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  • 1  大阻尼杆振动的广义多辛算法
    胡伟鹏 邓子辰
    2013, 11(1):1-4. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-001
    [摘要](3441) [HTML](0) [PDF 294.91 K](1829)
    摘要:
    本文基于Bridges教授建立的多辛算法理论及其Hamilton变分原理,采用广义多辛算法研究了大阻尼杆的阻尼振动特性.引入正交动量后,首先将描述大阻尼杆振动的控制方程降阶为一阶Hamilton近似对称形式,即广义多辛形式;随后采用中点离散方法构造形式广义多辛形式的中点Box广义多辛离散格式;最后通过计算机模拟研究大阻尼杆振动过程中的耗散效应.研究结果表明,本文构造的广义多辛算法不仅能够保持系统守恒型几何性质,同时能够再现系统的耗散效应.
    2  考虑推进剂晃动的火箭液固耦合分析的比拟算法
    朱昶帆 唐国安 张美艳
    2014, 12(3):239-242. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-044
    [摘要](2693) [HTML](0) [PDF 386.27 K](1701)
    摘要:
    对于弹性容器与不可压无黏液体之间的线性耦合问题,已有缩聚对称形式的液固耦合系统有限元方程.利用比拟算法获得液固耦合系统的系统矩阵,将问题转化为通用有限元程序可以解决的问题.以包含贮箱的火箭模型为例,求解火箭的模态特性,其中包括由液体晃动所引起的火箭振动模态.结果表明此类模态与重力加速度有关,频率随重力加速度的增大而增大.
    3  火箭结构系统纵向模态自动辨识方法
    方勃 唐冶 杨飞虎 张业伟 臧健
    2014, 12(3):269-273. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-043
    [摘要](2373) [HTML](0) [PDF 336.30 K](3329)
    摘要:
    针对工程中需要从火箭结构系统的整体模态中识别纵向模态,根据模态有效质量理论,提出了一种识别火箭结构系统纵向模态的自动辨识方法.以具有集中质量系统的振动特性作为算例,通过有限元软件,建立了具有集中质量系统的梁模型,利用自动辨识的方法,自动辨识出系统的纵向模态,并与应用模态分析法所计算的系统模态信息相比较,这种自动辨识方法不仅能准确的辨识出振动系统的纵向模态, 而且还具有自动高效的识别特点.为准确快速建立液体火箭POGO振动系统的动力学模型等工程系统的模型提供理论依据.
    4  压电发电悬臂梁的非线性动力学建模及响应分析
    郭抗抗 曹树谦
    2014, 12(1):18-23. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-068
    [摘要](2033) [HTML](0) [PDF 1.13 M](3793)
    摘要:
    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.
    5  航天器振动试验控制技术进展
    次永伟 邱大芦 付乐平 邵小平
    2014, 12(3):193-200. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-046
    [摘要](1983) [HTML](0) [PDF 748.46 K](3908)
    摘要:
    航天器对恶劣动力学环境的适应能力直接关系到整个航天飞行任务的成败,振动试验控制技术是动力学环境试验的关键环节.本文分析了近年来国内外航天器振动试验设备和振动控制算法的研发动态、基本原理和关键技术达到的水平.提出了跟踪研究的基本思路,途径及建议.
    6  大展弦比机翼非线性颤振剪裁设计新方法
    任智毅 金海波 丁运亮
    2014, 12(3):283-288. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-061
    [摘要](1932) [HTML](0) [PDF 479.50 K](2609)
    摘要:
    针对大展弦比机翼水平弯曲模态参与耦合颤振问题,首先用考虑几何非线性的颤振分析方法研究了某大展弦比机翼的颤振特性,结果表明水平一弯模态参与耦合降低了机翼传统模式的线性颤振速度;然后研究了复合材料的铺层主刚度方向角对机翼非线性振动特性和颤振特性的影响规律,提出了大展弦比机翼非线性颤振剪裁设计的新方法.结果表明主刚度方向角的变化主要引起了水平一弯模态振型的改变,一般表现为主刚度方向角从机翼后梁向后缘偏转,该阶模态的相对扭转振型节线位置向前缘移动;反之,该节线位置后移.进一步非线性颤振分析,发现水平一弯模态振型的变化引起了该阶模态参与耦合颤振速度的明显改变,主要表现为该颤振型的颤振速度随该阶模态的相对扭转振型节线位置前移量的增加而增大.通过两个算例验证了结论的正确性.
