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1 篇 北京强度环境研究...
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作者

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36 篇 姚明辉
28 篇 曹东兴
23 篇 陈丽华
19 篇 于天俊
14 篇 cao dongxing
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13 篇 钱霙婧
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8 篇 周莎
8 篇 yang xiaodong
7 篇 刘艮
7 篇 袭安
5 篇 李印波
5 篇 张永旺
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211 篇 中文

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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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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

引用

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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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

引用

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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含竖杆Warren式环形桁架的动力学特性分析

含竖杆Warren式环形桁架的动力学特性分析

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第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：袭安张伟北京工业大学非线性振动与机械结构强度北京市重点实验室北京100124

大型空间可展天线反射器的周边构件由以含竖杆Warren式桁架胞元周期循环连接，形成环形桁架结构，为天线反射器型面提供必要的支撑刚度。为了确保结构具有良好的动力学品质满足服役要求，须在设计阶段进行动力学特性的分析。然而，周边... 详细信息

大型空间可展天线反射器的周边构件由以含竖杆Warren式桁架胞元周期循环连接，形成环形桁架结构，为天线反射器型面提供必要的支撑刚度。为了确保结构具有良好的动力学品质满足服役要求，须在设计阶段进行动力学特性的分析。然而，周边构架有大量的杆件和铰链组成，即使不考虑铰链间隙的影响，大量的自由度仍给结构的动力学分析带来困难。针对大型空间可展天线结构具有多胞周期性、众多间隙和碰撞等特点，抓住重要的物理因素，建立简化的动力学模型，进而进行动力学特性分析。对于以梁或板为基本单元构成的大型空间桁架结构，通常采用降阶的等效连续体模型进行结构动力学分析。以含竖杆的Warren桁架胞元为研究对象，基于能量等效原理提出了环形桁架的等效连续体模型，并对等效模型进行动力学特性分析。同时，通过对原始桁架结构与等效模型固有振动特性的对比分析，验证等效方法的精度和准确性。

关键词： Warren桁架等效模型动力学特性可展结构

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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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悬臂梁自身重力对振动实验的影响

悬臂梁自身重力对振动实验的影响

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第十届动力学与控制学术会议

作者：刘鹏飞姚明辉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

国内外学者在悬臂梁结构的动力学行为的理论和实验研究方面取得了一些研究成果,在实验研究中,大多数学者采用纵向放置的悬臂梁结构。但是在压电振动发电技术中,往往使用横向放置的悬臂梁结构,那么,悬臂梁放置方位的不同是否对结构的振... 详细信息

国内外学者在悬臂梁结构的动力学行为的理论和实验研究方面取得了一些研究成果,在实验研究中,大多数学者采用纵向放置的悬臂梁结构。但是在压电振动发电技术中,往往使用横向放置的悬臂梁结构,那么,悬臂梁放置方位的不同是否对结构的振动有影响?这是一个需要研究的科学问题。本文通过研究悬臂梁横向与纵向放置的不同,分析悬臂梁自重对结构振动的影响。实验所用的材料为铝合金直梁。悬臂梁的基础端作用简谐激励,在相同激励幅值情况下,通过调节外激励频率,计算振幅的相对偏差率,研究悬臂梁自身重力对系统振动的影响,分析重力的影响是否可以在一定范围内被忽略。在相同激励幅值情况下,通过调整悬臂梁外伸长度,研究不同长度悬臂梁的固有频率。在相同激励幅值情况下,保持悬臂梁外伸长度不变,通过调节外激励频率,分析悬臂梁的自重对系统动力学行为的影响。实验结果表明,悬臂梁振幅的绝对偏差率随着悬臂梁外伸长度的增大而递增。当铝合金悬臂梁的厚度为0.8mm,长宽比小于6:1时,梁的振幅偏差率小于2.4%,此时在计算悬臂梁的振幅或者研究悬臂梁的振动响应时,可以忽略重力对系统振动的影响。那么,当悬臂梁放置方位不同时,重力对悬臂梁的周期运动和混沌运动是否有影响?研究结果表明,从定性的角度来分析,重力对悬臂梁的动力学行为没有影响,即在相同的外激励幅值以及相同的外激励频率下,横向放置悬臂梁的动力学行为与纵向放置悬臂梁的动力学行为相同;从定量的角度来分析,悬臂梁纵向放置时,其振幅更大。当悬臂梁的放置方式不变时,随着外激励频率的增大,悬臂梁的振幅逐渐减小,当系统出现混沌运动时,振幅达到最小值,此后,系统出现周期运动,其振幅比混沌运动时有所增大。该研究内容可为压电悬臂梁动力学与发电效应的研究提供有力的支持。

关键词：悬臂梁重力相对偏差率动力学行为

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双稳态直梁与双稳态L型梁发电效应与动力学响应的对比实验研究

双稳态直梁与双稳态L型梁发电效应与动力学响应的对比实验研究

引用

第十届动力学与控制学术会议

作者：马立姚明辉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

随着科技的发展以及人类对新能源技术的不断探索,压电发电技术越来越受到人们的关注。本世纪初专家和学者们开始对双稳态压电式振动能量采集器进行研究,因此,双稳态压电发电的研究还在不断探索当中。本文主要是通过实验对双稳态直梁和... 详细信息

随着科技的发展以及人类对新能源技术的不断探索,压电发电技术越来越受到人们的关注。本世纪初专家和学者们开始对双稳态压电式振动能量采集器进行研究,因此,双稳态压电发电的研究还在不断探索当中。本文主要是通过实验对双稳态直梁和双稳态L梁的发电效应和动力学响应进行对比研究。开展双稳态直梁和双稳态L型梁发电效应和动力学响应的对比实验研究,对于提高压电能源采集器的发电效率具有重要意义。实验所用的材料为PZT陶瓷压电片,包括基层和压电层,压电层的材料为PZT,基层的材料为黄铜。在压电悬臂梁的基础端作用简谐激励,在同一实验条件下,通过改变外激励的振幅和频率来研究两种试验结构的动力学响应和发电效应的异同。实验结果表明,一般情况下,相同激励条件下双稳态直梁的发电效果比横向放置的双稳态L型梁的发电效果更好;但是,当激励幅值为400mv,激励频率从6Hz递增至24Hz时,会出现双稳态L型梁发电能力优于双稳态直梁的情况。双稳态直梁初始位置为上势阱和初始位置为下势阱的发电效果相差不大,而双稳态L梁初始位置为上势阱的发电效果明显优于初始位置为下势阱的发电效果。此外,在改变外激励频率时,双稳态直梁所经历的动力学响应和双稳态L梁所经历的动力学响应相比,L梁较直梁更为复杂。复杂的动力学响应有助于研究人员研究非线性因素对于发电特性的影响以及动力学响应与压电发电的关系。

关键词：双稳态直梁 L型梁发电效应动力学响应

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