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仿猫类落地姿态的准零刚度隔振器 被引量：1
1
作者 张伟 石沐辰 柳超然 《动力学与控制学报》 2024年第2期85-93,共9页
对设备加装隔振装置是保证其高效工作的重要方法之一.本文从仿生学的角度,根据猫科动物落地时优秀的抗冲击能力,通过观察其落地动作姿态,利用非线性补偿原理,以空气弹簧作为正刚度结构,设计出一种具有非对称刚度特性的高静低动刚度隔振... 对设备加装隔振装置是保证其高效工作的重要方法之一.本文从仿生学的角度,根据猫科动物落地时优秀的抗冲击能力,通过观察其落地动作姿态,利用非线性补偿原理,以空气弹簧作为正刚度结构,设计出一种具有非对称刚度特性的高静低动刚度隔振器.以其为研究对象,建立了动力学模型,利用特定的方法对非对称刚度系统进行分析求解,并与数值结果和有限元仿真结果进行对比.结果表明,在较低阻尼以及较高激励幅值下,还会出现倍周期响应甚至混沌响应.同时,通过将本文设计的隔振结构和单一空气弹簧的隔振性能对比,可以得到隔振效果明显优于单一空气弹簧的结论,从而验证了所设计隔振结构的有效性和可行性. 展开更多
关键词 准零刚度 非对称刚度 仿生 分岔 混沌 空气弹簧
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低频大幅隔振器设计及实验 被引量：1
2
作者 孙秀婷 孙英超 +1 位作者 钱佳伟 徐鉴 《动力学与控制学报》 2024年第2期59-67,共9页
为了突破传统隔振器刚度和承载能力之间的矛盾,需要隔振器具有高的静态刚度,低动态刚度的特性.如今的准零刚度隔振器技术可以实现低频微幅隔振,但是对于大幅振动,隔振效果并不明显甚至失效,因此突破宽幅隔振成为隔振领域亟待解决的问题... 为了突破传统隔振器刚度和承载能力之间的矛盾,需要隔振器具有高的静态刚度,低动态刚度的特性.如今的准零刚度隔振器技术可以实现低频微幅隔振,但是对于大幅振动,隔振效果并不明显甚至失效,因此突破宽幅隔振成为隔振领域亟待解决的问题.为此,我们利用多稳态折纸通过并联装配的方式,构造具有宽幅零刚度区间的折纸型隔振器,以解决传统隔振器振动抑制幅值较低的问题.本文建立了宽零刚度隔振器模型,提出宽幅零刚度的设计方法,并通过动力学分析分析了模型的隔振效果.最后搭建试验样机,验证了理论的正确性.这种设计打破了传统准零刚度隔振器单点准零的设计准则,能够在一个大幅范围内保证稳定性,同时实现零刚度,极大拓宽了隔振器的适用范围.这种设计理念能够被用在新隔振材料设计和航空、船舶等大幅低频动态环境中. 展开更多
关键词 宽范围零刚度 高静低动系统 非线性隔振 低频激励
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恒频声学二极管的设计及特性研究
3
作者 王颖 郭翔鹰 杨晓东 《动力学与控制学报》 2024年第1期37-42,共6页
声学二极管能控制声波仅在一个方向有效传输在反方向无法传播,在通信技术中具有广泛的应用,然而目前大多数的声学二极管设计是基于非线性效应使系统只通过新的高次频率并阻止原频率的传输.本文利用不对称结构与弱非线性声子晶体的组合,... 声学二极管能控制声波仅在一个方向有效传输在反方向无法传播,在通信技术中具有广泛的应用,然而目前大多数的声学二极管设计是基于非线性效应使系统只通过新的高次频率并阻止原频率的传输.本文利用不对称结构与弱非线性声子晶体的组合,提出了一种一维声二极管模型,实现弹性波的不对称传输,并保持频率不变.该模型由左端的变幅杆和右端的非线性弹簧质量链组成,理论分析表明,该声学二极管具有与电子二极管相同的正向和反向特性,并通过有限元仿真验证了该模型的有效性. 展开更多
关键词 声子晶体 声学二极管 弹性波 色散关系 周期结构
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采用基础激励下力反作用的大挠性结构动力学建模研究
4
作者 李威 杜冬 +1 位作者 周徐斌 冯彦军 《动力学与控制学报》 2024年第6期33-41,共9页
