外部激励对齿轮箱系统振动能量传递特性的影响

针对齿轮箱的振动噪声控制问题,分析了外部激励对齿轮箱非线性系统振动能量传递特性的影响。采用子结构综合法,建立了齿轮箱非线性耦合系统的动力学模型,计算了耦合系统振动能量传递函数;采用数值求解方法,对齿轮箱非线性系统动力学模型进行求解,建立了系统的状态空间方程,并利用MATLAB对该状态空间方程进行了数值仿真。基于MATLAB,对具有对称结构的齿轮箱系统进行了数值仿真,研究了外部激励对系统振动能量传递特性的影响。该系统为齿轮箱振动噪声控制提供了新的理论依据。     

空间太阳能电站的轨道、姿态和结构振动的耦合动力学建模及辛求解

作为一种从太空获得清洁能源的系统,空间太阳能电站(SPS)吸引着许多国家和科研机构的关注.由于其超大、超轻的柔性结构特点,研究其在轨动力学行为时需要考虑轨道、姿态和结构振动的耦合作用.本文在考虑地球的非球形摄动影响下,建立了集成对称聚光系统(ISC)的动力学模型.通过Legendre变换引入广义动量,在Hamilton体系下建立了其轨道、姿态、轴向振动耦合的动力学方程.采用辛Runge-Kutta方法对耦合动力学方程进行数值求解.根据数值结果,分别研究了其在地球同步轨道下二阶摄动项对轨道、姿态和结构振动的影响,并分析了总能量的变化情况.     

两档输电线路间的非线性耦合振动特性研究

考虑几何非线性的影响,推导了两档输电导线与悬垂绝缘子串耦合振动的非线性动力学方程,并运用数值分析软件对不同工况下的振动响应进行了数值求解.基于输电导线振动的位移时程曲线,得到了两档输电导线的非线性耦合振动特性和共振特性,在小传输角度情况下,角度对输电导线的振动幅度没有明显影响,但振动系统的静平衡位置会发生偏移.     

磁浮列车车轨耦合振动仿真研究

为了分析车轨道耦合振动过程中各因素的影响,建立了车体-悬浮架-轨道的简化动力学模型和动力学方程,利用数值方法研究了一节列车在静态悬浮过程中,整个车体与轨道耦合振动的垂向动力学行为.分析了轨道和车辆主要参数对振动的影响,并给出了仿真结果.仿真结果表明,轨道的抗弯刚度,长度,车轨质量比,以及车辆的悬浮刚度对于耦合振动影响较大;同时经过二系悬挂的衰减,车厢的振动较小.结论可供车辆悬浮控制器设计和轨道梁设计参考.     

压电纤维复合材料层合壳的非线性动力学研究

本文对横向激励作用下的1-3型压电纤维复合材料层合壳进行了非线性动力学分析,并研究了压电特性对结构振动响应的影响.首先建立了压电纤维复合材料层合壳的非线性动力学方程,并且在已知的几何结构和材料特性基础上考虑了电场属性.然后根据位移边界条件,选择合适的振型函数,通过Galerkin方法将运动控制方程转化成两自由度的非线性常微分方程.通过数值模拟方法分析了横向激励和压电系数对压电纤维复合材料层合壳非线性振动特性的影响.通过波形图、三维相图、庞加莱图和分叉图等来研究壳体不同类型的周期和混沌运动.结果表明,外激励作用下结构存在复杂的非线性振动响应,同时压电参数对层合壳结构振动响应具有很强的调节作用.     

偏角不对中轴系振动的工艺控制措施研究

考虑非线性非稳态油膜力、局部碰摩力和质量不平衡的耦合激励,建立偏角不对中轴系非线性动力学方程,数值模拟并分析不对中偏角量对系统振动特性的影响,根据计算结果制定不对中偏角量的工艺控制标准.仿真计算研究表明:非稳态油膜力激励下,轴系动力学方程形式繁琐,求解困难,导致系统产生复杂的动力学行为,难以通过理论分析有效控制轴系非线性振动,而通过制定工艺可以避免理论研究难题,达到控制非线性振动级别的目的.     

