检索结果-内蒙古大学图书馆

传感技术学报 2024年第4期37卷 551-557页

作者：曹东兴詹昌海李莎莎毛佳佳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

为适应振动环境多方向激励输入，提出一种基于螺旋形压电悬臂梁结构的多方向振动能量采集器。首先把聚偏氟乙烯（PVDF）粘贴在紫铜基层上组成螺旋压电片，进一步由四个螺旋压电片组成双向耦合的振动能量采集器。通过有限元仿真和实验分... 详细信息

为适应振动环境多方向激励输入，提出一种基于螺旋形压电悬臂梁结构的多方向振动能量采集器。首先把聚偏氟乙烯（PVDF）粘贴在紫铜基层上组成螺旋压电片，进一步由四个螺旋压电片组成双向耦合的振动能量采集器。通过有限元仿真和实验分析单螺旋压电片和四片耦合的多方向振动能量采集器的振动特性及能量采集特性，探讨了螺旋形结构几何参数和附加质量对其固有频率的影响、负载电阻对其输出功率的影响以及在不同负载下的开路输出电压和功率。结果表明，半径、径向节距、配重质量和厚度对对单片螺旋压电片的固有频率影响较大。通过对其附加5 g和10 g附加质量，将第一阶固有频率从无附加质量的29 Hz分别降至22 Hz和18 Hz;最佳外接电阻为1×10～7Ω,峰值电压和功率分别为12 V和7μW。对于由四片螺旋压电片组成的多方向振动能量采集器，结果表明其在5 m/s2加速度激振器激励时，输出电压最高可达17 V,具有良好的低频振动能量多方向采集的效果。

关键词：振动能量采集螺旋压电梁多方向低频振动固有频率

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水流管道压力脉动能量采集器实验研究

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哈尔滨工程大学学报 2021年第8期42卷 1154-1161页

作者：曹东兴段祥健张伟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 北京强度环境研究所北京100076

为了实现压力管道智能监测与检测的自供电技术,探讨管道压力脉动能量采集技术,本文提出了一种具有力学放大器的增强型压电叠堆俘能器。基于牛顿力学原理理论推导了力学放大器的放大系数,利用有限元方法对俘能器进行了谐响应分析并讨论... 详细信息

为了实现压力管道智能监测与检测的自供电技术,探讨管道压力脉动能量采集技术,本文提出了一种具有力学放大器的增强型压电叠堆俘能器。基于牛顿力学原理理论推导了力学放大器的放大系数,利用有限元方法对俘能器进行了谐响应分析并讨论了结构参数对输出电压的影响规律,通过实验研究了力学放大器与管道中的扰流体对俘能器俘能效率的影响。研究结果表明:通过调整力学放大器的结构能够有效提高俘能器的开路输出电压,在水流管道中添加扰流体有利于提高管道内压力脉动,进一步提高了俘能器的输出功率。本文的研究结果对压力管道能量收集器的设计和应用具有重要的借鉴意义。

关键词：振动俘能器流体管道压力脉动压电叠堆力学放大器扰流体谐响应分析阻抗匹配

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附磁压电悬臂梁流致振动俘能特性分析

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力学学报 2019年第4期51卷 1148-1155页

作者：曹东兴马鸿博张伟北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124

流致振动蕴含巨大的能量,本文基于流致振动理论,设计了一种附加磁力激励的压电悬臂梁流致振动俘能器,并通过理论和实验研究其振动俘能特性.该俘能器由压电悬臂梁、圆柱绕流体和磁铁组成;首先基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了流致振动... 详细信息

流致振动蕴含巨大的能量,本文基于流致振动理论,设计了一种附加磁力激励的压电悬臂梁流致振动俘能器,并通过理论和实验研究其振动俘能特性.该俘能器由压电悬臂梁、圆柱绕流体和磁铁组成;首先基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了流致振动附磁压电俘能器的能量函数,利用Hamilton原理建立了流致振动附磁压电俘能器的机电耦合方程;利用数值方法研究详细分析了流速、圆柱绕流体直径和长度、磁间距、磁极和外接电阻等系统参数对压电俘能器振动特性和输出电压的影响.分析结果表明,该型压电俘能器的振动幅值在低流速条件下产生涡激振动,并产生最大的输出电压;磁力可以降低压电俘能器的共振频率并能够拓宽压电俘能器频带带宽,因此,附磁压电俘能器具有相比没有附磁的压电俘能器更适用于低速层流环境;实验结果与数值结果吻合较好,验证了附磁压电悬臂梁流致振动俘能器的理论分析的正确性.