    7  随机振动加速度功率谱密度带外超差问题分析
    邱大芦 次永伟 邵小平 付乐平
    2014, 12(3):243-247. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-054
    [摘要](1784) [HTML](0) [PDF 1.07 M](3610)
    摘要:
    随机振动试验中存在的加速度功率谱密度带外超差问题对普遍采用的随机振动试验非常重要,本文分析了功率谱密度带外超差出现的原因、征兆、对试验产生的影响以及采取的解决措施,并且分析了常用随机振动试验和振动试验计量检定标准中对功率谱密度带外超差的规范要求.
    8  运动学矢量参数测量方法
    李威 院老虎 M.D. GERAIMCHUK V.P. ZINCHENKO
    2014, 12(3):248-252. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-055
    [摘要](1781) [HTML](0) [PDF 321.14 K](1317)
    摘要:
    研究了用于测量运动学矢量参数的测量方法.建立矢量测量装置的广义运动学模型及带有补偿的数学模型,得到敏感器运动分离后的简化模型.然后,通过具有电磁和静电支撑补偿的天平描述敏感器的运动,建立了作用在敏感器上的广义电磁力系统运动学方程.分析结果表明使用补偿模型可以建立新型模块化矢量测量装置,解决了分析侧向连接的影响.
    9  转子-密封系统中气流激振力的非线性动力学特性分析
    李忠刚 陈予恕 陈照波 焦映厚 马文生
    2013, 11(2):126-132. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-018
    [摘要](1771) [HTML](0) [PDF 630.38 K](1753)
    摘要:
    在高参数汽轮机组和航空发动机等旋转机械中,转子-密封中的气流激振力对转子非线性动力学特性的影响不容忽视.本研究中建立了转子-密封系统三维流场模型,应用计算流体动力学(CFD)软件对可压缩气流流场进行模拟计算,获得了密封流场特性.由流场计算结果进一步获得了Muszynska气流激振力模型中的相关经验系数,使得此模型更加适用于气流激振力的计算.在对转子-密封系统进行非线性动力学分析过程中应用幂级数展开形式建立了系统幂级数模型.利用平均法得到气流激振力的1:2亚谐共振分岔方程,进一步应用奇异性理论和Hopf分岔理论研究了系统1:2亚谐共振的转迁集和系统超临界Hopf分岔与亚临界Hopf分岔的存在条件.通过参数控制方法抑制了转子-密封系统出现亚临界分岔的出现,使得系统稳定性提高.本文的分析结果对工程设计和操作具有一定的指导作用和意义.
    10  一个粘弹性振子的动力学与控制
    罗佳伟 徐旭
    2014, 12(3):210-214. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-104
    [摘要](1755) [HTML](0) [PDF 996.46 K](1965)
    摘要:
    本文详细分析了一个具有粘弹性项的非线性振子的动力学与控制.首先研究了系统平衡点的稳定性,表明系统存在复杂的无界动力学行为.然后引入时滞速度反馈对这个不稳定系统进行控制.研究结果表明速度反馈控制能镇定此不稳定的粘弹性系统.适当的选择控制增益和控制时滞,控制系统有稳定的平衡点,由Hopf分岔产生的周期解,拟周期解,并能展现出复杂的混沌解.数值模拟验证了结论的正确性.
