• 2017年第15卷第2期文章目次
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    • 关于非完整系统的Ценов方程和Mac Millan方程

      2017, 15(2):97-101. DOI: 10.6052/1672-6553201720170201

      摘要 (899) HTML (0) PDF 330.92 K (598) 评论 (0) 收藏

      摘要:Ценов方程和Mac Millan方程是非完整力学史上较晚出现的运动方程.这些方程的建立不仅有历史意义,而且有理论和应用的优势.本文对Ценов方程和Mac Millan方程的形成提供一些史料,并提出一些看法.

    • 一般阻尼动力系统非奇异摄动法

      2017, 15(2):102-105. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-057

      摘要 (772) HTML (0) PDF 296.16 K (670) 评论 (0) 收藏

      摘要:借助矩阵摄动理论,将模态叠加法运用于一般阻尼矩阵的动力学方程求解结构的动响应是一种较为理想的方法.但当系统的外荷载激振频率接近于系统的固有频率时,直接将阻尼矩阵作为摄动矩阵,会使解产生奇异,并导致求解失败或误差过大,这是因为模态坐标下的动力学方程是无阻尼方程.为了解决这一问题,本文考虑在模态坐标的动力学方程中保留一定的阻尼.即将阻尼做分解,代入振动方程,得到不同阶次摄动方程,再将摄动方程变换到模态坐标,即采用非奇异摄动方法.最后通过数值算例,得到一阶、二阶摄动,将其与精确解进行比较.精度明显得到改善,基本趋于精确解.从而验证了本方法的精确性和有效性.

    • 四边简支矩形薄板的双Hopf分岔分析

      2017, 15(2):106-109. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-035

      摘要 (865) HTML (0) PDF 460.05 K (768) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于奇异性理论,研究了主参数共振-1∶3内共振情形下参数激励与外激励联合作用下四边简支矩形薄板的双Hopf分岔问题.考虑弱阻尼和弱激励的情形,得到了四边简支矩形薄板的分岔方程,给出了四边简支矩形薄板在参数平面μσ1上的分岔图.对参数激励与外激励联合作用下四边简支矩形薄板的阻尼系数、外激励、参数激励以及调谐参数进行不同的取值,通过数值模拟得到了四边简支矩形薄板平衡解将发生Hopf分岔,并分岔出周期解,薄板系统的非线性振动形式为周期运动.当四边简支矩形薄板的参数满足给定条件时,我们得到薄板的1∶3共振双Hopf分岔.随后,四边简支矩形薄板将会呈现概周期振动.

    • 一类不确定分数阶混沌系统同步的自适应滑模控制方法

      2017, 15(2):110-118. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-026

      摘要 (807) HTML (0) PDF 1.10 M (944) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对一类系统不确定及受外界干扰的分数阶混沌系统,本文首先将分数阶微积分应用到滑模控制中,构造了一个具有分数阶积分项的滑模面.针对系统不确定及外界干扰项,基于分数阶Lyapunov稳定性理论与自适应控制方法,设计了一种滑模控制器以及分数阶次的参数自适应律,实现了两分数阶混沌系统的同步控制,并辨识出相应系统中不确定项及干扰项的边界.在分数阶系统稳定性分析中使用的分数阶Lyapunov理论及相关函数都可以很好地运用到其它分数阶系统同步控制方法中.最后数值仿真验证了所提控制方法的可行性与有效性.

    • 介电弹性体材料致动器的非线性动态行为研究

      2017, 15(2):119-124. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-049

      摘要 (927) HTML (0) PDF 2.06 M (919) 评论 (0) 收藏

      摘要:介电弹性体材料(Dielectric Elastomer,简称DE),是制造柔性智能致动器最有潜力的电活性聚合物(Electroactive polymer,EAP)材料之一,可在电压驱动下产生大幅度的厚度与面积变形,最大面积应变高达1600%.由于DE材料的固有阻尼特性,从而使其变形具有时间依赖性,因此动态变形中,其能量转换、宏观变形等特性也必然受到阻尼的影响.借助热力学自由能理论,考虑DE材料致动器面内动态变形过程中的惯性力和阻尼力,构建平面DE材料致动器的非线性动力学模型.研究了交变电载荷下DE系统的非线性动态特性,包括其幅频曲线、位移响应和相平面图.研究表明,存在阻尼的时候,DE系统的振动会随着时间的增加出现锁频现象,最后变成一种具有恒定振幅的振动.相平面图和Poincaré映射图研究表明,考虑阻尼后DE系统的稳态相平面图是一条闭合的曲线,其Poincaré映射点集是有限的,代表着其产生周期性运动.研究成果为DE材料致动器在各种动态驱动器或传感器中的应用提供理论依据.

