检索结果-内蒙古大学图书馆

航空动力学报 2024年第12期39卷 188-201页

作者：张辉孙伟骆海涛东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819 中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016

采用压电纤维复合材料(MFC)对悬臂纤维增强复合材料薄板的振动实施主动控制,研究其半解析建模方法,并通过理论及实验对主动控制的减振效果进行了分析。在建模过程中考虑了MFC传感器/作动器对悬臂板结构系统质量矩阵和刚度矩阵的贡献,同... 详细信息

采用压电纤维复合材料(MFC)对悬臂纤维增强复合材料薄板的振动实施主动控制,研究其半解析建模方法,并通过理论及实验对主动控制的减振效果进行了分析。在建模过程中考虑了MFC传感器/作动器对悬臂板结构系统质量矩阵和刚度矩阵的贡献,同时引入了Rayleigh阻尼和速度反馈控制提供的主动阻尼,从而使创建的半解析动力学模型能较为真实地预估MFC主动减振效果。进行了实例研究,用组建的实验系统证明了所创建的半解析模型的合理性。同时,用理论分析证明在指定的阶跃、三角形和正弦激励3种载荷作用下MFC主动控制对于复合板自由衰减振动的抑制尤为明显,进一步,用实验对主动控制的减振效果进行了量化分析,表明MFC主动控制对结构自由衰减振动的抑制可达到79.63%。最后基于所创建的半解析动力学模型分析了控制增益和MFC作动器贴敷位置对主动控制效果的影响。

关键词：压电纤维复合材料(MFC) 复合材料悬臂薄板半解析建模主动控制减振分析

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充液管路振动特性半解析建模及卡箍布局优化

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第11期53卷 4262-4270页

作者：张宇孙伟刘旭东东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

航空发动机管路系统中大部分管路处于充液状态且包含多个卡箍支撑,合理地设计卡箍布局可使管路系统的固有频率有效避开外界的激振频率,实现减振目的。以多卡箍支撑充液管路为对象,提出管路的振动特性半解析模型及卡箍布局优化的方法。... 详细信息

航空发动机管路系统中大部分管路处于充液状态且包含多个卡箍支撑,合理地设计卡箍布局可使管路系统的固有频率有效避开外界的激振频率,实现减振目的。以多卡箍支撑充液管路为对象,提出管路的振动特性半解析模型及卡箍布局优化的方法。含多卡箍支撑的充液管路属于超静定结构,将该管路系统分为空管、卡箍、管内流体3部分,对每一部分单独进行能量分析,然后进行组集。为了研究充液状态以及流速等参数对卡箍布局优化结果的影响,在没有引入外界激励频率的前提下,以1阶固有频率最大为优化目标,建立较为通用的卡箍布局优化模型,采用粒子群优化算法对该优化模型进行求解。最后进行实例研究,与文献中有限元法进行对比,证明所研发的半解析模型的合理性,并在此基础上进行卡箍布局优化,分析液体质量、流速、管型等参数对卡箍布局优化结果的影响。研究结果表明,若仅以1阶固有频率最大为优化目标,则液体质量、流速、管型等参数均可忽略,仅以指定管径的空管为对象执行优化就可获得所需的卡箍布局优化结果。

关键词：多卡箍支承充液管路振动特性半解析建模卡箍布局优化

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基于虚拟材料复模量非均匀分布的螺栓连接薄板结构半解析建模

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工程科学学报 2021年第6期43卷 843-851页

作者：刘晓峰孙伟孙悦东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

基于非均匀分布的虚拟材料模拟螺栓连接薄板搭接部分的力学特性,其中虚拟材料的材料参数用复模量表示,可直接生成复刚度矩阵以表示搭接部分的刚度及阻尼特性,省却了常规建模中生成结合部阻尼矩阵的步骤,在保证模型精确性的基础上简化了... 详细信息