    11  空间太阳能电站太阳能接收器二维展开过程的保结构分析
    王新栋 胡伟鹏 邓子辰
    2015, 13(6):405-408. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-032
    [摘要](1725) [HTML](0) [PDF 556.55 K](1313)
    摘要:
    针对传统数值方法求解微分代数方程过程中经常遇到的违约问题,本文以空间太阳能电站太阳能接收器的简化二维模型为例,采用辛算法模拟了简化模型的展开过程,研究了辛算法在求解过程中约束违约问题.首先,基于Hamilton变分原理,将描述简化二维模型展开过程的EulerLagrange方程导入Hamilton体系,建立其Hamilton正则方程;随后,采用s级PRK离散方法离散正则方程,得到其辛格式;最后,采用辛PRK格式模拟太阳能接收器的二维展开过程.模拟结果显示:本文构造的辛PRK格式能够很好地满足系统的位移约束.
    12  空间站柔性电池翼在轨载荷计算及分析
    刘芳 郭其威 吴松 肖余之
    2014, 12(3):230-234. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-052
    [摘要](1713) [HTML](0) [PDF 1.16 M](1835)
    摘要:
    为了保证空间站正常运行所需要的大量能源及发射入轨时的较小重量代价,我国空间站采用大面积柔性电池翼的设计方案.大柔性电池翼因其结构复杂且频率极低,在轨运行时又要承受多次大机动过程产生的载荷,各承力组件的强度校核和参数设计成为影响整个空间站任务成败的重要环节.本文从工程应用角度出发建立了空间站柔性电池翼的线性简化模型,计算并分析了柔性电池翼在轨大机动过程中各关键组件的载荷,计算结果可对大柔性电池翼的强度校核和减重设计起到一定指导作用.
    13  高超音速二元机翼的颤振响应研究
    叶欣 陈予恕
    2014, 12(3):201-204. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-048
    [摘要](1663) [HTML](0) [PDF 296.79 K](2484)
    摘要:
    在飞机结构设计中,非线性因素不可避免.本文以高超音速流下的,在俯仰自由度上含有立方非线性刚度的二元机翼为研究对象,采用平均法及颤振理论研究了超高速飞机机翼的非线性动力学行为,并通过数值计算验证了理论计算的正确性,给出了对比分析结果.
    14  轴向运动梁横向非线性振动模型研究进展
    丁虎 陈立群 张国策
    2013, 11(1):20-30. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-004
    [摘要](1583) [HTML](0) [PDF 766.90 K](1755)
    摘要:
    综述了描述轴向运动梁横向非线性振动的两组数学模型的研究进展.在轴向运动梁径向和横向平面非线性振动耦合模型的基础上,总结了两组横向非线性振动模型的推导,以及在自由振动、受迫振动、参激振动工况下两组横向模型的近似解析比较的研究进展.在直接数值离散方法的基础上,总结了两组横向模型在各种工况下对平面耦合模型近似程度的研究进展.最后提出若干尚待深入研究的问题.
    15  随机及移动荷载激励下弹性梁分岔与混沌
    李海涛 秦卫阳 田瑞兰
    2015, 13(6):417-422. DOI: 10.6052/1672-6553-2015-010
    [摘要](1582) [HTML](0) [PDF 2.10 M](1509)
    摘要:
    移动荷载通过简支梁时, 粗糙的梁表面会使移动荷载转变为随机激励. 本文考虑梁的几何非线性因素, 基于随机Melnikov理论确定了系统在均方意义下发生异宿分岔以及混沌的边界条件. 利用数值随机RungeKutta方法对随机激励和周期激励共同作用下的系统响应进行了仿真计算, 最大Lyapunov指数等数值结果描述了动力学行为变化过程. 结果表明当荷载的速度一定时, 梁跨中的非线性动力学行为受到质量和随机激励的共同影响, 表面平整度较差的梁会增加混沌产生的可能性.