以中心刚体和挠性梁为例,针对缺乏占质量和惯量强势成分中心刚体的刚柔耦合系统进行动力学建模研究.建立了基于基础激励输入和力反作用输出的离散动力学模型,以仿真计算对本文提出的模型进行验证,仿真结果表明,建立的模型解释了动力学... 以中心刚体和挠性梁为例,针对缺乏占质量和惯量强势成分中心刚体的刚柔耦合系统进行动力学建模研究.建立了基于基础激励输入和力反作用输出的离散动力学模型,以仿真计算对本文提出的模型进行验证,仿真结果表明,建立的模型解释了动力学刚化现象产生的原因并计算出不同转速下的系统频率,能够准确地解释刚柔耦合系统的动力刚化现象.同时考虑了中心刚体的运动,发现刚体质量和惯量对系统机动后姿态角振动频率有影响. 展开更多
关键词 挠性航天器 动力刚化 中心刚体 挠性梁 刚体运动
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600公里时速磁浮线路行车一体化模拟技术与随机动力性能评估
5
作者 毛建锋 国巍 余志武 《动力学与控制学报》 2024年第5期98-98,共1页
1科学问题背景经过30多年的发展,我国自主研发的中低速EMS磁浮列车关键技术已经成熟.2019年5月23日中国时速600km/h高速磁浮试验样车在青岛下线,这标志着我国在高速磁浮技术领域实现重大突破.同时,超高速磁浮列车(600km/h)可以填补航空... 1科学问题背景经过30多年的发展,我国自主研发的中低速EMS磁浮列车关键技术已经成熟.2019年5月23日中国时速600km/h高速磁浮试验样车在青岛下线,这标志着我国在高速磁浮技术领域实现重大突破.同时,超高速磁浮列车(600km/h)可以填补航空与高铁客运之间的旅行速度空白,大力发展我国高速磁悬浮技术将在技术带动和国际竞争中具有重大的战略意义. 展开更多
关键词 高速磁浮 旅行速度 高铁客运 高速磁悬浮 试验样车 磁浮线路 性能评估 一体化
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粘弹性基底上功能梯度压电纳米梁波传播特性
6
作者 刘娟 王鑫特 +2 位作者 胡彪 张波 沈火明 《动力学与控制学报》 2024年第10期32-41,共10页
本文利用非局部应变梯度理论(NSGT)探究了含粘弹性基底的功能梯度压电(FGP)纳米梁的波传播特性.基于NSGT,建立含粘弹性基底的Euler梁波传播模型及考虑剪切效应的Timoshenko梁模型,利用哈密顿原理推导出波传播控制方程;通过引入两种梁变... 本文利用非局部应变梯度理论(NSGT)探究了含粘弹性基底的功能梯度压电(FGP)纳米梁的波传播特性.基于NSGT,建立含粘弹性基底的Euler梁波传播模型及考虑剪切效应的Timoshenko梁模型,利用哈密顿原理推导出波传播控制方程;通过引入两种梁变形理论对应的波传播通解方程,对运动方程组进行求解,探讨了剪切效应、尺度参数、粘弹性参数、FG指数等对波传播频率及相速度的影响.研究表明:尺度参数对波传播频率的影响与波数密切相关;电压与梯度指数对两种梁波传播特性影响程度不同;粘弹性基底参数对波传播频率有明显的影响,且其影响程度与波数密切相关. 展开更多
关键词 压电纳米梁 波传播特性 非局部应变梯度理论 功能梯度
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倾转旋翼动载荷高阶谐波主动控制
7
作者 邓旭东 郭俊贤 陈国军 《动力学与控制学报》 2024年第8期75-82,共8页
针对倾转旋翼动载荷抑制问题,发展了倾转旋翼/弹性机身耦合动力学计算方法,基于广义卡曼滤波方法与最优控制原理,研究了桨距高阶谐波控制(HHC,Higher Harmonic Control)在倾转旋翼减振中的应用,明确了控制流程与控制策略.以XV-15倾转旋... 针对倾转旋翼动载荷抑制问题,发展了倾转旋翼/弹性机身耦合动力学计算方法,基于广义卡曼滤波方法与最优控制原理,研究了桨距高阶谐波控制(HHC,Higher Harmonic Control)在倾转旋翼减振中的应用,明确了控制流程与控制策略.以XV-15倾转旋翼机为例,开展了旋翼动载荷高阶谐波控制仿真,结果表明:在传递矩阵在线识别条件下,旋翼桨毂3Ω载荷分量显著降低,降幅最大90%,最小18%.施加高阶桨距控制后,桨尖区域升力随方位角的波动幅度明显降低,表明HHC方法主要通过削减桨叶高频气动力实现旋翼减振. 展开更多
