非线性弹簧支承悬臂输液管道的分岔与混沌分析

研究悬臂输液管道系统在自激励、参数激励和外激励联合作用下的非线性动力学行为,揭示系统运动的规律。建立了非线性弹簧支承悬臂输液管道的运动微分方程,以线性弹簧支承条件下悬臂梁的固有频率和振型函数作为近似,采用李兹-伽辽金方法对非线性运动微分方程进行离散化,经过数值计算,利用分岔图、相图和功率谱图分析系统的非线性动力学响应,得到了流体平均流速和流体与管道质量比对系统周期运动和混沌运动的影响规律。研究结果表明,当流体平均流速较小时,系统的响应首先表现为周期运动,随着流体平均流速的增大,系统的响应通过系列倍周期分岔而进入混沌运动,又经由系列倍周期倒分岔转化为周期运动。随着流体与管道质量比的增大,系统出现混沌运动的临界流体平均流速值减小,这说明通过改变流体与管道质量比参数可以控制系统的振动形态。

液体火箭推进系统频率特性的灵敏度分析

针对液体火箭飞行过程中POGO振动对火箭系统的不利影响,建立了液体火箭推进系统动力学模型,以区间数学为理论基础,对推进系统频率特性进行灵敏度分析,得到了推进系统的流体惯性、阻力和刚度参数对推进系统频率特性的影响规律。研究结果表明:液体火箭推进系统振动频率对流体惯性参数的敏感程度比流体阻力参数和流体刚度参数明显大,泵前短管流体惯性的变化对推进系统振动频率的影响最大,补偿管路流体刚度的变化对推进系统振动频率的影响最小。为合理设计推进系统的动力学参数,降低推进系统的振动频率,抑制POGO振动的发生提供理论依据。

推进系统参数变化对液体火箭纵向振动响应的影响分析

为了优化液体火箭推进系统,避免POGO振动引起液体火箭低频振动环境恶化对火箭飞行过程的不利影响,建立了液体火箭POGO振动系统的动力学模型,利用动态灵敏度技术,提出了液体火箭纵向振动响应对推进系统参数的灵敏度时域分析模型。通过数值仿真,得到了推进系统流体惯性、阻力和刚度参数以及泵的动态增益变化对液体火箭纵向振动响应的影响规律。研究结果表明,液体火箭纵向振动响应对流体惯性和阻力参数的敏感程度比流体刚度参数明显大,泵动态增益的变化对液体火箭纵向振动响应的影响最大,泵前短管的流体刚度变化对液体火箭纵向振动响应的影响最小。为减小液体火箭纵向振动,进一步研究POGO振动特性提供参考。

复杂约束三维功能梯度输流管道稳定性和临界流速分析

针对输流管道在恶劣的动力学环境所受到多方向载荷所引起的管道结构失效或破坏等问题,提出一种新型三维功能梯度材料构造输流管道来提升管道的载荷忍耐力。基于欧拉伯努利梁理论,考虑流体和管道的耦合关系,利用哈密顿变分原理建立复杂约束下三维功能梯度输流管道的运动微分方程。利用微分求积法求解,分析流体流速提升所引起的三维功能梯度输流管道振动的固有频率变化,当第一阶固有频率首次降低为0系统失稳,所对应的流体流速被确定为系统的临界流速。研究复杂约束线性和扭转弹簧刚度、轴向、径向和环向功能梯度指数等物理参数对输流管道振动频率和临界流速的影响。研究结果表明:当流速较小时,增加轴向功能梯度指数和降低径向和环向功能梯度指数会降低系统的基频和提高系统的临界流速;而当流速较大时,系统的基频随着三维功能梯度指数的变化会展现相反的趋势。增大三维功能梯度指数能降低系统的第二阶固有频率。这说明通过调节复杂约束和三维功能梯度参数能够实现对输流管道稳定性的调控。