    16  基于非线性消振器的空间结构被动振动抑制
    杨凯 张业伟 陈立群 丁虎 臧健
    2014, 12(3):205-209. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-059
    [摘要](1576) [HTML](0) [PDF 467.15 K](2519)
    摘要:
    研究了空间结构振动抑制的被动非线性消振方法.提出了适用于空间环境的非线性消振器结构及动力学模型,该结构通过引入磁力实现空间环境下航天器结构的振动抑制. 然后,从理论上建立了含有非线性消振器的空间悬臂梁结构动力学模型,并通过Galerkin截断及数值分析方法分析了瞬态激励下非线性消振器对空间悬臂梁结构的被动振动抑制效果.仿真结果表明,该被动非线性消振器对系统的能量耗散率可以达到92%,可以实现非常好的振动抑制效果,能够适应空间环境,并提高航天系统的可靠性.
    17  分数阶异结构超混沌系统完全同步与反相同步控制
    董俊 张广军 姚宏 王珏 许根
    2014, 12(2):119-126. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-065
    [摘要](1551) [HTML](0) [PDF 933.12 K](1426)
    摘要:
    以分数阶Lü混沌系统和分数阶Chen超混沌系统为例,研究了维数不同、分数阶次不相等的异结构的混沌系统和超混沌系统的完全同步和反相同步.首先,基于分数阶系统稳定性理论和非线性动力学理论,构造出相应的非线性控制器,实现了两个维数不同,分数阶次不相等异结构混沌系统与超混沌系统的完全同步和反相同步;其次,基于分数阶稳定性理论,对上述两类同步给出了严格的数学证明;最后,借助于预估校正算法,利用数值模拟验证了所提方法的有效性.
    18  风力机叶片大挠度挥舞振动特性分析
    刘启宽 李亮 张志军 李映辉
    2012, 10(2):171-176.
    [摘要](1531) [HTML](0) [PDF 451.51 K](1234)
    摘要:
    分析了风力机叶片大挠度挥舞振动特性.基于Hamilton原理,建立了叶片大挠度挥舞振动控制方程,其中非稳态气动力由Greenberg公式得出.使用瑞利-利兹法求解振动特征问题,得到振动的频率和无阻尼模态函数.基于得出的模态函数,使用Galerkin方法将控制偏微分方程离散,得到模态坐标方程.将振动位移分解为静态位移和动态位移,得到了静态位移和动态位移方程,考查了入流速度比对静态位移和气动阻尼的影响,并对大挠度挥舞振动动态响应进行了分析,得到如下结论:大挠度挥舞振动静态位移沿叶片展向随入流速度比的增大而增大,叶尖处位移最大;当入流速度比较小时,振动为小振幅的周期运动,入流速度比较大时,振动为大振幅的拟周期运动.
    19  超空泡射弹尾拍运动流固耦合动力学响应研究
    何乾坤 王聪 魏英杰
    2014, 12(3):225-229. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-051
    [摘要](1513) [HTML](0) [PDF 1.38 M](3302)
    摘要:
    基于ANSYS软件和CFX软件的双向隐式交错迭代法对超空泡射弹尾拍运动过程中的流固耦合响应进行了研究,结构响应仿真采用有限元法、流场仿真采用分相流模型和SST湍流模型,重点比较分析了流固耦合作用对射弹运动姿态和流体动力的影响,给出了尾拍过程中弹体应力的变化规律.
    20  基于能量谱的时域波形再现瞬态振动环境试验方法
    王和 刘合锋 杨飞虎
    2014, 12(3):279-282. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-060
    [摘要](1513) [HTML](0) [PDF 404.17 K](1595)
    摘要:
    利用外场瞬态振动时间历程数据获得能量谱包络,借鉴振动台控制理论中随机信号产生原理获得具有包络能量谱幅值特性以及典型外场试验数据相位信息的时域波形,并用振动台波形再现的方式进行产品瞬态振动环境试验;该方法为今后直接使用能量谱控制的瞬态振动振动台试验方法提供技术支撑.

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