关键词 倾转旋翼 振动载荷 高阶谐波控制 系统识别
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复合材料点阵夹芯板非线性组合共振特性研究
8
作者 马婷 张伟 《动力学与控制学报》 2024年第4期23-29,共7页
复合材料点阵夹芯板在1:3内共振和外部组合共振同时发生时的非线性共振问题被研究.首先,基于哈密顿原理和分层位移场理论建立了复合材料夹芯板的振动偏微分方程,然后利用多尺度方法求解了伽辽金离散后的常微分方程,并得到了内共振和组... 复合材料点阵夹芯板在1:3内共振和外部组合共振同时发生时的非线性共振问题被研究.首先,基于哈密顿原理和分层位移场理论建立了复合材料夹芯板的振动偏微分方程,然后利用多尺度方法求解了伽辽金离散后的常微分方程,并得到了内共振和组合共振同时存在下夹芯板的协调方程.最后利用数值方法得到了协调方程稳态平衡解随系统参数变化的分岔图.研究了不同点阵芯子胞元构型,外激励频率以及外激励幅值对复合材料点阵夹芯板非线性组合共振特性所产生的影响. 展开更多
关键词 夹芯板 组合共振 点阵 非线性 内共振
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参激微机械谐振器幅频响应的翘尾效应及其电热调控
9
作者 刘中华 徐友良 宦荣华 《动力学与控制学报》 2024年第10期51-58,共8页
静电参激的微机械谐振器具有响应幅值大、相位噪声小等优势,近年来成为MEMS动力学领域研究热点.本文研究了微机械梁谐振器在强静电参激下的高阶非线性响应及基于电热电流的响应调控方法.首先,实验发现强静电力参数激励下微机械梁谐振器... 静电参激的微机械谐振器具有响应幅值大、相位噪声小等优势,近年来成为MEMS动力学领域研究热点.本文研究了微机械梁谐振器在强静电参激下的高阶非线性响应及基于电热电流的响应调控方法.首先,实验发现强静电力参数激励下微机械梁谐振器的幅频响应不再是Duffing硬化曲线,而在响应后半段出现“翘尾”现象.接着,建立了非线性谐振器的参激动力学模型,理论分析表明“翘尾”现象是由非线性阻尼和高阶非线性刚度共同作用引起.然后,研究了梁本体的电热电流对参激响应的影响规律,电热电流的引入会增加微谐振器的热弹性阻尼和轴向应力,从而实现响应幅值和共振区间的大幅调控. 展开更多
关键词 MEMS谐振器 参激共振 非线性 幅频响应
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直线轨道涡流制动对高速列车制动动力学特性的影响
10
作者 李婧 曾明睿 +2 位作者 张智博 徐佳明 罗俊 《动力学与控制学报》 2024年第6期68-79,共12页
列车制动性能直接影响车辆运行安全性和平稳性、稳定性,本文研究了加装直线轨道涡流制动系统对不同动力分配方式的高速列车制动动力学特性的影响规律.首先建立了6M2T和4M4T两种编组方式的列车动力学仿真模型,并与线路实验数据进行对比,... 列车制动性能直接影响车辆运行安全性和平稳性、稳定性,本文研究了加装直线轨道涡流制动系统对不同动力分配方式的高速列车制动动力学特性的影响规律.首先建立了6M2T和4M4T两种编组方式的列车动力学仿真模型,并与线路实验数据进行对比,验证了模型的有效性.基于该模型,研究了不同时速下的列车在不同动力分配形式下的动力学特性.针对惰行工况、电空制动工况与加装直线轨道涡流制动系统的联合制动工况,分别研究了第1、5、8节车厢的Sperling指标、脱轨系数、轮重减载率、轮轨作用力的变化规律,研究结果表明,动力分配方式、制动特性对车辆动力学性能有显著影响,涉及的关键动力学性能指标均满足安全限值标准,研究结果将为高速列车加装直线轨道涡流制动系统提供理论参考. 展开更多
关键词 涡流制动 动力分配 制动动力学 高速列车
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微纳尺度结构动力学专刊序
11
作者 胡开明 李成 刘汝盟 《动力学与控制学报》 2024年第10期1-4,共4页
围绕微纳尺度结构跨尺度动力学建模、动力学分析、动力学控制、动力学设计与测量方法等研究主题,本专刊介绍了微纳尺度结构动力学与控制领域的一些最新研究成果.
