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第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：郭啸天张伟北京工业大学机电学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

非对称铺设的复合材料层合板经受热固化后以引入残余应力并实现双稳定性,在变形结构方面的应用备受关注。本文主要研究四角点下双稳态层合板动态跳变过程中的非线性振动特征。本文通过实验测试和数值仿真手段,理论推导出曲率表示的双稳... 详细信息

非对称铺设的复合材料层合板经受热固化后以引入残余应力并实现双稳定性,在变形结构方面的应用备受关注。本文主要研究四角点下双稳态层合板动态跳变过程中的非线性振动特征。本文通过实验测试和数值仿真手段,理论推导出曲率表示的双稳态复合材料层合板动力学模型,其中考虑简谐形式下横向位移激励的作用,考虑温度对双稳态复合材料层合板的影响。本文基于Reddy三阶剪切变形理论和von-Karman几何非线性应变位移关系,通过Hamilton原理得出四角点支撑条件下矩形双稳态层合板的非线性运动控制偏微分方程。采用曲率表示的位移场得到常微分方程并进行求解分析。本文研究了在外激励下系统的幅-频响应特性,并运用Runge-Kutta法进行数值仿真,得到了系统的时间历程图、分叉图和相图。进而研究系统在简谐波激励下从一个稳定状态到另一个稳定状态的动态转换以及引起跳变过程中的分岔混沌运动现象。对各种长厚比,层合板的层数和外激励频率进行参数研究,对比实验和数值仿真结果,分析影响双稳态复合材料层合板非线性运动状态的主要因素,进一步完善理论模型。

关键词：双稳态层合板跳变非线性混沌

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1：1内共振环形桁架天线的稳定性分析

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动力学与控制学报 2018年第3期16卷 281-288页

作者：孙莹张伟非线性振动及机械结构强度北京市重点实验室北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

复杂的太空环境易导致环形桁架天线产生大幅非线性振动,严重影响天线的稳定性和结构性能.在大幅的非线性振动中不同模态之间的能量可以相互传递和转换,将引起天线产生内振动.因此内共振在天线的大幅振动中起着重要的作用.本文所研究的... 详细信息

复杂的太空环境易导致环形桁架天线产生大幅非线性振动,严重影响天线的稳定性和结构性能.在大幅的非线性振动中不同模态之间的能量可以相互传递和转换,将引起天线产生内振动.因此内共振在天线的大幅振动中起着重要的作用.本文所研究的环形桁架天线被简化成等效圆柱壳模型,建立其非线性动力学方程.根据有限元模态分析,得出环形桁架天线第四阶模态和第五阶模态的振动频率接近1:1.所以本文利用理论分析和数值计算研究1:1内共振情形下环形桁架天线的局部动力学性质.即系统受到小扰动后平衡点的稳定性.详细研究了两种不同形式下的平衡点的稳定性,即系统特征根为双零和两个负数时的稳定性以及系统特征根为双零和一对纯虚复数时的稳定性.利用中心流形理论、非线性变换、Routh-Hurwitz判据得到平衡点的稳定区域、不稳定区域和临界分岔曲线.最后通过数值模拟验证理论分析.

关键词：环形桁架天线非线性振动动力学行为稳定性局部动力学分析

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失谐叶盘结构振动特性研究

失谐叶盘结构振动特性研究

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中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会

作者：白斌张伟北京工业大学机械工程与电子应用学院北京市非线性振动与机械结构强度重点实验室

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机失谐叶盘结构的计算效率且与叶盘真实工作状态更加符合,对经典动态子结构有限元法进行了改进。且采用该方法对航空发动机失谐叶盘进行了失谐模拟,采用该方法建立了失谐叶盘有限元模型,并分析了失... 详细信息

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机失谐叶盘结构的计算效率且与叶盘真实工作状态更加符合,对经典动态子结构有限元法进行了改进。且采用该方法对航空发动机失谐叶盘进行了失谐模拟,采用该方法建立了失谐叶盘有限元模型,并分析了失谐叶盘的模态,在模态分析中考虑了转速、燃气温度以及几何尺寸对失谐叶盘固有频率的影响。与高保真有限元法相比,相对误差不大于0.79%,节省时间提高了大约31.01%-55.78%,比经典的动态子结构法计算效率提高0.89%-5.45%。为下一步的振动位移响应的概率分析奠定了基础。

关键词：模态振动特性分析失谐叶盘结构计算效率及精度

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大型空间旋转环形天线多模态耦合非线性动力学研究

大型空间旋转环形天线多模态耦合非线性动力学研究

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第十五届全国非线性振动暨第十二届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：袭安张伟杨晓东北京工业大学机电学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

