模态法振动控制

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多层点阵夹芯梁的高阶剪切模型与振动分析

多层点阵夹芯梁的高阶剪切模型与振动分析

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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：钟志豪李蒙李映辉西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室

本文建立了具有金字塔型夹芯的多层夹芯梁的动力学模型,推导出了统一形式的多层夹芯梁动力学方程,并对一阶剪切理论和Reddy三阶剪切理论下多层点阵夹芯梁的振动特性进行了分析。在结构建模过程中,分别采用了一阶剪切理论和Reddy三阶剪... 详细信息

本文建立了具有金字塔型夹芯的多层夹芯梁的动力学模型,推导出了统一形式的多层夹芯梁动力学方程,并对一阶剪切理论和Reddy三阶剪切理论下多层点阵夹芯梁的振动特性进行了分析。在结构建模过程中,分别采用了一阶剪切理论和Reddy三阶剪切变形理论。从理论上推导了多层夹芯梁的变形关系,并利用这种基于变形能的方法推导了多层夹芯梁点阵夹芯层的本构关系。利用哈密顿原理和假设模态法得出了两种变形理论下多层点阵夹芯梁的统一运动方程。本文得出了两种变形理论下多层点阵夹芯梁的固有频率,并与有限元法结果进行了比较。结果表明,Reddy三阶剪切变形理论比一阶剪切变形理论能够更精确地描述多层点阵夹芯梁的变形关系。本研究的贡献在于:建立了一阶剪切变形理论和Reddy三阶剪切变形理论下多层夹芯梁的统一形式的动力学模型,并系统地分析了两种变形理论下多层夹芯梁的振动特性。本文的工作将推动多层点阵夹芯结构在实际工程领域的应用。

关键词：多层点阵夹芯梁统一模型及公式 Reddy三阶剪切理论假设模态法固有频率

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共振碎石机振动机理及参数研究

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公路交通科技 2020年第11期37卷 15-21页

作者：李吉祥范晨光李彦达西南交通大学力学与工程学院四川成都611756

为探究共振碎石机在路面改造过程中的动力学行为,研究外部参数对其振动的影响,用以对实际工程应用提出帮助,首先基于共振碎石机的力学原理,对其进行合理的力学模型简化,建立了共振碎石机共振大梁的动力学模型。考虑刚体振动,求解了系统... 详细信息

为探究共振碎石机在路面改造过程中的动力学行为,研究外部参数对其振动的影响,用以对实际工程应用提出帮助,首先基于共振碎石机的力学原理,对其进行合理的力学模型简化,建立了共振碎石机共振大梁的动力学模型。考虑刚体振动,求解了系统作刚体振动的固有频率及模态。基于假设模态法,将刚体振动模态和自由梁的弹性振动模态取为假设模态,对系统进行了离散,分析了系统的固有频率,得到了强迫振动响应的解析解。然后着重研究了系统参数(包括共振大梁截面尺寸、减震器等效刚度、锤头质量、激振器质量等)对共振频率的影响,分析了阻尼参数对锤头端响应的影响。结果表明:系统做刚体振动时的固有频率分别为3.35,5.87 Hz,不在共振碎石机的工作频率范围内,工作频率发生在弹性振动阶段;改变系统参数会引起结构共振频率的增大或减小,其中激振端与锤头端质量对共振频率的影响呈反比;共振大梁截面的高度对共振频率的影响最大,随着截面高度的增大共振频率呈现明显的上升趋势,并且越高阶,频率受影响越大,最大增长率超过20%;外激励频率逼近系统固有频率时发生共振,锤头振幅变大,此时利用能量的效率越高且弹簧刚度越大,发生共振时的频率越高;当阻尼器的阻尼系数增大时,锤头的振幅呈现衰减的趋势。

关键词：道路工程共振假设模态法共振碎石机参数控制

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