一类具有时滞和非线性发生率的SIRS传染病模型稳定性与Hopf分岔分析

研究了一类具有时滞及非线性特性发生率的SIRS传染病模型,首先利用特征值理论分析了无病平衡点和地方病平衡点的局部稳定性;并以时滞τ作为分岔参数,分析了模型的Hopf分岔行为,运用中心流形定理和规范型理论给出了分岔方向及分岔周期解稳定性的计算公式;最后,数值模拟验证了理论分析结果.     

减速带激励下汽车的非线性振动特性分析

研究了在减速带激励下具有磁流变阻尼器悬架系统汽车的非线性动力学行为.汽车采用七自由度模型,磁流变阻尼器采用Sigmoid模型.根据第二类Lagrange方程建立了汽车振动微分方程,并采用四阶Runge-Kutta法进行了数值仿真.首先以减速带高度为参数对汽车运动进行分岔分析,然后通过时间历程图、相位图、Poincaré截面分析了汽车在不同减速带高度时所呈现的不同运动形式,得到了系统发生混沌运动时减速带的高度范围,并分析了系统经拟周期运动通向混沌运动的途径.研究结果为汽车平顺性控制和安全性设计提供了理论指导.     

压电发电悬臂梁的非线性动力学建模及响应分析

以单晶悬臂梁压电发电装置为研究对象,在考虑压电材料非线性的情况下,利用广义Hamilton原理、Rayleigh-Ritz法、Euler-Bernoulli梁理论及压电元件恒定电场假设建立了悬臂梁压电发电装置的分布式机电耦合模型,通过数值计算分析谐振频率附近解的特性与系统参数及初始条件的关系,揭示了压电材料非线性、外激励参数对系统响应的影响规律,并通过实验验证了解析解的正确性.结果表明,压电材料的非线性特性会导致近似解的共振峰向左偏移,呈现软特性的非线性特征;当激励频率变化时,系统响应存在多解、跳跃等现象,主共振解的真正实现与初始条件的选取有关.     

基于遗传算法非线性PID的柴油机共轨压力控制

高压共轨柴油机共轨压力随不同工况的调节能力及其压力的稳定性,从根本上影响着柴油机系统的燃油经济性与排放性能;针对共轨压力的控制,给出了在起动、过渡、正常、停机以及故障等工况下的轨压控制策略,设计了带预控制的积分分离非线性PID控制器,采用遗传算法对PID参数进行了在线自适应整定,实现了在不同柴油机工况下对不同轨压变化的优化控制;台架实验结果表明,在不同工况下采取的控制策略是适用的,采用的积分分离技术能减少控制超调,预控制技术能缩短轨压稳定时间并减少轨压波动,遗传算法对非线性PID控制器参数的在线优化,平均可在柴油机起动后6.7s内完成,所设计的非线性PID控制器可把轨压控制偏差稳定在1.4%以下。     

采用模糊逻辑修正的SRM滑模控制器设计

针对开关磁阻电动机输出转矩脉动问题,提出了一种基于模糊逻辑修正的滑模转矩脉动最小化控制方法;采用数学解析方法对有限元分析的电感数据进行处理,从而建立电机的非线性模型,并详细分析了转矩脉动机理;设计了基于滑模变结构的电机瞬时转矩控制器,并采用模糊逻辑修正模块对关断角进行实时补偿控制;仿真结果表明,与PI定角度控制及滑模控制相比,转矩脉动系数分别减小了24.7%和15.1%,提升了高转速时的电机动态性能。     

非线性状态估计法在风电齿轮箱故障预警中的应用

针对现阶段在齿轮箱的状态监测方法中遇到的问题,提出一种以易于采集的油温信号来对齿轮箱故障进行预警的分析方法;通过非线性状态估计法(nonlinear state estimate technology)建立齿轮箱的温度预测模型,之后根据统计温度预测残差的变化趋势,然后与通过验证集合确定出的残差均值和标准差的故障阈值进行对比,以实现及早发现齿轮箱的潜在故障,优化运行的效果;并且与神经网络预测方法进行对比分析,结果表明非线性状态估计法对风电齿轮箱进行故障预警有着较好的效果。     