关键词：振动能量采集流致振动圆柱绕流压电悬臂梁磁力

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磁力增强涡激振动压电俘能器仿真及实验

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振动．测试与诊断 2022年第3期42卷 530-536,619页

作者：曹东兴丁相栋张伟姚明辉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 天津工业大学人工智能学院天津300387

为了提高低流速水流环境的俘能特性,基于涡激振动原理和压电振动能量采集技术,提出一种磁力增强涡激振动俘能器。该俘能器由压电层合悬臂梁、尾端圆柱绕流体和磁铁组成。首先,通过流-固-电耦合有限元仿真,分析了无附加磁力涡激振动压电... 详细信息

为了提高低流速水流环境的俘能特性,基于涡激振动原理和压电振动能量采集技术,提出一种磁力增强涡激振动俘能器。该俘能器由压电层合悬臂梁、尾端圆柱绕流体和磁铁组成。首先,通过流-固-电耦合有限元仿真,分析了无附加磁力涡激振动压电俘能器的俘能特性,可知其低流速环境下俘能效率较低;其次,搭建流致振动俘能器实验平台,研究了磁力增强俘能器的俘能特性。实验结果表明:在横斥纵吸磁铁布置情况下,压电俘能器结构的固有频率较低,在较低流速下更容易起振,且达到涡激共振所需的流速范围较低;在磁场力的作用下其振动变形较大,输出电压较高,振动频带较宽;当水流流速为0.5 m/s时,磁力增强压电俘能器的输出功率均方根值达到120μW,较无附磁情况的压电俘能器提高了57.8%,这表明横斥纵吸附磁式涡激振动压电俘能器在较低流速流场环境中具有更高的俘能效率。

关键词：振动能量采集涡激振动流固耦合磁力增强

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横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动的全局动力学

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振动与冲击 2017年第4期36卷 214-217页

作者：周莎张伟于天俊杨晓东北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124

针对横摇和纵摇非线性耦合下船舶的混沌运动,首次应用能量相位法研究了船舶动力系统在1∶2内共振,第2阶主共振情形下系统的全局分叉及多脉冲混沌动力学行为,揭示了船舶运动存在模态作用、能量转移和多脉冲混沌运动的机理,并给出了船舶... 详细信息

针对横摇和纵摇非线性耦合下船舶的混沌运动,首次应用能量相位法研究了船舶动力系统在1∶2内共振,第2阶主共振情形下系统的全局分叉及多脉冲混沌动力学行为,揭示了船舶运动存在模态作用、能量转移和多脉冲混沌运动的机理,并给出了船舶系统发生多脉冲混沌运动的参数区间。数值模拟验证了横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动系统存在多脉冲混沌运动。

关键词：船舶动力学非线性耦合能量相位法多脉冲混沌运动

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仿生六足折纸机器人结构设计与运动分析

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浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1543-1555页

作者：曹东兴贾艳超郭翔鹰毛佳佳北京工业大学数学统计学与力学学院北京100124 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 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下... 详细信息

针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下,该机器人单足具有2个自由度,此时将机器人腿部顶点等效为关节,轴线折痕等效为连杆,建立机器人腿部的平面连杆等效模型,并以折面夹角为运动变量,通过仿真计算得出机器人足端的理论运动范围.利用楔形面板技术对折面增厚并避免相邻折面发生物理干涉,建模得到折纸仿螃蟹六足机器人的三维模型.基于平面连杆的等效模型,分析折面夹角与足端运动之间的联系,设计确定机器人的足端运动轨迹与运动步态.利用3D打印技术设计并制作折纸仿生六足机器人试验样机,基于STM32单片机控制实现了机器人三横向角步态运动.结果表明,该折纸仿生机器人可以实现平面构型到仿螃蟹构型的转换,在6条腿的协同运动下,机器人可以平稳地左右横向移动.

关键词：六足机器人仿生六折痕折纸三浦折纸运动分析

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六层非对称正交双稳态复合材料层合板的动态跳跃研究

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力学与实践 2022年第2期44卷 337-343页

作者：董挺张伟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北京100124

本文研究了中心固支,四边自由的六层非对称正交双稳态复合材料层合板(0/0/0/90/90/90)的动态跳跃现象,并展示了双稳态复合材料层合板在动态跳跃前后和过程中的非线性振动。考虑冯卡门大变形,利用Reddy三阶剪切变形理论和哈密顿原理,建... 详细信息

