柔性悬臂梁非线性非平面运动的多脉冲轨道分析

首先建立了柔性悬臂梁非线性非平面运动的偏微分方程;然后运用Galerkin和多尺度方法得到平均方程．并利用规范形理论进一步将方程化简;最后用能量相位法求出多脉冲跳跃的能量函数序列．Dynamics软件数值计算表明：在系统中确实存在着由多脉冲跳跃而导致的Smale马蹄型混沌．     

基于lambert理论的多脉冲快速轨道交会研究

对于任意初始相位条件下的圊定轨道间的两航天器交会问题,研究了多脉冲远程快速轨道机动的策略.在燃料消耗一定的情况下,以脉冲次数和时间为变量,通过遗传算法进行全局寻优,可得到一条多脉冲快速机动轨道.仿真结果表明,脉冲次数对燃料消耗和机动时间有极大的影响,在初始条件不利的情况下,利用多脉冲轨道机动,可以较好地解决远程轨道机动的高能耗区.所以,在燃料消耗受限的情况下,根据不同的初始条件,选择脉冲次数,可以达到快速交会的目的,为快速交会提供了可靠依据.     

受多随机噪声和多随机脉冲干扰的非线性系统稳定性分析

针对一类受多有色噪声和多随机脉冲干扰的非线性系统(其中系统连续动态中的多随机噪声包含乘性和加性有色噪声且离散动态中多随机脉冲幅值的类型由一个齐次不可约非周期Markov链决定),分别提出概率意义和矩意义下的噪声-状态稳定性、概率意义下的全局渐近稳定性、矩意义下的指数稳定性判据.在脉冲数量受模态依赖平均脉冲区间约束下,首先基于乘性随机噪声的估计和Lyapunov函数方法,分别研究系统在矩意义下的噪声到状态稳定性和指数稳定性判据;然后基于乘性随机噪声满足大数定律的假设和Lyapunov函数方法,分别给出系统在概率意义下的噪声-状态稳定和全局渐近稳定的充分条件;最后通过仿真结果验证所提出稳定性判别准则的有效性.     

一类非线性多自主体系统的实用脉冲一致性

针对一类非线性多自主体系统,研究基于实用脉冲控制的一致性协议设计问题.引入脉冲调制间歇控制策略,利用峰值很大,持续时间很短的信号代替理想脉冲信号,设计实用脉冲一致性协议.首先给出一类连续―间歇型实用脉冲协议.利用李雅普诺夫函数方法,图论和间歇控制理论,证明了在该协议下,多自主体系统可以实现渐近一致性.在连续—间歇型实用脉冲协议实施中,需在控制作用区间连续量测自主体状态.针对此局限,提出了采样―间歇型实用脉冲协议.通过采样和间歇控制理论,建立了多自主体系统实现渐近一致性的充分条件.进一步地,分析了当控制作用区间等于采样周期时,采样—间歇型实用脉冲协议退化为周期采样控制协议,而当控制作用区间趋于0时,其退化为脉冲控制协议.揭示了所提出的采样―间歇型实用脉冲协议同周期采样控制协议,脉冲控制协议之间的关系.     

轨道根数偏差修正的脉冲控制比较研究

针对研究卫星轨道根数偏差修正的控制问题.以高斯摄动方程和J2摄动下平均轨道偏差与密切轨道偏差的转换关系为理论基础,采用合适的控制策略,通过对密切轨道根数偏差的控制,实现了对平均轨道根数偏差的修正,数值仿真验证了方法的有效性和正确性.结果表明,控制耦合以及轨道根数偏差之间的相互作用等情况会延长轨道偏差修正所需时间,与将平均轨道根数偏差近似成密切轨道根数偏差的方法相比,基于平均轨道根数偏差的修正方法不但具有工程实现方面的简易性,而且具有更高的控制精度和更少的控制燃料消耗.     

碳纳米管增强复合材料板的混沌动力学研究

基于碳纳米管增强复合材料板结构的非线性动力学方程,利用多尺度法得到该系统在1:3内共振情况下的平均方程.运用规范型理论对平均方程化简,研究了化简后系统未受扰部分的非线性动力学行为和扰动项对系统流形的影响.同时,利用能量-相位法验证了系统存在多脉冲跳跃轨线,进而证明在一定参数条件下碳纳米管增强复合材料板结构中存在Smale马蹄意义下的混沌.所得结论具有重要理论价值,对实际工程具有指导意义.     