高速柔性转子-非定心SFD系统响应特征分析与试验验证EI北大核心CSCD

航空发动机转子系统通常在支承处设置挤压油膜阻尼器(squeeze film damper,SFD)来实现系统减振设计,与定心SFD相比,非定心SFD结构简单紧凑,减振效果良好,但是具有更强的非线性特征,动力特性更为复杂。以某航空发动机动力涡轮转子为研究对象,建立了多支点高速柔性转子-非定心SFD系统非线性动力学模型,考虑了非定心SFD静偏心的影响,采用数值方法求解转子系统响应,结合系统不平衡响应特征、分岔图、庞家莱截面、频谱等,开展了系统非线性动力学特性研究,并通过了转子试验验证。研究结果表明,非定心SFD油膜间隙较大时,转子系统存在较强的非线性运动,频率成分丰富,减小油膜间隙能够使系统在跨临界后为单周期运动,降低系统的非线性不平衡响应;但过小的油膜间隙将导致转子系统峰值响应和对应的转速显著增大,转子可工作转速范围变小,合理的油膜间隙可以兼顾非线性振动响应和峰值转速较小,实现转子系统在大转速范围内长时间运行。     

考虑纤维缠绕形态的复合材料结构拉伸承载行为

纤维缠绕复合材料的纤维束具有交叉起伏形态特征,该形态对复合材料结构的力学行为有显著的影响。本文采用数值仿真和实验手段研究了纤维缠绕复合材料平板结构的拉伸力学行为。实验方面,开展纤维缠绕复合材料平板的准静态拉伸实验,通过数字图像相关技术(DIC)监测其表面应变场的演化过程,研究交叉起伏特征对载荷-位移曲线和应变分布特征的影响;数值分析方面,构建包含纤维缠绕形态的介观有限元模型,基于3D Hashin失效准则开展渐进损伤过程模拟,并引入了复合材料的剪切非线性行为。选取层合板结构为参照组,同时开展实验和数值分析。实验结果表明:对于层合结构,缠绕结构的整体刚度更低,失效位移更大,失效载荷基本相同,且缠绕结构菱形特征单元中部纤维交叉起伏区域存在明显的应变集中现象。所构建的有限元模型和实验结果吻合较好,呈现出纤维起伏区域的应变集中、失效起始和扩展行为。      

考虑边界排水时间效应的软土一维非线性固结近似解答

为了考虑实际工程中,土层边界的排水性状是一个随时间连续变化的过程,基于经典的非线性压缩和非线性渗透关系,研究考虑排水边界时间效应时固结系数随时间变化的土体一维非线性固结问题。通过分离变量法和Laplace变换技术,获得该固结问题的近似解答;再将该文解退化并与既有差分解答进行对比,从而验证近似解答正确性。基于所得解,探讨了压缩指数与渗透指数比值Cc/Ck、最终有效应力与初始有效应力比值Nq及界面参数α、β对土体固结特性的影响。结果表明：在连续排水条件下,土体内的不排水对称面的位置与界面参数有关,并且随时间会发生变化;当Cc/Ck>1时,在固结前期,土体的沉降速率随着Nq值的增大而增大,而在固结后期则相反。排水边界的界面参数取值对反映边界排水速率影响很大,因此工程中计算地基固结速率时有必要确定界面参数取值。     

随机多孔碳纤维纸的非线性面外压缩本构模型

多孔碳纤维纸由随机分布的碳纤维构成,常用于燃料电池、发热材料等先进结构,其主要服役状态为面外压缩。碳纤维纸的压缩应变对其力学、热学、电学性能均有显著影响,因此迫切需要揭示其面外压缩本构关系。该文针对碳纤维纸微结构随机多孔的特点,提出了2种非线性面外压缩本构模型,分别是考虑赫兹接触影响的对数型模型和考虑孔隙率和单胞尺寸的幂函数型模型。基于3种商品化碳纤维纸的应力-应变实验数据,将该文提出的两种模型与传统的线性模型进行分析对比,并讨论了有、无额外有机物对碳纤维纸力学性能的影响。结果表明：碳纤维纸中的额外有机物对其应力-应变关系有比较明显的影响,全面考虑接触变形、弯曲变形与孔隙率变化的对数型本构模型具有较好的鲁棒性,适用范围较广;幂函数型本构模型能够较准确地预测有机物含量较低的碳纤维纸的应力-应变关系;传统的线性本构模型对各种碳纤维纸的预测均有较大的误差,该文提出的两种非线性本构模型对碳纤维纸具有较好的适用性,可以反映碳纤维纸的非线性应力-应变关系。