随着空间技术的发展,新一代移动通信卫星、电子侦察卫星、数据中继卫星和深空探测器等航天器提出了对天线反射器尺寸大型化的要求,大型空间大型环形天线具有质量轻、柔性大、低频、密模的结构特征,在空间复杂环境多物理场的作用下可能... 详细信息

随着空间技术的发展,新一代移动通信卫星、电子侦察卫星、数据中继卫星和深空探测器等航天器提出了对天线反射器尺寸大型化的要求,大型空间大型环形天线具有质量轻、柔性大、低频、密模的结构特征,在空间复杂环境多物理场的作用下可能产生大幅非线性振动,进而影响天线指向精度,是当前研究的热点。本文以SMAP卫星系统星载环形天线反射器为研究背景,将在轨运行的旋转环形天线简化为基础做大范围运动并带有仰角的偏心旋转圆环,考虑结构几何非线性,建立动力学控制方程并无量纲化。对应线性振动系统,当考虑等截面圆环时,面内振动和面外振动相互独立,利用分离变量法求解系统的固有频率及模态。应用Galerkin方法将动力学控制方程离散化,并采用多尺度方法研究偏心旋转圆环结构多模态耦合非线性动力学特性。

关键词：旋转环形天线几何非线性固有特性多尺度方法科氏力

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八极主动电磁轴承转子的非线性动力学建模及控制

八极主动电磁轴承转子的非线性动力学建模及控制

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第十届动力学与控制学术会议

作者：安华贞杨晓东张伟北京工业大学机电学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

电磁轴承是利用电磁力来稳定悬浮转子的典型机电一体化产品。电磁轴承因其不与转子接触,所以具有无可比拟的优势,特别是其适用于有腐蚀或极端温度等特殊工况下的优点。一般电磁轴承系统主要由转子、定子、传感器、功率放大器、控制器等... 详细信息

电磁轴承是利用电磁力来稳定悬浮转子的典型机电一体化产品。电磁轴承因其不与转子接触,所以具有无可比拟的优势,特别是其适用于有腐蚀或极端温度等特殊工况下的优点。一般电磁轴承系统主要由转子、定子、传感器、功率放大器、控制器等五部分组成。由于此系统是非常复杂的非线性系统,非线性电磁力会引起系统在某些区域有较大的振动。因此,研究电磁轴承系统转子的非线性动力学特性有重要意义。本文通过研究2DOF弱非线性系统的自由振动来研究八级主动电磁轴承转子的非线性动力学特性及控制。利用牛顿第二定律建立转子的非线性动力学方程,应用多尺度法进行摄动分析获得1:1内共振下的四个平均方程,通过引入能量比和相位差研究转子的运动类型,用MATLAB软件进行数值模拟。研究结果表明,二自由度保守系统出现三种模态形式,即正规、椭圆、拟周期,但是由于转子的对称特点,在电磁轴承转子系统中不存在正规模态。本文采用PD对电磁轴承系统进行控制,通过构建空间振幅相位图进行研究,此构建方法为研究系统瞬态动力学的能量变化提供了更为直观的研究工具。并在此基础上讨论了PD控制器和阻尼的振动抑制作用。

关键词：电磁轴承非线性动力学 PD控制振幅相位图

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环形桁架卫星天线全局动力学研究

环形桁架卫星天线全局动力学研究

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中国力学大会-2015

作者：吴启亮张伟北京工业大学机电学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

采用复合材料,通过均匀化理论将环型桁架等效成圆柱壳结构,得到环型桁架的等效刚度,从而将环型桁架等效成圆柱壳。基于Zhang等人建立的等价圆柱壳模型两自由度运动方程,分析了该高维非自制非线性系统的多脉冲混沌运动。借助于三阶规范... 详细信息

采用复合材料,通过均匀化理论将环型桁架等效成圆柱壳结构,得到环型桁架的等效刚度,从而将环型桁架等效成圆柱壳。基于Zhang等人建立的等价圆柱壳模型两自由度运动方程,分析了该高维非自制非线性系统的多脉冲混沌运动。借助于三阶规范型理论,将系统运动方程中起次要作用的项视为开折项,利用广义Melnikov方法研究等价圆柱壳

关键词：环形桁架全局动力学圆柱壳卫星天线

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空间桁架结构中间隙运动副的非线性动力学研究

空间桁架结构中间隙运动副的非线性动力学研究

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第十五届全国非线性振动暨第十二届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：刘宏利张伟杨晓东北京工业大学机电学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

由于加工、装配、磨损等原因,大型网架式可展开空间中不可避免地有许多含间隙运动副,本文针对可展结构中运动副带来的展开后非线性动力学问题,通过对局部结构同步展开齿轮的力学模型简化,得出两种不同的弹簧振子动力学模型。考虑含间隙... 详细信息