基于改进遗传算法的多脉冲交会轨道优化研究

最优空间多脉冲轨道交会是一个复杂的非线性系统。由于结构复杂,存在非线性特性,影响系统的快速性和实时性。建立最优空间多脉冲轨道交会模型,传统遗传算法不能满足要求,因此提出了在自适应遗传算法的基础上引入多位变异的多变异位自适应遗传算法,对空间多脉冲交会轨道优化进行了求解。多变异位自适应遗传算法增加了种群的多样性,可避免算法的早熟收敛现象。仿真结果表明,利用多位变异自适应遗传算法求解空间多脉冲交会轨道优化效果好,避免了早期收敛,提高了全局寻优能力,为多脉冲交会轨道优化提供了较好的方法。     

面向非线性轨道车辆动力学的广义多步显式积分算法应用*

为了改善计算效率,在非线性轨道车辆动力学仿真中引入广义多步显式积分算法.针对非线性系统将算法改造为增量格式.列车动力学模型由轨道车辆模型和钩缓装置模型等组成.采用增量格式的广义多步显式积分算法分别研究列车连挂冲击和列车中低速碰撞问题.研究结果表明:广义多步显式积分算法在测试的算例中具有良好的稳定性,其计算速度约为龙格库塔法的3.8倍.干摩擦式钩缓装置模型在过渡状态存在车钩锁死现象.由于车钩锁死列车撞击过程中会出现车体加速度的高频振荡.广义多步显式积分算法可以适用于非线性轨道车辆动力学仿真.     

多输入非线性数学模型的研究

以往使用的典型非线性数学模型为单变量模型，其存在着较大的局限性，如间隙非线性模型。本文提出了一种多输入的间隙非线性模型，它能较好地实现过去流行的单变量间隙模型无法进行的数字仿真。     

弹性预紧约束非线性对结构振动的影响

针对大型空间可展开结构中存在的关节非线性间隙约束问题,研究弹性预紧约束非线性对结构动态特性的影响.首先,基于轴向拉伸力学模型,构造了轴向拉伸关节三维梁单元.其次,使用Kelvin-Voigt接触及Coulomb摩擦模型,建立了粘弹性预紧约束下整体结构非线性动力学方程,继而分析了不同预紧约束下关节对结构非线性振动的影响.结果表明,在关节非线性约束下,结构振动传递特性的高频响应增加,低阶振动能量传递到高阶振动上.     

Tuned vibration absorber for suppression of hand-arm vibration in electric grass trimmer

Prolonged use of electric grass trimmer exposes the user to the risk of hand-arm vibration syndrome. A simple approach for the suppression of hand-arm vibration in electric grass trimmer is presented. The proposed system is a tuned vibration absorber (TVA). Modal analysis and operating deflection shape analysis of the electric grass trimmer were carried out and a TVA was designed and fabricated for testing. The results indicated that minimum vibration level was related to the position of the TVA on the shaft of electric grass trimmer. The TVA was found to have best performance with 95% reduction on the acceleration level at position 0.025L. The results from modal analysis and operating deflection shape revealed that the presence of TVA has successfully reduced the large deformations of the handle where the node was shifted nearer to the handle location. The effect of TVA was also evaluated during field test involving grass trimming operation and subjective rating. The results indicated that average reduction of frequency-weighted rms acceleration in the Z_h- axis was 84% and 72% in X_h- axis for the cutting operation. For the no cutting operation, the reduction is 82% in Z_h- axis and 67% in X_h- axis. The presence of TVA in the electric grass trimmer has amplified the vibration level in Y_h- axis by 19% (no cutting) and 21% (cutting). From the field test, subjective rating of vibration perception consistently rate better for controlled electric grass trimmer.

Relevance to industry

The tuned vibration absorber when installed to the electric grass trimmer attenuated the vibration total value by 67%. This significantly reduces the risk of hand-arm vibration syndrome.     