考虑热效应的复合材料多体系统动力学研究

研究离心力和温度变化引起的附加弯曲变形对复合材料柔性多体系统振动特性的影响．从本构关系和非线性应变与位移关系式出发,用虚功原理和有限单元法建立了复合材料柔性梁的动力学变分方程,在此基础上建立了复合材料柔性多体系统的动力学方程．对曲柄-连杆-滑块机构的数值仿真表明,对于非对称的复合材料梁,各层弹性模量和热膨胀系数的差异会引起附加弯曲变形,从而影响系统的振动特性．     

轴向可伸缩复合材料悬臂梁的非线性振动研究

以航空领域中可变体机翼的伸缩变形过程为研究对象,对可伸缩悬臂复合材料层合梁的时变非线性振动进行理论研究.建立可伸缩悬臂复合材料层合梁在外载荷作用下的非线性动力学模型;根据时变系数非线性动力学方程研究时变非线性振动特性.分析可伸缩悬臂复合材料层合梁在外伸与收缩变形过程中的非线性动力学特性.从数值结果上看:模型的外伸速度、飞行速度对振动的影响较大,初值对振动的影响较小.     

充液柔性航天器非线性姿态动力学及再定向姿态机动

研究全充液柔性航天器大角度姿态机动中非线性姿态动力学及姿态再定向问题．采用Lagrange方法推导了液-柔耦合系统动力学方程并对系统进行了相空间动力学研究．由于能量耗散及柔性附件振动对系统产生扰动并由此引起混沌姿态运动，经历姿态转换后的航天器最终姿态定向不能预先确定．本文研究表明，通过一对互为反向的脉冲推进可以完成预期的姿态再定向机动．给出了实现姿态再定向机动的控制策略，并对控制前后的姿态本体轨迹及主角动量分量时间响应历程进行了数值仿真．     

移动车辆桥梁系统中的振动能量获取

本文对移动车辆作用下桥梁系统的振动能量俘获进行了研究.将车辆模型简化为车轮--弹簧--阻尼器--簧上车身质量体系,桥梁简化为对边简支对边自由板模型,压电俘能结构采用粘贴有压电晶体材料的悬臂梁并在其末端附加一质量块.对于这个耦合动力学模型,首先,通过板壳振动理论推导出了移动车辆作用下板的运动微分方程;其次,根据欧拉伯努利梁振动理论和基尔霍夫第一定律得到了以桥梁振动响应作为激励的悬臂梁动力学--压电耦合方程;最后,对耦合运动微分方程进行了求解并对其数值模拟结果进行了分析.结果表明:采用设计的压电俘能结构可以有效地收集桥梁系统的振动能量,而压电装置的位置、压电梁的厚度、集中质量、车辆速度对压电俘能效率都有一定影响.     

含微结构二维固体中非对称孤立波的存在条件

根据Mindlin微结构理论重新推导了含微结构的二维固体中孤立波传播的控制方程.利用行波变换,把复杂的非线性偏微分方程组简化为一非线性常微分方程.最后用动力系统定性分析理论,分析了含微结构的二维固体中孤立波的存在条件及其几何特性,证明了当介质中的某些参数满足适当条件时,在含微结构的二维固体中可以存在一种非对称孤立波.     

Principle of Dynamical Balance for Multibody Systems

A new formulation for multibody system dynamics is developed based on the concept of dynamical balance. In particular, we address the problem how to compose two known subsystem dynamics to generate the equations of motion for a composite system. The principle states that dynamical balance should hold between two subsystems, or the so-called d'Alembertian wrenches and torques of two subsystems should balance each other, for composite systems. The notion of body twists and wrenches is utilized to describe the principle. According to the principle, the dynamical balance condition is obtained just by taking the dual expression of the kinematical constraint in terms of the d'Alembertian wrenches and torques of subsystem dynamics. This work was supported by the Korea Research Foundation Grant (KRF-2003-003-D00015).     