由于加工、装配、磨损等原因,大型网架式可展开空间中不可避免地有许多含间隙运动副,本文针对可展结构中运动副带来的展开后非线性动力学问题,通过对局部结构同步展开齿轮的力学模型简化,得出两种不同的弹簧振子动力学模型。考虑含间隙运动副的非线性刚度、阻尼,将非光滑函数线性拟合后,运用多尺度法得出系统非线性振动近似稳态解析解。运用模态叠加法求解不考虑间隙的系统的稳态响应解及系统总能量,谐波平衡法求解考虑间隙时系统的稳态响应解及系统总能量,针对前者引入刚度及阻尼修正参数,探讨齿轮间隙对齿轮副系统刚度及阻尼的影响规律。对比含间隙和无间隙情况,得出由于间隙对机构刚度和阻尼的影响,从而得出间隙等效刚度和阻尼,为后续进一步研究含间隙的机械结构整体刚度和阻尼奠定理论基础。

关键词：空间桁架结构非线性动力学非光滑多尺度法等效

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柔性多梁结构的多脉冲混沌动力学研究

柔性多梁结构的多脉冲混沌动力学研究

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第十届动力学与控制学术会议

作者：于天俊张伟杨晓东北京工业大学机电学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

随着航天器有效载荷技术的快速发展,移动通信卫星、电子侦察卫星、微波遥感卫星等提出了星载可展开结构大型化的要求。本文针对空间展开锁定后的柔性多梁结构,利用广义Hamilton原理建立了其受基础激励下的非线性动力学方程。采用多尺度... 详细信息

随着航天器有效载荷技术的快速发展,移动通信卫星、电子侦察卫星、微波遥感卫星等提出了星载可展开结构大型化的要求。本文针对空间展开锁定后的柔性多梁结构,利用广义Hamilton原理建立了其受基础激励下的非线性动力学方程。采用多尺度方法将方程转化为自治常微分方程的形式。应用Camassa和Kova?i?发展的广义Melnikov方法研究该高维非线性动力系统的多脉冲混沌动力学。理论研究表明,受扰柔性多梁结构存在?ilnikov同宿轨道,并解析地给出该结构存在Smale马蹄意义下混沌运动的参数区间。数值模拟验证了解析预测。

关键词：柔性多梁结构自参数系统 ?ilnikov同宿轨道多脉冲混沌动力学

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柔性多梁结构的解析模态分析

柔性多梁结构的解析模态分析

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第24届全国结构工程学术会议

作者：于天俊张伟杨晓东北京工业大学机电学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

本文针对工程中常见的以柔性L型梁为代表的柔性多梁结构的模态特性进行了解析研究。首先,基于Euler-Bernoulli理论和梁中性轴不可伸长条件,应用哈密顿变分原理建立了柔性L型梁的非线性动力学方程并得到了相应的边界条件。然后,通过解析... 详细信息

本文针对工程中常见的以柔性L型梁为代表的柔性多梁结构的模态特性进行了解析研究。首先,基于Euler-Bernoulli理论和梁中性轴不可伸长条件,应用哈密顿变分原理建立了柔性L型梁的非线性动力学方程并得到了相应的边界条件。然后,通过解析求解耦合的线性偏微分动力学方程组的边值问题,得到了确定固有频率的特征方程和对应的模态函数。理论分析的结果与有限元软件Nastran模态分析的结果吻合的很好,验证了解析求解的正确性。模态分析的结果是柔性多梁结构非线性动力学理论研究的基础。

关键词：折叠飞行器空间机械臂柔性多梁结构非对称结构模态分析

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前交叉韧带重建术后植入物力学分析

前交叉韧带重建术后植入物力学分析

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北京力学会第二十七届学术年会

作者：孟宪元陈丽华北京工业大学材料与制造学部机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)断裂是膝关节常见的损伤,关节镜下前交叉韧带重建是主要的治疗方法。本文建立了前交叉韧带重建模型,通过有限元软件Marc进行仿真,分析了植入物在膝关节不同转动角度下的受力状况。研究发现... 详细信息

前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)断裂是膝关节常见的损伤,关节镜下前交叉韧带重建是主要的治疗方法。本文建立了前交叉韧带重建模型,通过有限元软件Marc进行仿真,分析了植入物在膝关节不同转动角度下的受力状况。研究发现,膝关节转动过程中,植入物应力峰值位置始终位于植入物与皮质悬吊装置的接触区域,且发现转动90°时,植入物应力峰值最大。

关键词：前交叉韧带有限元应力分析接触

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