关键词 微纳尺度结构 跨尺度动力学 器件动力学设计 动力学测试
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跃迁系数对旋转Timoshenko梁弯曲振动的影响
12
作者 邓彬 胥奇 +1 位作者 王艳丰 李映辉 《动力学与控制学报》 2024年第8期23-31,共9页
在不同梁模型中,轴向力对剪切力的贡献不同,该特性可以使用跃迁系数进行描述.本文讨论了当旋转导致轴向离心力存在时,其跃迁系数对Timoshenko梁弯曲振动的影响.首先推导了含跃迁系数的旋转Timoshenko梁弯曲振动微分方程.然后使用微分变... 在不同梁模型中,轴向力对剪切力的贡献不同,该特性可以使用跃迁系数进行描述.本文讨论了当旋转导致轴向离心力存在时,其跃迁系数对Timoshenko梁弯曲振动的影响.首先推导了含跃迁系数的旋转Timoshenko梁弯曲振动微分方程.然后使用微分变换法(DTM)对弯曲振动微分方程进行求解,得到了系统的固有频率和振型.最后分析了跃迁系数、转速、截面形状、高跨比等参数对系统振动的影响.结果表明,跃迁系数对旋转Timoshenko梁的固有频率和振型均有影响,尤其在高转速、薄壁截面和大高跨比的情况下影响更加显著. 展开更多
关键词 旋转Timoshenko梁 弯曲振动 微分变换法 跃迁系数
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Winkler地基梁动力学系统的无量纲化与参数识别
13
作者 郑罡 曹和生 +2 位作者 杜宗松 蔡汶秀 陈鹏 《动力学与控制学报》 2024年第1期60-68,共9页
为简化Winkler地基梁动力学系统的双参数识别计算,提出一种新无量纲方法,通过对系统时间、空间坐标进行线性变换,实现动力学方程系数的彻底归一化,得到与系统参数解耦的广义频率方程,发现频率、频率比仅由无量纲梁长决定的本质.提出基... 为简化Winkler地基梁动力学系统的双参数识别计算,提出一种新无量纲方法,通过对系统时间、空间坐标进行线性变换,实现动力学方程系数的彻底归一化,得到与系统参数解耦的广义频率方程,发现频率、频率比仅由无量纲梁长决定的本质.提出基于频率比互等关系的双参数识别算法,该算法通过对广义频率方程进行一次求解即可在相应边界条件下得到频率、频率比关于无量纲梁长的预解集,在得到该系统任意两阶实测频率后,即可依托于时间、空间还原系数所建立的线性转换关系实现对双系统参数的定解.较之于传统双参数识别算法,该算法具有两个特点:(1)识别计算仅涉及单变量超越方程的求解与线性转换,避免了双参数超越方程组的非线性迭代问题,可使识别计算得到有效简化.(2)任意系统参数值的变化仅影响时空、空间还原系数的大小,预解集具有适用于系统参数值任意变化的一般性,可有效避免因系统参数值改变而导致重复迭代的情况,实现了解的一般化. 展开更多
关键词 WINKLER地基梁 动力学系统 无量纲化 归一化 参数识别
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基于改进跳点搜索和蚁群算法的机器人多目标点巡检规划
14
作者 芮宏斌 李耒 +2 位作者 解晓琳 彭家璇 郭旋 《动力学与控制学报》 2024年第7期70-79,共10页
针对移动机器人的多目标点巡检规划问题,本文提出了一种融合改进跳点搜索算法(JPS)与蚁群算法(ACO)的路径规划算法.首先,在JPS算法的评估函数中引入角度引导因子,使路径具有更强的导向性;然后,综合考虑路径距离、平滑度、安全性对评估... 针对移动机器人的多目标点巡检规划问题,本文提出了一种融合改进跳点搜索算法(JPS)与蚁群算法(ACO)的路径规划算法.首先,在JPS算法的评估函数中引入角度引导因子,使路径具有更强的导向性;然后,综合考虑路径距离、平滑度、安全性对评估函数的影响,以获得综合性能更优的路径;其次,提出了双向的逆向跳点剔除规则,筛除了多余节点,从而进一步降低路径长度并提高路径平滑度;最后,将多目标优化得到的路径综合性能替代传统旅行商问题(TSP)中的距离因子,并使用自适应蚁群算法来实现多巡检点的路径规划问题.仿真结果表明,改进JPS算法与传统JPS算法相比,具有更好的综合性能;同时应用于多巡检点规划时,具有更强的有效性和实用性. 展开更多