月球车桅杆机构设计与分析

在分析国外月球车桅杆机构的基础上,研制出三自由度桅杆机构．建立了桅杆机构的动力学模型．对桅杆机构运动学和动力学进行了分析,给出了桅杆机构的运动学和动力学方程．对动力学方程进行求解,得到了关节力矩曲线．     

Three-dimensional formulation of rigid-flexible multibody systems with flexible beam elements

Multibody systems generally contain solids with appreciable deformations and which decisively influence the dynamics of the system. These solids have to be modeled by means of special formulations for flexible solids. At the same time, other solids are of such a high stiffness that they may be considered rigid, which simplifies their modeling. For these reasons, for a rigid-flexible multibody system, two types of formulations coexist in the equations of the system. Among the different possibilities provided in the literature on the material, the formulation in natural coordinates and the formulation in absolute nodal coordinates are utilized in this paper to model the rigid and flexible solids, respectively. This paper contains a mixed formulation based on the possibility of sharing coordinates between a rigid solid and a flexible solid. The global mass matrix of the system is shown to be constant and, in addition, many of the constraint equations obtained upon utilizing these formulations are linear and can be eliminated.     

几何非线性的损伤粘弹性Timoshenko梁的动力学行为

从考虑损伤的粘弹性材料的一种卷积型本构关系出发,建立了在有限变形下损伤粘弹性Timoshenko梁的控制方程．利用Galerkin方法对该组方程进行简化。得到一组非线性积分一常微分方程．然后应用非线性动力学数值分析方法,如相平面图,Poincare截面分析了载荷参数对非线性损伤粘弹性Timoshenko梁动力学性能的影响．特别考察了损伤对粘弹性梁的动力学行为的影响．     

Epidemic spreading model of complex dynamical network with the heterogeneity of nodes

In this paper, we model epidemic spreading by considering the mobility of nodes in complex dynamical network based on mean field theory using differential equations. Moreover, a resistance factor which can characterise the impact of individual's difference on the propagation dynamics in complex dynamical network is proposed by considering the influence of total number of connections and the continuous time to remain in contact. The effect of heterogeneity on the evolution process of propagation dynamics is explored by simulation. Extensive simulations are conducted to study the key influence parameters and the influence of them on the spreading dynamics, which are helpful to the understanding of epidemic spreading mechanism and the designing of effective control strategies.     

分数阶动力学的分析力学方法及其应用

综述我们在分数阶动力学分析力学方法的研究进展,包括：分数阶动力学系统的分析力学表示,构造分数阶动力学模型的分析力学方法,构造分数阶动力学模型团簇的分析力学方法,三类分数阶Lie群无限小变换方法,分数阶动力学系统的对称性、对称性摄动和共形不变性的分析力学方法,分数阶动力学系统的代数结构与Poisson积分的分析力学方法,构造分数阶动力学系统积分不变量的分析力学方法,分数阶动力学系统梯度表示的分析力学方法,分数阶动力学系统稳定性的分析力学方法,分数阶微分方程的分析力学方法等,介绍了对于物理学、力学、生物学、非线性科学等领域的10多种分数阶动力学模型的应用,并指出了若干进一步研究的问题.     

粘弹性地基上损伤弹性Timoshenko梁动力学行为

建立了粘弹性地基上损伤弹性Timoshenko梁在有限变形情况下的运动微分方程,这是一组非线性偏微分方程.为了便于分析,首先利用Galerkin方法对该方程组进行简化,得到一组非线性常微分方程.然后利用Matlab软件进行数值模拟,考察了载荷参数、地基粘性参数和弹性参数、损伤对梁振动的影响.采用非线性动力学中的各种数值方法,如时程曲线、相平面图、Poincare截面和分叉图,发现增大地基的粘弹性参数,有利于增强结构运动的稳定性,而损伤会降低结构运动的稳定性.     

神经元钙振荡的非线性动力学研究

在神经元的生理实验中经常观察到丰富的钙振荡模式,本文详细综述了产生这些现象的钙流交换机理和各类通道调节机理,以及描述这些生理机理的数学表达式.介绍三类典型的研究钙振荡的非线性动力学模型,即电压动力学与钙动力学相耦合的模型,多个钙存储单元之间钙流平衡的模型和考虑信使物质IP3的振荡与钙振荡相互作用的模型;并针对第一个模型简要地讨论其复杂的动力学行为;最后对神经元钙振荡的非线性动力学研究提出了一些展望.