利用动态几何软件对大学生数学建模能力的影响分析研究

为了研究动态几何软件(Dynamic Geometry Software, DGS)对大学数学教学中学生建模能力的促作进用,对使用数字工具描述建模过程的效果进行理论分析。实验重点研究建模时的DGS使用,并分析在利用DGS执行数学建模时,学生所获得特定方面的能力提升。实验结果表明,实验组和测试组学生的数学能力的发展具有显著差异。此外,还分析了受试者对所用软件的态度,结果表明程序相关的自我效能感是能力提升的重要预测因素。

Fuzzy-PID切换控制在磁流变半主动悬置系统中的应用

建立了一种新型动力总成磁流变悬置的动力学模型,并对其进行动态特性试验。通过数值拟合方法对试验数据进行拟合,得到了电流与可控阻尼力的关系式,为磁流变悬置的控制应用提供了理论模型。考虑车辆悬架系统的等效刚度和阻尼,建立了磁流变半主动悬置系统模型。设计了磁流变半主动悬置Fuzzy-PID切换控制系统,对不同工况下磁流变半主动悬置系统的隔振特性进行了仿真研究,结果表明应用Fuzzy-PID切换控制的磁流变半主动悬置系统具有良好的隔振效果。

整星隔振平台的阻尼非线性对隔振性能影响的物理机理

从物理机理出发,用变形的三次多项式函数和分数导数阶算子建立了离散型隔振系统的非线性等效动力学模型,通过谐波平衡法得出从隔振器底端到卫星的振动传递率,利用数值解从物理机理上解释了地面实验中隔振系统的振动传递率受激励幅值影响的现象,为离散型整星隔振平台及其他整星隔振平台的设计和实际应用提供参考。

输流管道动力学与控制的最新进展

管道系统在航空航天、石油输送、深海探测、核能工程等工程领域发挥着输送流体的作用.由复杂结构功能设计、支承条件、内部流体和外部环境等因素引起输流管道中的流体和管道发生强烈地耦合,导致的动力学问题严重限制了输流管道在各种领域中的工程应用.因此,输流管道的复杂动力学行为引起了工程和科学领域学者们的广泛关注,本文综述和讨论了最新的输流管道振动控制的研究和进展.

磁流变半主动悬置系统与悬架系统微粒群优化集成控制

为有效地改善车辆乘坐舒适性和行驶安全性,基于车辆系统动力学理论,建立了含半主动悬置系统与半主动悬架系统的整车动力学模型。利用线性二次型最优控制原理设计了集成控制器,并采用微粒群优化算法对集成控制器的权系数进行优化设计。以车体的垂直加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度作为评价指标,对车辆磁流变半主动悬置系统与磁流变半主动悬架系统集成控制进行了仿真计算。结果表明:集成控制的峰值比独立控制分别减少了7.22%、14.38%和12.75%,集成控制的均方根值比独立控制分别减少了8.58%、22.38%和4.13%,经过集成控制后的车辆综合性能明显优于独立控制。

基于传递路径分析的激励对汽车平顺性的影响

为研究发动机激励与路面激励对汽车平顺性的影响,建立了包含悬置系统和悬架系统的车辆13自由度数学模型,给出了发动机和路面激励模型,提出了基于TPA的汽车平顺性分析方法。在仿真计算基础上进行了实车试验,计算与试验结果基本吻合,验证了所建立模型的正确性。结合各挡位车速与发动机转速之间的对应关系,分析了不同激励对汽车平顺性的影响。结果表明:发动机激励对汽车平顺性的影响小于路面激励,但不容忽视。

压电混合约束层阻尼梁结构的振动控制

为提高主被动混合压电网络的振动控制频带,结合主被动混合压电网络和被动约束层阻尼结构各自的优点,提出了一种压电混合约束层阻尼结构用于悬臂梁结构的振动控制.利用复剪切模量模型描述粘弹性材料的力学特性,运用Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法推导压电混合约束层阻尼悬臂梁结构的动力学模型.在此基础上,采用速度反馈控制策略设计主动控制器,并对系统的开环和闭环特性进行数值分析.分析结果表明,与主被动混合压电网络相比,压电混合约束层阻尼结构具有更显著的振动控制性能和更宽的振动控制频带.而且这种压电混合约束层阻尼结构可以很容易地推广到对其他结构的振动控制.