基于非均匀分布的虚拟材料模拟螺栓连接薄板搭接部分的力学特性,其中虚拟材料的材料参数用复模量表示,可直接生成复刚度矩阵以表示搭接部分的刚度及阻尼特性,省却了常规建模中生成结合部阻尼矩阵的步骤,在保证模型精确性的基础上简化了建模流程,以此建立了螺栓连接薄板结构的半解析模型并对其进行了动力学分析.首先描述了建模理念,将虚拟材料分别假定了三种复模量非均匀分布形式模拟螺栓搭接部分的力学特性,提出用反推辨识技术确定虚拟材料储能模量与耗能模量的方法.接着,基于能量法并用正交多项式假定模态,推导了螺栓连接薄板的半解析分析模型,并创新性地给出了求解半解析模型任意锤击点与拾振点处频响函数的公式.最后,以一个具体的螺栓连接薄板结构为对象进行了实例研究,结果表明:用所创建的半解析模型计算出的各阶仿真固有频率与实验测得的各阶固有频率的误差均在5%以内,计算得到的各阶仿真模态振型以及频响函数曲线与实测值均较为接近,从而证明了利用复模量非均匀分布的虚拟材料模拟螺栓搭接部分可有效简化螺栓结合部建模,亦可达到较高的仿真计算精度.

关键词：虚拟材料复模量非均匀分布螺栓连接薄板半解析建模

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考虑复杂机架柔性的并联构型装备刚度半解析建模方法

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科学通报 2008年第3期53卷 364-372页

作者：王友渔黄田梅江平赵学满 Derek G.Chetwynd 天津大学机械工程学院天津300072 The University of Warwick Coventry CV4 7ALUK

刚度建模是并联构型装备(PKM)设计的重要内容.以5自由度混联机器人TriVariant-B为例,提出了一种考虑复杂机架柔性的并联构型装备整机静刚度半解析建模方法.该方法借助子结构综合思想,将整机结构分解为机构和机架两个子系统,分别采用解... 详细信息

刚度建模是并联构型装备(PKM)设计的重要内容.以5自由度混联机器人TriVariant-B为例,提出了一种考虑复杂机架柔性的并联构型装备整机静刚度半解析建模方法.该方法借助子结构综合思想,将整机结构分解为机构和机架两个子系统,分别采用解析法和有限元静态凝聚技术建立两者的刚度模型,继而根据线性叠加原理构造整机刚度模型.在建模过程中,利用虚功原理和全变形雅可比矩阵构造出各子系统的刚度矩阵,并侧重研究约束支链弯曲刚度及机架/机构界面刚度处理问题.在此基础上,考察整机系统刚度在任务空间中的分布规律,借助全域性能指标评价各子系统中主要构件弹性对整机刚度的影响,并通过有限元和实验验证了该方法的有效性.

关键词：并联构型装备刚度半解析建模

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电磁继电器半解析建模与一致性优化技术研究

电磁继电器半解析建模与一致性优化技术研究

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作者：刘鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

TO-5继电器由于有良好的密封性能和很强的抗冲击振动能力而被广泛地应用于导弹,卫星等航天电器的电子系统中,其可靠性直接决定了所处的电路模块是否能完成特定的功能。当前TO-5继电器产品某些性能指标不能满足要求,而即使能满足要求,其... 详细信息

TO-5继电器由于有良好的密封性能和很强的抗冲击振动能力而被广泛地应用于导弹,卫星等航天电器的电子系统中,其可靠性直接决定了所处的电路模块是否能完成特定的功能。当前TO-5继电器产品某些性能指标不能满足要求,而即使能满足要求,其批次产品的分散性过大的问题不仅降低了出产率,而且对产品的可靠性造成了严重影响。本文对TO-5继电器的动态特性的快速准确计算进行了深入研究,建立了由电磁系统和机械系统构成的整机计算模型,从而实现了动态特性快速而又准确的计算,基于此整机模型对继电器的性能参数优化方法及提高生产一致性问题进行了研究。首先,建立动态特性快速计算模型的关键是快速准确的得到电磁系统的静态特性。针对电磁机构的高效准确计算,本文提出了一种基于等效磁路法和有限元的半解析建模方法。首先用集中参数建立电磁系统的等效磁路模型,并根据有限元模型的计算结果引入补偿矩阵Cm×n来修正由于漏磁和饱和造成的磁路计算误差。接触系统可以通过变形能原理来计算复原簧片和动簧片产生的反力特性。根据吸反力配合关系,通过四阶龙格库塔法求解动态特性微分方程便可以得到继电器动态特性。基于已建立的整机模型,本文针对TO-5性能参数不满足要求的问题进行了优化。综合动触点分断速度越大越好和闭合速度越小越好的期望建立了目标函数,然后通过加载边界条件,用粒子群算法进行了优化,使继电器性能参数在不同的需要环境下能够有不同的设计方案。最后本文采用稳健设计和容差优化的方法来提高继电器批次产品生产的一致性。首先研究继电器的输入参数对输出参数影响的线性、非线性性质,通过调节工作点来降低系统本身对参数的波动的敏感性,提升产品的一致性;然后研究了以合格率为目标的容差优化,确定参数对目标参数影响的显著程度以及各参数公差与合格率之间得关系,通过容差的分配优化提升了产品的一致性。最后,根据理论分析得到的关键参数确定影响这些参数的关键工序,继而根据容差分配的结果严格控制关键工序的公差,从而切实提高了TO-5产品生产的一致性。