    • 多频激励磁悬浮能量采集

      2017, 15(2):125-130. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-064

      摘要 (1007) HTML (0) PDF 719.78 K (784) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究多频激励下磁力悬浮非线性磁电能量器采集系统的动力学特性.结合谐波平衡法、牛顿迭代法和弧长延伸法近似分析非线性电力耦合的常微分方程组,研究多简谐频激励下系统的非线性稳态幅频响应特征.通过改变激励的频率,研究磁力悬浮非线性振动能量采集器的幅频特性.研究结果表明,多频激励的稳态幅频响应随非线性系数的增大而位移幅频响应的共振峰变小但带宽变宽.另外,还通过对比电学参数对共振响应幅度以及区域的影响,确定了电阻、电感和耦合系数对增强两个共振强度、扩大两个共振区域,也就是提高能量采集的强度和带宽的影响.数值模拟验证了近似解析分析结果.

    • 径向加强肋-薄膜伞状天线结构动力学建模与数值仿真

      2017, 15(2):131-135. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-045

      摘要 (671) HTML (0) PDF 1.82 M (610) 评论 (0) 收藏

      摘要:大型空间可展开抛物面天线由于其特殊的应用价值,近年来广受人们关注.文章研究的径向加强肋薄膜伞状天线是其中一种典型的非线性结构系统,为了掌握其在轨动力学特性,合理精确地建立径向加强肋薄膜伞状天线的结构动力学模型至关重要.为描述径向加强肋薄膜伞状天线物理模型中的预紧力问题,引入温度预应力等效方法解决天线结构模态的初始条件施加问题,通过有限元求解获得了其动力学特性,为径向加强肋薄膜伞状天线的结构设计与力学研究提供了依据,并为其工程化实施奠定了理论研究基础.

    • 基于移动有限元法的裂纹梁振动分析

      2017, 15(2):136-141. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-051

      摘要 (677) HTML (0) PDF 1.53 M (614) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用移动有限元法和局部柔度法对移动质量作用下含裂纹简支梁进行了振动计算分析.计算考虑了裂纹和移动质量的相对位置对梁固有频率的影响和以及移动质量在不同位置、速度情况下对裂纹梁的动力响应的影响.结果分析表明,裂纹与移动质量的存在会使得梁的动态位移有不同程度的增大,且随着移动质量位置和裂纹位置的改变会使得梁的固有频率变小.

    • 航空发动机风扇转子试验器动力学特性研究

      2017, 15(2):142-148. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-056

      摘要 (997) HTML (0) PDF 2.63 M (851) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某型航空发动机风扇转子为参考,在结构相似和动力学特性相似约束条件下开展了风扇转子试验器的设计与动力学特性研究工作.利用转子动力学有限元分析技术研究了各参数对风扇转子试验器模态的影响,结合其动力学相似设计的一般流程,得到了通过调整风扇转子试验器参数实现试验器动力学特性控制的一般方法,给出了风扇转子动力学试验器的具体设计参数.

    • 随机部分可积拟哈密顿系统的概率密度追踪控制

      2017, 15(2):149-156. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-039

      摘要 (799) HTML (0) PDF 560.88 K (699) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前非线性随机系统的控制方法存在设计复杂, 计算成本高以及缺乏稳定性或收敛性证明等缺点,针对这些问题,本文在作者前期研究的基础上发展了一种全新的针对部分可积的非线性随机系统的反馈控制, 使得受控系统输出的稳态概率密度逼近事先给定的目标概率密度, 并利用Lyapunov函数法证明受控系统的收敛性.数学仿真结果证明了这种方法的可行性和正确性.