本文研究了中心固支,四边自由的六层非对称正交双稳态复合材料层合板(0/0/0/90/90/90)的动态跳跃现象,并展示了双稳态复合材料层合板在动态跳跃前后和过程中的非线性振动。考虑冯卡门大变形,利用Reddy三阶剪切变形理论和哈密顿原理,建立了动力学与控制方程。利用动力学与控制方程,得到了李雅普诺夫指数图、庞加莱截面图和时间历程图,分析了双稳态复合材料层合板的周期振动、概周期振动、混沌振动和动态跳跃现象。

关键词：双稳态哈密顿原理混沌振动动态跳跃非线性振动

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基于余量谐波平衡法的质点振动系统高阶近似与频率响应分析

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振动与冲击 2018年第20期37卷 154-158页

作者：国忠金张伟夏丽莉泰山学院数学与统计学院山东泰安271000 北京工业大学机电学院北京100124 机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124

基于谐波平衡方法,构建了用于研究旋转抛物线上的质点运动系统的余量谐波平衡解程序。获得了系统高阶解析近似振动频率及稳态响应。研究了系统稳态下的振动频率随系统非线性项系数、初始振幅、线性刚度系数的变化趋势,给出了初始振幅、... 详细信息

基于谐波平衡方法,构建了用于研究旋转抛物线上的质点运动系统的余量谐波平衡解程序。获得了系统高阶解析近似振动频率及稳态响应。研究了系统稳态下的振动频率随系统非线性项系数、初始振幅、线性刚度系数的变化趋势,给出了初始振幅、非线性项系数对系统振动频率响应的影响。研究结果表明,给出的2-阶余量谐波平衡近似比已有的方法结果更加精确,其相对误差大大降低,系统稳态下的振动频率随非线性项系数、初始振幅的增大而减少,随线性刚度系数的增大而增大。

关键词：质点振动系统余量谐波平衡高阶近似频率响应

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考虑稳态温度场的涡轮叶盘振动特性概率分析

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推进技术 2017年第12期38卷 2805-2814页

作者：李蔓林白广忱王鹞伟白斌北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京工业大学非线性振动和机械结构强度北京市重点实验室北京100024

为了研究稳态温度场及离心载荷的随机变化对涡轮叶盘振动特性的影响,利用有限元方法对稳态温度场作用下的涡轮叶盘结构振动特性进行确定性分析。在此基础上,采用含交叉项的二次响应面方法对叶盘结构振动特性进行概率分析,得到稳态温度... 详细信息

为了研究稳态温度场及离心载荷的随机变化对涡轮叶盘振动特性的影响,利用有限元方法对稳态温度场作用下的涡轮叶盘结构振动特性进行确定性分析。在此基础上,采用含交叉项的二次响应面方法对叶盘结构振动特性进行概率分析,得到稳态温度场下叶盘结构振动特性的概率分布特征,并给出温度场及离心载荷等随机变量对叶盘结构随机性振动的模态频率的影响规律。最后,根据共振考核状态及坎贝尔图,结合转速与频率的相关性提出叶盘随机性振动避共振方法,并在几个典型工况下对叶盘结构随机性振动进行了避共振分析。结果表明,随机参数3%的变化能够导致叶盘共振转速区拓宽50%以上,并造成多个共振转速区重叠现象。

关键词：涡轮叶盘稳态温度场二次响应面法概率分析坎贝尔图避共振分析

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二维正方晶格钨-硅橡胶声子晶体的带隙特性研究

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人工晶体学报 2020年第9期49卷 1583-1589页

作者：郭翔鹰孙向洋朱雨男北京工业大学机械工程学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124

本文利用平面波展开法和有限元法计算了二维正方晶格钨-硅橡胶声子晶体的能带结构,分析了弹性波在嵌有周期性排列的相同孔径的圆柱形钨块声子晶体结构中的传播特性。对能带结构中出现的特殊现象,例如狄拉克点以及狄拉克点附近的简并态... 详细信息

本文利用平面波展开法和有限元法计算了二维正方晶格钨-硅橡胶声子晶体的能带结构,分析了弹性波在嵌有周期性排列的相同孔径的圆柱形钨块声子晶体结构中的传播特性。对能带结构中出现的特殊现象,例如狄拉克点以及狄拉克点附近的简并态等进行了分析。给出了三维能带图以及不同模式下的主要变形情况,发现在基体与散射体结合的部位容易出现应力集中的现象。同时讨论了复合材料的不同参数对带隙的影响,发现随着密度比(散射体密度与基体密度的比值)的增大,第一完全带隙的起始频率逐渐增加,但是截止频率变化较小,带宽逐渐减小。相对于杨氏模量比,密度比对带隙的影响更大。本文的结果将对实际的工程应用提供一定的理论指导。

关键词：声子晶体平面波展开简并态能带结构狄拉克点

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