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北京力学会第26届学术年会

作者：李伟杨晓东钱霙婧张伟北京工业大学机电学院北京市非线性振动与机械结构强度重点实验室

针对诸如船舶、自平衡小车等存在系统受外界干扰而摇晃、平衡失效的问题,提出了一种基于陀螺进动效应以实现抑制物体摇动,维持物体平衡的系统。首先利用拉格朗日方法得出动力学方程并对模型进行线型化处理。基于趋近律设计了系统的滑模... 详细信息

针对诸如船舶、自平衡小车等存在系统受外界干扰而摇晃、平衡失效的问题,提出了一种基于陀螺进动效应以实现抑制物体摇动,维持物体平衡的系统。首先利用拉格朗日方法得出动力学方程并对模型进行线型化处理。基于趋近律设计了系统的滑模控制算法,基于SW建模得到设计系统的模型参数,并对所设计的系统利用MATLAB的S-function建立了基于Simulink的控制模型,进行了控制系统的仿真研究,仿真结果验证了所设计系统的有效性,为减摇、维持平衡等方面的研究提供了思路。

关键词：陀螺进动减摇陀螺建模仿真滑模控制

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基于偶极子段模型细长轴小行星的环绕探测轨道设计

基于偶极子段模型细长轴小行星的环绕探测轨道设计

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北京力学会第26届学术年会

作者：李旭钱霙婧杨晓东张伟北京工业大学机电学院北京市非线性振动与机械结构强度重点实验室

本文研究了基于偶极子段模型的细长轴小行星周围的周期共振轨道。这个模型下小行星系统由系统参数确定。本文通过庞加莱映射的方法直观地搜寻到围绕小行星的共振轨道的近似初值,利用打靶法将初值修正得到偶极子段模型的周期轨道。

关键词：小行星偶极子段庞加莱映射共振轨道

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基于频域积分的列车轨道不平顺估计研究

基于频域积分的列车轨道不平顺估计研究

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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：李长坤何浩郭翔鹰北京工业大学材料与制造学部非线性振动与机械结构强度北京市重点实验室

轨道不平顺是引起车辆与轨道结构振动的主要激励源,对列车运行的安全性、平稳性以及舒适性都有着重要影响。针对目前采用单个传感器较难达到对不同波段不平顺检测的问题,提出了一种基于构架姿态解算和未知输入观测器的轨道不平顺估计方... 详细信息

轨道不平顺是引起车辆与轨道结构振动的主要激励源,对列车运行的安全性、平稳性以及舒适性都有着重要影响。针对目前采用单个传感器较难达到对不同波段不平顺检测的问题,提出了一种基于构架姿态解算和未知输入观测器的轨道不平顺估计方法,通过多传感器测量车辆和转向架的动态响应来辨识垂向和横向轨道不平顺。首先,分别建立车辆各子系统的运动方程,给出了各子系统的质量、刚度和阻尼矩阵及载荷向量,建立车辆悬架的状态空间模型进行逆动力学分析,并构造一个合适的未知输入观测器来估计左右轨道的中长波轨道不平顺。其次,基于上述理论的分析结果,仿真求解了垂向轨道不平顺以及横向轨道不平顺激扰下的轨道列车系统动态响应,利用未知输入观测方法估算横向和垂向轨道不平顺,并进行了频域分析。最后,比较了不同工况条件下的构架位姿的运动特性以及轨道不平顺辨识的准确性,并且使用轨道综合检测列车的轨道不平顺测量结果与所提出的轨道不平顺辨识结果作了对比分析。因此,所提出的方法可以及时监测高速铁路的轨道健康状况,同时可为后续轨道检测设备研发和工务养护维修等提供参考。

关键词：轨道不平顺频域积分车载测量姿态解算状态监测车辆动力学

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横向和纵向荷载下石墨烯/Al层状梁的弯曲特性

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复合材料学报 2023年第12期40卷 6897-6909页

作者：程超颜建伟朱兆铭谭鑫华东交通大学土木建筑学院南昌 330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌 330013 华东交通大学土木建筑学院南昌 330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌 330013 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京 100022

采用分子动力学(MD)方法模拟了石墨烯(GNs)/Al层状梁在横向荷载和纵向压缩下的弯曲变形,探究了层状梁弯曲特性的影响因素.从横向荷载下的弯曲结果可见,由于层间作用的影响,层状梁的弯曲刚度随着GNs层数的增加而不断降低.GNs/Al层状梁的... 详细信息

采用分子动力学(MD)方法模拟了石墨烯(GNs)/Al层状梁在横向荷载和纵向压缩下的弯曲变形,探究了层状梁弯曲特性的影响因素.从横向荷载下的弯曲结果可见,由于层间作用的影响,层状梁的弯曲刚度随着GNs层数的增加而不断降低.GNs/Al层状梁的弯曲机制并非由GNs和Al组分特性的简单相加,这使经典连续力学难以适用于高各向异性的层状材料中.在单轴纵向压缩中,GNs使细长的层状梁在塑性变形前更易发生屈曲行为.发生屈曲的临界应力σcr和临界应变εcr主要受层状梁中重复层厚度的影响,尤其在重复层厚度不足 2 nm时,σcr和εcr急剧降低.屈曲后的弯曲变形中,位错形核的拉-压不对称性使原子缺陷仅从受压缩的地方产生.随着GNs层数的增加,重复层间距离降低,层状梁的柔韧性随之增加.

