• 2018年第16卷第4期文章目次
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    • 杆网系统基于高斯原理的动力学建模

      2018, 16(4):289-294. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-072

      摘要 (704) HTML (0) PDF 365.28 K (604) 评论 (0) 收藏

      摘要:讨论由任意数量弹性细杆组成任意拓扑结构的杆网系统.叙述其基于高斯最小拘束原理的动力学建模方法.其工程背景为航天技术中的可展网架式结构.采用Kirchhoff 模型描述弹性杆的运动,其大变形的幅度可不加限制.导出杆网系统拘束函数的普遍形式及联结铰对杆件的几何约束条件.所述动力学模型可直接应用变分方法确定杆网系统的运动,无需建立和求解动力学微分方程.利用拘束函数的最小值条件从杆件的各种可能运动中确定其真实运动.联结铰的约束条件可在供选择的可能运动中预先给予满足.对于杆件充分柔软的特殊情形,忽略其抗弯和抗扭刚度,但考虑其拉伸变形,则杆网系统转化为由柔索组成的索网系统.以5杆系统为例说明此建模过程.

    • 基于多参数偏差影响的航天器分离动力学仿真研究

      2018, 16(4):295-301. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-083

      摘要 (900) HTML (0) PDF 2.40 M (860) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天器分离技术是深空探测领域的一项关键技术,航天器分离后的姿态受分离机构多个设计参数影响,分离后的相关运动性能指标具有不确定性.文章通过建立了航天器分离动力学仿真分析模型,开展了航天器分离过程的参数敏感性分析、分离安全包络分析、随机打靶分析以及多参数叠加的分离极限工况分析,以此评估分离机构多个设计参数的偏差对航天器分离后姿态的影响.文章的分析方法及结果解决了航天器姿态性能指标受多参数偏差影响的分离技术难题,为航天器分离方案设计和在轨分离过程提供了参考,也为航天器在轨高精度、高可靠分离的工程实施奠定了基础.

    • 复合材料细长柱受冲击荷载动力屈曲研究

      2018, 16(4):302-308. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-065

      摘要 (782) HTML (0) PDF 903.39 K (796) 评论 (0) 收藏

      摘要:对复合材料细长柱在轴向冲击荷载下的动力屈曲问题进行了研究.基于单层材料本构方程及D′Alembert 原理,建立了结构轴向及横向耦合振动方程.用Laplace 变换得到轴向运动解析解,并用Galerkin 法对结构横向振动进行求解.用数值方法讨论了冲击质量?冲击速度,复合材料铺层角等对结构临界动力屈曲时间及冲击物与结构接触时间的影响.结果表明随着冲击质量?冲击速度,复合材料铺层角增大,结构动力屈曲时间减小;冲击速度,铺层角对冲击块与结构的接触时间无影响.

    • 变截面旋转叶片的非线性动力学研究

      2018, 16(4):309-316. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-070

      摘要 (603) HTML (0) PDF 2.55 M (702) 评论 (0) 收藏

      摘要:将航空发动机叶片简化成变截面旋转悬臂板进行动力学分析.叶片在气动力下变速旋转,其气动载荷用一阶活塞理论表示,同时考虑了叶片的预扭转角?预安装角以及叶片承受的巨大离心力.叶片的非线性位移关系由Vonkarman 大变形理论得出,利用Hamilton 原理建立非线性动力学方程.对所得方程进行Galerkin离散,将偏微分方程转化为常微分方程.考虑1∶3的内共振关系,利用渐近摄动法进行摄动分析,得到四维直角坐标形式下的平均方程.最后对平均方程进行数值模拟,研究了扰动转速对系统非线性动力学行为的影响,得到了不同转速情况下的相图?波形图以及频谱图.结果表明:随着扰动转速的变化,叶片存在倍周期?概周期和混沌等非线性动力学行为.

    • 非线性时滞奇异系统的严格实用稳定性研究

      2018, 16(4):317-323. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-067

      摘要 (761) HTML (0) PDF 338.46 K (695) 评论 (0) 收藏

      摘要:将严格实用稳定性相关概念推广到具有控制输入的非线性奇异系统,利用两个Lyapunov 函数方法和比较原理,得出其严格实用稳定及严格实用渐近稳定的判别准则.另外,我们给出了含有时滞的非线性奇异系统关于两个测度严格实用稳定的定义,并得出该类系统严格实用稳定及严格实用渐近稳定的充分条件.

    • 基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

      2018, 16(4):324-331. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-059

      摘要 (544) HTML (0) PDF 1.56 M (732) 评论 (0) 收藏

      摘要:为全面了解和准确预测两质点动力学系统运动特性. 本文以具有固定边界的两质点动力学系统为例,构建了用于研究双自由度质点运动系统的余量谐波平衡解程序.解程序融合了谐波平衡与同伦方法优势,其高阶近似仅依赖于初始谐波近似,不需要根据前一阶近似进行调整.研究结果表明:本文给出的2?阶近似频率比已有的方法结果更加精确,相对误差不同程度减小,相应的近似响应与数值解更加吻合.因此, 余量谐波平衡方法可广泛应用于其它质点动力学问题研究中.