    • 微机械陀螺的刻蚀误差特性分析

      2017, 15(2):157-162. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-054

      摘要 (645) HTML (0) PDF 1.48 M (591) 评论 (0) 收藏

      摘要:微陀螺仪结构上的腐蚀凹槽或腐蚀腔可以由深层反应离子刻蚀技术得到,加工过程中存在的刻蚀误差对微陀螺的固有频率、输出精度和稳定性有重要的影响.采用有限元分析软件ANSYS建立了一种梳状微机械陀螺的有限元分析模型,采用解析的方法并通过Matlab数学软件进行仿真,研究了由于加工误差导致微梁过度刻蚀对微陀螺驱动模态、检测模态、固有频率、带宽、灵敏度的影响. 结果表明,微梁刚度和微陀螺固有频率随着刻蚀角度的增大而增大;最大过度刻蚀角度为±2度时,其驱动模态和检测模态的固有频率的变化率均超过了14%; 刻蚀误差会导致微陀螺工作模态降阶,以及干扰模态介于与驱动和检测模态之间且与驱动模态频率相近,这会严重影响微陀螺的输出精度;带宽随过度刻蚀夹角增大而减小,灵敏度随过度刻蚀夹角的变化而发生不规律变化; 当刻蚀角度介于0°~1.5°时,微陀螺的灵敏度将高于无刻蚀误差时微陀螺的灵敏度.

    • 通信受限的网络化多智能体系统编队控制

      2017, 15(2):163-171. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-032

      摘要 (748) HTML (0) PDF 2.09 M (1001) 评论 (0) 收藏

      摘要:主要研究了具有通信受限及不确定性的无线网络下的二阶多智能体系统的编队控制问题.针对无线网络的介质访问约束,采用二进制序列设计智能体节点调度协议,使得满足约束条件的智能体节点经网络传输其采样信息;另一方面,为建立更符合实际的通信信道模型,区别于传统的固定连接权重拓扑图,考虑到无线网络的不确定性及拓扑连接权重与智能体节点之间距离的关系,利用无线信道的度量指标构建了多智能体通信拓扑的新模型.进一步,定义信息更新误差及编队误差,将二阶多智能体系统模型转化为闭环延时系统模型.然后,构造LyapunovKrasovskii函数并利用LMI方法设计了编队控制协议.最后,通过仿真验证了所提方法的有效性.

    • 含摩擦阻尼器非光滑振动系统的建模与数值仿真

      2017, 15(2):172-177. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-044

      摘要 (702) HTML (0) PDF 1.65 M (579) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了含干摩擦粘/弹性构件的两类非光滑减振器的动力学问题.首先,建立了含摩擦粘性构件和含摩擦弹性构件的力学模型,其中摩擦模型采用Coulomb干摩擦模型,不计弹性构件和粘性构件的质量,给出了该构件粘性力和弹性力的计算方法,通过控制摩擦阻尼器的正压力调整混合阻尼器的粘性力的最大值和弹簧力的最大值.分别建立了含摩擦粘/弹性阻尼器的单自由度和二自由度振动系统的动力学方程,通过数值仿真,首先分析了动、静摩擦系数对含摩擦粘/弹性构件单自由度振动系统动力学特性的影响,然后分析了含摩擦粘/弹性构件二自由度振动系统的动力学特性,仿真结果表明,通过控制摩擦阻尼器受到的的正压力获得更好的减振效果.

    • 基于飞行工作模态分析的飞行器动载荷识别研究

      2017, 15(2):178-183. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-044

      摘要 (614) HTML (0) PDF 1.43 M (1375) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于飞行遥测振动数据,本文提出了基于工作模态分析的飞行器动载荷识别方法.首先,详细介绍了ERA环境激励模态辨识方法的理论.其次,给出了飞行器结构动力学建模方法.再次,提出了基于工作模态辨识的飞行器动载荷辨识计算工作流程,详细分析了其中的注意点.最后,通过算例验证了方法的可行性,其中基于飞行器飞行振动遥测数据,采用环境激励模态辨识方法辨识其各时刻的模态,包括模态频率和模态振型,再利用振动响应的模态叠加原理和模态正交理论,获取各时刻飞行器低阶模态的响应,再结合模态剪力和模态弯矩进行动载荷识别.

    • 基于柔性关节机械臂振动的空间非合作目标质量辨识

      2017, 15(2):184-192. DOI: 10.6052/1672-6553-2016-050

      摘要 (793) HTML (0) PDF 1.30 M (515) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对空间在轨服务任务中捕获的非合作目标的质量辨识问题,提出了一种基于柔性关节机械臂振动频率的质量辨识方法.在该方法中,首先利用操作航天器上的柔性关节机械臂捕获空间非合作目标;然后对操作航天器、柔性关节机械臂与空间非合作目标形成的组合体进行动力学建模;最后通过分析柔性关节机械臂的振动频率来辨识空间非合作目标的质量.数值仿真结果证实了该方法的有效性.

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