关键词 巡检机器人 路径规划 跳点搜索算法 多目标优化 蚁群系统算法
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类Chen-Qi混沌系统的固定时间自适应同步控制
15
作者 王院生 《动力学与控制学报》 2024年第7期80-86,共7页
类Chen-Qi四维混沌系统的渐近稳定控制的同步误差不能在有限时间内收敛到零,有限时间控制的同步误差收敛到零的状况与初值有关.因此,本文应用固定时间控制技术,设计了自适应控制器和参数估计律,试图使得驱动系统与同类型的参数未知的响... 类Chen-Qi四维混沌系统的渐近稳定控制的同步误差不能在有限时间内收敛到零,有限时间控制的同步误差收敛到零的状况与初值有关.因此,本文应用固定时间控制技术,设计了自适应控制器和参数估计律,试图使得驱动系统与同类型的参数未知的响应系统在固定时间内达到同步,完成了理论证明.应用数值仿真考察同步误差收敛到零的状况.选取不同参数值,不同状态初值,考察状态时程图、同步误差曲线等.结果表明:混沌运动时,固定时间内同步误差收敛到零的效果较好,与状态初值无关,收敛时间符合理论计算值;周期运动时,固定时间内前三个状态的同步误差收敛到零的效果较好,收敛时间符合理论计算值,但第四个状态的同步误差的收敛时间不符合理论计算值,其原因是系统存在的三次非线性项的不平衡、不匹配. 展开更多
关键词 类Chen-Qi超混沌系统 固定时间同步 自适应控制器 同步误差 数值仿真
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仿生系统动力学与应用专刊序
16
作者 孙秀婷 陆泽琦 《动力学与控制学报》 2024年第2期1-3,共3页
围绕仿生系统动力学建模、设计理论与方法、非线性振动特征、控制方法等研究主题,本专刊介绍了仿生系统动力学与控制的一些创新性研究和工程应用成果.
关键词 仿生机构 非线性系统 非线性振动 振动控制 仿生机器人
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高空风电系统的优化控制研究进展与挑战
17
作者 庞岩 杨禹鹏 杜智伟 《动力学与控制学报》 2024年第6期1-10,共10页
为了实现“碳达峰,碳中和”的战略目标,我国将持续推动可再生能源的高比例发展,构建以新能源为主的新型电力系统.作为可再生的清洁源,风能的开发和利用已成为研究的重要方向.研究表明远离地面的高空中风速更加强劲并且更均匀,风向也更稳... 为了实现“碳达峰,碳中和”的战略目标,我国将持续推动可再生能源的高比例发展,构建以新能源为主的新型电力系统.作为可再生的清洁源,风能的开发和利用已成为研究的重要方向.研究表明远离地面的高空中风速更加强劲并且更均匀,风向也更稳定,因此,风力发电的进一步突破可以通过用风筝捕获高空风能来实现.为了确保高空风能系统安全、经济、高效地运行,对其控制系统设计的要求极高.本文阐述了国际上几种主流高空风电技术的发电原理、发展进程以及现状.通过对典型的Yo-Yo式结构进行动力学建模,分析了各类非线性控制技术的原理和特点,具体描述了非线性模型预测控制原理和轨迹跟踪控制的仿真结果.总结了未来高空风能控制技术面临的控制算法计算量大,控制系统可靠性研究缺乏以及智能化水平不高等关键问题. 展开更多
关键词 高空风能 风筝发电 动力学建模 非线性模型预测控制优化
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约束Green函数与非线性地基梁模态分析 被引量：1
18