关键词：有限元法半解析建模粒子群算法稳健设计容差优化

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考虑非均匀预紧的螺栓法兰连接双圆柱壳半解析动力学建模与分析

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第1期56卷 68-79页

作者：田亚雄孙伟杜东旭刘宏浩东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

为了研究螺栓连接结构的非均匀预紧对结构振动特性的影响,本文提出了一种螺栓法兰连接双圆柱壳结构的半解析动力学建模方法。首先,考虑非均匀预紧,研究了带法兰的螺栓连接双圆柱壳结构的半解析建模方法,并在建模中考虑了法兰对结构动力... 详细信息

为了研究螺栓连接结构的非均匀预紧对结构振动特性的影响,本文提出了一种螺栓法兰连接双圆柱壳结构的半解析动力学建模方法。首先,考虑非均匀预紧,研究了带法兰的螺栓连接双圆柱壳结构的半解析建模方法,并在建模中考虑了法兰对结构动力学特性的影响,提出了一种用连接弧来模拟螺栓结合部力学特性的建模方法,对双圆柱壳、法兰、边界条件以及螺栓法兰处连接条件下的能量进行分析,引入正交多项式作为位移容许函数,利用拉格朗日方程建立了螺栓法兰连接双圆柱壳结构的动力学方程;然后,通过组建的试验系统证明了所创建的半解析模型在均匀和非均匀预紧力条件下求解螺栓法兰连接双圆柱壳结构振动特性的合理性;最后,基于所创建的模型分析了非均匀预紧的螺栓位置和完全松动的螺栓数量对双圆柱壳结构的固有特性的影响。研究结果表明:螺栓非均匀预紧幅度降低会导致结构固有频率降低,交叉位置螺栓预紧力减小导致结构固有频率降低幅度更大,松动螺栓数量增加会引起结构固有频率较为均匀地小幅减小,且非均匀预紧和螺栓松动均会引起结构的振型不再沿着周向对称分布。

关键词：螺栓法兰连接非均匀预紧力双圆柱壳结构半解析建模振动分析

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螺栓结合部非均匀分布参数建模及在栓接组合板振动分析中的应用

螺栓结合部非均匀分布参数建模及在栓接组合板振动分析中的应用

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作者：刘晓峰东北大学

学位级别：硕士

无论是航空航天、工业生产亦或是日常生活设施,螺栓连接几乎应用于所有的这些机械装备中。螺栓连接结构相对于整体结构,其结合部处的刚度弱化和阻尼作用会影响到整个结构的力学特性,因而需要高效且精确地建立螺栓结合部模型并将其应用... 详细信息