时滞动力吸振器抑制扭转系统的振动

本文研究了采用时滞动力吸振器抑制扭转振动系统的振动问题.采用稳定性切换方法分析了时滞动力吸振器及其扭转振动系统的稳定性问题,分别得到了时滞动力吸振器和扭转振动系统的时滞稳定和不稳定区域.结果表明,当时滞调节到动力吸振器的临界稳定值时,主振动系统的振动可以完全消除.当时滞在小于时滞动力吸振器的临界稳定范围进行调节时,可以将主振动系统的振动部分消除；并且时滞越大时滞动力吸振器的减振能力越强.当时滞调节超过扭转振动系统的临界稳定值时,系统处于不稳定状态,将导致结构破坏.数值模拟也证实了解析结果的正确性.     

动力吸振器对转子系统气流激振稳定性影响分析

针对气流激振引起离心压缩机转子振动失稳的问题,提出了采用动力吸振方法提高转子系统的稳定性.首先建立流体激励作用下转子 吸振系统动力学模型;其次采用Lyapunov理论研究附加吸振器后流体激励作用下转子系统的稳定性;分析了吸振器参数变化对转子系统稳定性的影响;最后采用数值方法进行验证.结果表明,动力吸振方法能够有效地提高转子系统失稳转速,吸振器固有频率和阻尼比对转子稳定性有较大的影响.     

基于非线性能量阱的深海柔性张力腿的振动抑制

本文研究了基于非线性能量阱的深海柔性张力腿的振动抑制问题.考虑端部参数激励和非线性能量阱(NES)作用下的张力腿力学模型,采用哈密顿变分原理推导出非线性振动控制的运动微分方程,利用伽辽金法进行离散化.通过参数分析和数值仿真计算,得到柔性张力腿的横向位移模态振动响应,同时还对比分析了NES与调谐质量阻尼器的减振性能.结果表明,相同情况下NES具有更为显著的减振效果,并且可以通过调整NES吸振器的参数,达到最优振动控制效果.     

Multi-pulse orbits dynamics of composite laminated piezoelectric rectangular plate

The multi-pulse orbits and chaotic dynamics of a simply supported laminated composite piezoelectric rectangular plate under combined parametric excitation and transverse excitation are studied in detail. It is assumed that different layers are perfectly bonded to each other with piezoelectric actuator patches embedded. The nonlinear equations of motion for the laminated composite piezoelectric rectangular plate are derived from von Karman-type equation and third-order shear deformation plate theory of Reddy...     

非线性压电振动能量采集器的振动特性与实验研究

为了提高线性压电振动能量采集器的输出特性,在线性压电振动能量采集器悬臂梁末端引入Duffing非线性磁力,构造了一种双稳态非线性压电振动能量采集器;综合考虑能量采集器的动态振型与轴向应变分布情况,建立了系统非线性机电耦合集总参数运动控制模型,并利用4阶、5阶Runge-Kutta算法对能量采集器的非线性振动特性进行了数值模拟;利用谐波平衡法计算获得了能量采集器的幅频响应方程,数值分析了激励频率、激励幅值以及磁铁间距等对系统非线性振动特性的影响,发现双稳态运动可以极大地提高能量采集器的频率响应范围和能量采集效率,并且能量采集器在低频、低幅值激励情况下可以产生大幅值周期运动;最后,通过实验对数值计算结果进行了验证.     

保守系统中非线性振动问题的数值解法

用目标函数方法寻求保守系统中非线性振动问题的解．以摆的运动作为例子,对相关的微分方程在初位移不为零而初速度为零条件下在时间上进行积分．此时,速度为时间的函数,把此函数称为目标函数．因为摆从右侧到左侧再回到右侧完成一个周期,从而此目标函数的第2个零点便是运动的周期．此外,在数值积分过程中,同时得到了位移函数．此法依赖于常微分方程的数值解法和找函数零点的对分法．某些其它非线性常微分方程的解也得到研究．最后,给出了一些例子和数值结果．     

一类非线性隔振器振动传递特性分析

非线性输出频率响应函数是由Volterra级数发展而来的一个新概念.对一类具有反对称阻尼特性的隔振器,通过该概念推导出了振动传递性与系统非线性参数之间的显式解析关系；进而系统地研究了非线性阻尼参数对隔振器的力传递性能和位移传递性能的影响.研究结果表明,虽然非线性隔振器在受正弦信号激励下会出现高次倍频分量,但对于其传递性...