    • 航天器平移及姿态机动自适应终端滑模控制

      2018, 16(4):332-337. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-025

      摘要 (736) HTML (0) PDF 582.88 K (884) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了用于航天器平移及姿态机动的自适应终端滑模控制方法.通过在广义准坐标下建立拉格朗日方程得到了刚体航天器平移及姿态耦合运动的动力学方程.能对存在模型不确定性和环境扰动下的航天器实现平移和姿态机动.该自适应过程包括对不确定性和干扰的估计?有效抑制传统滑模控制的抖振现象.利用李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的可达性和稳定性.通过航天器的位置以及姿态跟踪的数值仿真,验证了所设计控制器的有效性和准确性.

    • 宽带随机激励下单自由度双边非对称碰撞振动系统的稳态响应

      2018, 16(4):338-343. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-015

      摘要 (516) HTML (0) PDF 1.84 M (1049) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以一类单自由度双边非对称碰撞振动系统为研究对象,采用广义Hertz 接触模型表示碰撞过程,考察系统在宽带随机激励下的稳态响应. 应用基于广义谐和函数的随机平均法推导出系统在宽带随机外激励下的伊藤随机微分方程,通过求解相应的稳态FPK 方程,得到系统关于幅值?能量和位移的稳态概率密度以及位移与速度的联合稳态概率密度. 另外,将系统的随机响应近似为马尔可夫过程,利用广义胞映射法得到系统的近似稳态响应. 最后通过与蒙特卡罗模拟结果的对比,验证了随机平均法和广义胞映射法的有效性.

    • 基于捷联惯导姿态的外测跟踪部位修正方法

      2018, 16(4):344-349. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-081

      摘要 (497) HTML (0) PDF 1.13 M (576) 评论 (0) 收藏

      摘要:为在外测数据处理中获取更高精度目标部位修正结果,解决已知目标几何尺寸难以精确修正的问题,提出采用捷联惯导系统姿态修正跟踪部位的方法.根据捷联惯导系统遥测四元数信息计算姿态旋转矩阵,利用外测处理中各个参照坐标系的相互关系,修正垂线偏差的影响,实现跟踪部位位置参数保精度修正. 通过测试场景仿真计算,与常用速度矢量修正法进行比较?验证,结果表明姿态修正方法精确可行?结果正确,满足数据处理的精度要求和结果评定需要.

    • 高速切削过程中颤振现象的二自由度非光滑模型分析

      2018, 16(4):350-355. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-058

      摘要 (475) HTML (0) PDF 1.14 M (507) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了一类二自由度模型在高速切削过程中的颤振运动.首先建立了二自由度切削运动模型,得到了四维的非线性分段方程,然后研究切削力中的动态分量对切削颤振的影响,应用特征值法解析建立了系统发生Hopf 分岔的临界条件.结果表明,当分岔参数经过某一临界值时发生Hopf 分岔.最后,通过数值方法对该系统进行了数值模拟,从而验证了该临界条件的有效性.

    • 孔式喷嘴油束碎裂的线性稳定性理论研究

      2018, 16(4):356-360. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-086

      摘要 (453) HTML (0) PDF 306.54 K (446) 评论 (0) 收藏

      摘要:圆射流碎裂过程的理论研究对于发动机喷雾与燃烧科学研究至关重要,线性稳定性理论是对射流碎裂过程研究的一种重要方法.论述了粘性圆射流在不可压缩气体介质中的线性稳定性理论分析,应用液?气相的线性化纳维?斯托克斯量纲一控制方程组和量纲一化的线性运动学和动力学边界条件,采用对动量方程点乘哈密顿算子的方法,推导出了n 阶量纲一色散准则关系式.

    • 移动车辆桥梁系统中的振动能量获取

      2018, 16(4):361-369. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-046

      摘要 (504) HTML (0) PDF 2.80 M (673) 评论 (0) 收藏

      摘要: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.

    • 耦合加载方式下复合材料叶片的预应力模态分析

      2018, 16(4):370-376. DOI: 10.6052/1672-6553-2017-068

      摘要 (693) HTML (0) PDF 2.63 M (1432) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大型风力机叶片在静止和变速运转工况下,振动模态计算分析方法和转速对频率的影响进行了研究.建立了叶片有限元模型,静力分析时采用耦合加载方式;采用分块Lanczos 法分析了叶片的模态,考察了叶片固有频率对预应力效应的敏感程度及稳定性,探讨了转速对叶片频率的影响程度,分析了预应力效应产生的原因.结果表明:叶片主要以挥舞和摆阵振动形式为主;预应力效应对叶片的固有频率产生了较大影响,随转速的不断增大叶片的固有频率也随之增大,且预应力效应对叶片挥舞刚度的影响程度大于摆阵刚度的影响.

    • 基于采样PD 反馈的倒立摆控制系统的稳定性

      2018, 16(4):377-384. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-032

      摘要 (631) HTML (0) PDF 977.27 K (817) 评论 (0) 收藏

      摘要:数字采样控制是当代主流控制技术,具有变更控制律方便?可靠性高?实时性好?抗干扰能力强等特点.本文研究基于采样PD 反馈的倒立摆控制系统自平衡问题,其受控方程是一类具有时变时滞的时滞微分方程,其时滞是分段线性函数.首先将闭环系统方程转化为一个差分方程,然后研究了时滞量和采样周期对差分方程的稳定性区域的影响,进而给出了使差分方程具有最快收敛速度的最优增益的计算方法,最后研究了时滞量和采样周期对差分方程收敛速度的影响.数值算例表明,时滞量和采样周期对倒立摆控制系统稳定性以及收敛速度具有重要影响.

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