无论是航空航天、工业生产亦或是日常生活设施,螺栓连接几乎应用于所有的这些机械装备中。螺栓连接结构相对于整体结构,其结合部处的刚度弱化和阻尼作用会影响到整个结构的力学特性,因而需要高效且精确地建立螺栓结合部模型并将其应用于螺栓连接结构的静力学及动力学分析中。在螺栓预紧力作用下,螺栓结合部界面处(即螺栓影响区)具有压力非均匀分布的特点,这将导致结合面界面处的刚度及阻尼作用的非均匀性,因此有必要关注考虑螺栓结合部压力非均匀分布对螺栓连接结构动力学特性的影响。本文以此展开研究,建立具有参数非均匀分布的螺栓结合部模型并将其应用到螺栓连接薄板结构中,具体研究内容体现在如下四个方面:(1)面向螺栓连接薄板结构,以参数非均匀分布的复弹簧单元模拟螺栓结合部界面的刚度及阻尼特性,通过基于遗传算法的反推辨识技术识别复弹簧单元刚度及阻尼参数,建立螺栓连接薄板结构线性动力学有限元模型。通过实例研究进行模型的固有特性及振动响应的仿真计算,在与相应实验测试结果对比后验证了所建模型的合理性。(2)以所建立的螺栓连接薄板结构线性动力学有限元模型为基础,引入具有位移依赖性的非线性复弹簧单元,通过反推辨识技术以及数值拟合方法确定复弹簧单元的位移依赖性参数表达式,建立螺栓连接薄板结构的非线性动力学有限元模型。通过Newton-Raphson方法迭代求解实例模型的非线性振动响应,并用实验校验了分析结果的合理性。进一步,基于所创建的模型从振动机理上解释螺栓连接薄板结构产生非线性振动的原因。(3)面向螺栓连接薄板结构,以参数非均匀分布的虚拟材料模拟螺栓连接薄板结构搭接部分的力学特性,通过反推辨识技术确定虚拟材料的储能模量及耗能模量参数,建立螺栓连接薄板结构的线性动力学半解析模型,并创新性的给出求解半解析模型任意锤击点与拾振点间频响函数的公式。通过实例研究进行模型固有特性及振动响应的仿真计算,在与相应实验测试结果对比后验证所建模型的合理性。(4)以所建立的螺栓连接薄板结构线性动力学半解析模型为基础,引入具有位移依赖性的非线性虚拟材料参数,通过反推辨识技术以及数值拟合方法确定虚拟材料参数的位移依赖性表达式,建立螺栓连接薄板结构的非线性动力学半解析模型。提出了适用于本模型的增量谐波平衡法迭代求解非线性振动响应的流程,并将其应用于实例仿真计算。相关结果也用实验进行了校验,并尝试用所创建的虚拟材料模型解释螺栓连接薄板结构产生非线性振动的原因。本文的研究成果可为考虑压力非均匀分布的螺栓连接结构的结合部简化建模以及模型的线性及非线性振动特性研究提供参考,进一步也可为螺栓连接结构的工程设计及抗振性优化提供技术支持。

关键词：螺栓结合部非均匀分布有限元建模半解析建模遗传算法 Newton-Raphson方法增量谐波平衡法

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一种6自由度混联机器人的运动学及静动态性能分析

一种6自由度混联机器人的运动学及静动态性能分析

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作者：窦永磊天津大学

学位级别：硕士

本文密切结合大口径非球面机器人数控抛光装备的研制开发,在国家科技重大专项的资助下,系统研究了Tricept机器人运动学和工作空间分析、静刚度半解析建模及全域静动特性快速预估方法。全文取得如下成果:结合Tricept机器人特点及工艺要求... 详细信息

本文密切结合大口径非球面机器人数控抛光装备的研制开发,在国家科技重大专项的资助下,系统研究了Tricept机器人运动学和工作空间分析、静刚度半解析建模及全域静动特性快速预估方法。全文取得如下成果:结合Tricept机器人特点及工艺要求,提出大口径非球面光学元件机器人抛光装备系统搭建方案。利用矢量法构造出Tricept机器人位置正、逆解模型和全雅可比矩阵,在此基础上,基于位置正解模型提出一种考虑驱动杆长极限及铰链约束的可达空间搜索方法,并根据加工对象形状定义了其圆柱形的任务空间。以Tricept机器人为研究对象,从构造系统的力旋量系入手,提出了一种计及所有支链构件及铰链弹性贡献的静刚度半解析建模方法。根据UPS驱动支链和UP约束支链各自机械结构及力流传递关系,分别构造出两者的关节刚度矩阵模型,揭示了整机静刚度在任务空间中随位形的变化规律,并通过有限元软件验证了所建模型的正确性。基于Tricept机器人的结构特点,研究了基于有限元分析的Tricept机器人全域快速仿真策略,借助SAMCEF Field软件及天津大学开发的机器人静动态特性预估系统,获得了计及串联转头弹性的机器人静刚度、固有频率在任务空间中截面的变化规律,得出3自由度串联转头特别是C轴减速器扭转刚度对系统刚度具有重要影响的结论。最后,针对以Tricept机器人所搭建的抛光装备系统开展模态分析,得到典型位形下的低阶固有频率和振型,为其应用于光学元件的抛光奠定基础。本文工作对采用Tricept机器人搭建大口径非球面机器人抛光装备的设计和建造提供了重要的理论依据。

关键词：混联机器人半解析建模静动态特性有限元法

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