作者 赵翔 王琦 +1 位作者 朱伟东 李映辉 《动力学与控制学报》 2024年第2期77-84,共8页
在生物和医学领域,微机电系统(MEMS)中的微梁结构在植入人体的使用时,由于体内的细胞环境类似于水凝胶,在这种环境下工作,设备和仪器的精度和稳定性很大程度上受到细胞弹性的影响.为了分析此类地基梁的动力学问题,本文建立了非线性基础... 在生物和医学领域,微机电系统(MEMS)中的微梁结构在植入人体的使用时,由于体内的细胞环境类似于水凝胶,在这种环境下工作,设备和仪器的精度和稳定性很大程度上受到细胞弹性的影响.为了分析此类地基梁的动力学问题,本文建立了非线性基础上的梁振动模型,研究了任意位置弹簧和非线性弹簧基础上的梁模态.通过Laplace变换和线性叠加原理,得到了一种约束Green函数,利用数值计算验证方案的有效性,并研究了各种重要物理参数的影响,发现弹簧位置向跨中移动时,模态对称性被打破,弹簧刚度增加,模态阶数改变. 展开更多
关键词 约束Green函数 LAPLACE变换 非线性弹簧基础 模态分析 叠加原理
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建模方式对调车冲击仿真的影响研究 被引量：1
19
作者 孙林平 杨忠良 +2 位作者 马卫华 罗世辉 王波 《动力学与控制学报》 2024年第3期80-87,共8页
为了研究不同建模方式的仿真模型对调车冲击计算效率和结果的影响,根据C80敞车及MT-2缓冲器参数,建立模拟调车冲击工况的纵向动力学模型A、三维精细化模型B和混合动力学模型C,分析了在不同速度、空重车状态及不同编组方式下的调车冲击... 为了研究不同建模方式的仿真模型对调车冲击计算效率和结果的影响,根据C80敞车及MT-2缓冲器参数,建立模拟调车冲击工况的纵向动力学模型A、三维精细化模型B和混合动力学模型C,分析了在不同速度、空重车状态及不同编组方式下的调车冲击的响应结果,并在此基础上讨论了模型的建模方便性、计算效率等问题.研究结果表明:(1)随着冲击速度的增加,三种模型得到的最大车钩力变化趋势一致,但是结果差异越来越大,在8km/h时仿真差异可达15%,同时空车状态下分析的结果最大差异为8.9%,大于重车状态仿真的2.4%;(2)不同编组方式得到的车钩力时间历程规律类似,在不同车钩位置上比较时最大差异为8%左右;(3)建模方便性上各有难点,但模型A的数据库在界面调用更为方便,且在计算时间上远远小于其他两种模型. 展开更多
关键词 连挂建模 调车冲击 纵向动力学模型 精细化模型 混合动力学模型
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仿生平面三角形单元积分声场的波函数构造 被引量：1
20
作者 贺佐潦霜 陆泽琦 +1 位作者 丁虎 陈立群 《动力学与控制学报》 2024年第2期53-58,共6页
波叠加法在求解声源外部辐射声场时,需要对所有离散单元进行数值积分计算导致计算效率较低,而等效源法由于过度简化单元始终存在较大的积分近似误差.针对以上缺陷,利用Helmholtz方程在球坐标系下的解构造了一种与单元积分等效且无需积... 波叠加法在求解声源外部辐射声场时,需要对所有离散单元进行数值积分计算导致计算效率较低,而等效源法由于过度简化单元始终存在较大的积分近似误差.针对以上缺陷,利用Helmholtz方程在球坐标系下的解构造了一种与单元积分等效且无需积分的波函数.受仿生复合材料三角形缝合结构启发,以适用范围最广的平面三角形单元为例,构造了波函数的一般形式和内推形式.最后,通过数值仿真对比了两种波函数与直接积分的计算声场的精度和效率.结果表明,两种波函数与直接积分的计算误差低于0.5%,且内推波函数的计算效率约为直接积分的6倍. 展开更多
关键词 波函数 平面三角形单元 单元积分 波叠加法 等效源法
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