关键词：石墨烯/Al层状梁分子动力学弯曲变形弯曲刚度屈曲

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伸展运动悬臂梁失稳后的能量分析

伸展运动悬臂梁失稳后的能量分析

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2015中国力学大会

作者：刘明杨晓东北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124

主要研究判断伸展运动悬臂梁失稳的方法以及梁失稳后能量的变化趋势.

关键词：

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空间桁架结构等效连续体建模及固有特性分析

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应用力学学报 2023年第2期40卷 282-293页

作者：曹东兴秦源孙杰朱东方胡文华北京工业大学材料与制造学部北京100124 机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124 上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109 天津理工大学机械工程学院天津300384

针对空间桁架天线的结构特点,基于能量等效原理分别建立了不带底板和带底板的空间桁架结构的等效梁连续体模型。将胞元横截面上任意点的位移用横截面中心处的位移分量线性表示,求得胞元的应变能和动能;基于能量等效原理利用哈密顿原理... 详细信息

针对空间桁架天线的结构特点,基于能量等效原理分别建立了不带底板和带底板的空间桁架结构的等效梁连续体模型。将胞元横截面上任意点的位移用横截面中心处的位移分量线性表示,求得胞元的应变能和动能;基于能量等效原理利用哈密顿原理建立桁架天线结构的等效连续体动力学方程,求解得到等效连续体模型的固有频率和振型表达式;利用有限元方法对桁架结构进行仿真分析,并将仿真结果与等效连续体模型计算结果进行对比分析。结果表明,等效模型结果具有较好的精度,从而验证了等效连续体梁模型的正确性。研究结果可为大型空间可展桁架结构的动力学设计提供论支撑。

关键词：空间桁架等效连续体模型能量等效固有振动

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环形桁架结构动力学实验研究

环形桁架结构动力学实验研究

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第十届全国动力学与控制学术会议

作者：张伟李亚南北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京 100124

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变转速旋转叶片的非线性振动分析

变转速旋转叶片的非线性振动分析

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2015中国力学大会

作者：李丽姚明辉张伟北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124

将叶片简化为固定在轮毂上、具有预扭转角和预安装角的旋转悬臂复合材料层合板,得到叶片的非线性常微分运动方程.考虑悬臂板的内共振关系,利用渐进摄动法进行摄动分析,得到悬臂板系统的平均方程,基于平均方程,研究高速旋转叶片的分叉和...

将叶片简化为固定在轮毂上、具有预扭转角和预安装角的旋转悬臂复合材料层合板,得到叶片的非线性常微分运动方程.考虑悬臂板的内共振关系,利用渐进摄动法进行摄动分析,得到悬臂板系统的平均方程,基于平均方程,研究高速旋转叶片的分叉和混沌动力学行为.以稳态转速为参数,对平均方程进行数值模拟,得到此种共振情况下的分岔图,相图,波形图.

关键词：

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六角陀螺声子晶体的带隙研究

六角陀螺声子晶体的带隙研究

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北京力学会第26届学术年会

作者：姜鹏超杨晓东钱霙婧张伟北京工业大学机电学院北京市非线性振动与机械结构强度重点实验室北京工业大学

声子晶体是一类新颖的合成材料,由几种材料构成的周期性结构,周期性赋予了声子晶体自然界往往找不到的新特性。声子晶体最鲜明的特点是弹性波在传播过程中,受声子晶体结构的作用,在一定的频率范围内传播会受到抑制,而在其他频率范围内... 详细信息

声子晶体是一类新颖的合成材料,由几种材料构成的周期性结构,周期性赋予了声子晶体自然界往往找不到的新特性。声子晶体最鲜明的特点是弹性波在传播过程中,受声子晶体结构的作用,在一定的频率范围内传播会受到抑制,而在其他频率范围内能够无损耗的传播。本文利用陀螺调控六边形声子晶体的频率范围,研究弹性波在周期结构中的传播特性。研究内容包括建立动力学方程,得出色散关系,分析不同参数对能带结构的影响。

关键词：陀螺声子晶体带隙研究

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大型空间挠性天线结构弯曲振动的非线性特性

大型空间挠性天线结构弯曲振动的非线性特性

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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：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天线大型化要求。卫星发射时,展开臂与天线收拢于运载火箭的整流罩内,入轨后展开臂带动天线展开、锁定。星载天线具有质量轻、柔性大、... 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天线大型化要求。卫星发射时,展开臂与天线收拢于运载火箭的整流罩内,入轨后展开臂带动天线展开、锁定。星载天线具有质量轻、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,影响天线指向精度和航天器本体姿态稳定性。本文针对大型空间挠性天线结构,综合考虑结构曲率非线性、惯性非线性及耦合非线性,建立了其受星体周期扰动下的弯曲振动控制方程。将方程无量纲化后,利用分离变量法解析求解线性系统的固有频率和本征模态,应用Galerkin方法将方程离散化,采用多尺度方法得到在系统在1:2内共振及第2阶模态主共振条件下系统的稳态定常解,通过幅频响应曲线发现系统存在饱和及渗透现象,这种通过内共振、非线性多自由度系统特有的现象可为空间大型天线被动控制的结构参数设计提供一些参考。

关键词：挠性天线自参数共振多尺度方法饱和被动控制

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