火箭结构系统纵向模态自动辨识方法

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.

基于遗传算法的磁流变半主动悬置系统控制器设计

为阐明动力总成与车身间的振动传递关系,建立了基于磁流变悬置的半车5自由度动力学模型。应用二次型最优控制理论设计了磁流变半主动悬置系统最优控制器,并采用遗传算法对控制器的权系数进行优化。为验证基于遗传算法优化的LQR控制策略(GALQR)的有效性和先进性,利用Matlab编写相关程序进行频域和时域仿真分析。分析结果表明:GALQR显著地减小了车身的垂向加速度和俯仰角加速度,但动力总成动位移有所增加,说明车辆乘坐舒适性和动力总成稳定性之间存在矛盾,设计磁流变半主动悬置系统时要根据实际综合性能要求合理选择。

基于Ajax的移动端异步交互新闻系统开发

基于Ajax异步加载与交互技术构建的多媒体新闻系统以及响应式界面设计方法创建的新闻界面以实现网络新闻的异步交互以及移动端跨平台应用。提出了多媒体新闻资源库XML的异步加载方法,以及响应用户需求动态调取新闻多媒体资源的方法,并在此基础之上进行了实例开发与测试,实现了新闻数据的动态调用与异步更新,解决了实时调用大量新闻资源的难题。同时,基于新闻系统界面的响应式设计解决了设备屏幕自适应和浏览器兼容性问题,大大方便了网络新闻在移动端设备上广泛传播与互动。

叉车前叉装置的改良设计

为了优化叉车前叉系统,避免叉车工作过程中因碰撞力过大产生的前叉形变量对叉车工作安全性和可靠性的不利影响,本文建立了叉车前叉系统三维实体模型,对前叉系统增添阻尼结构进行了优化设计,并利用有限元分析方法对前叉系统进行了静力学分析。研究结果表明,增添阻尼结构可以减少前叉碰撞位移量,提高了叉车工作的安全性、可靠性。

具有弹性支承输流管道的稳定性和临界流速分析

针对梁的弯曲振动问题,研究了具有弹性支承输流管道的稳定性.以相同支承条件下梁的固有频率和振型函数作为输流管道的近似固有频率和振型函数,利用李兹-伽辽金方法对具有弹性支承输流管道的运动微分方程进行离散化处理,经过适当的变换得到一阶状态方程组.根据特征方程分析和讨论弹性支承刚度、质量比和流体压力等主要物理参数对失稳临界流速的影响.研究结果表明,随着流体的流速从零缓慢增加,输流管道先发生动态颤振失稳,静态失稳的临界流速随弹性支承刚度增加而上升,随流体压力的增加而下降,但不随质量比变化.动态失稳的临界流速随弹性支承刚度的增加而上升,随流体压力的增加而下降,但随质量比的增加而先上升后下降.该结论可以为工程实际中所出现的相同边界条件的输流管道振动稳定性分析提供理论依据.

主动控制压电旋转悬臂梁的参数振动稳定性分析

在工程实际中旋转机械由于制造和加工误差,装配的不均匀性等原因,往往会脉动运行,这将使得机械系统发生参数振动.当脉动参数满足一定关系时,这种参数振动将会失稳,进而影响机械结构的正常运转.本文针对这一问题,引入压电材料对脉动旋转悬臂梁系统的振动进行控制,研究主动控制悬臂梁系统的参数振动优化设计问题,采用Hamilton变分原理与一阶Galerkin离散相结合的方法,建立了受速度反馈传感器主动控制的压电旋转悬臂梁的一阶近似线性控制方程.运用多尺度方法,得到了压电旋转悬臂梁系统在发生1/2亚谐波参数共振时稳定性边界的控制方程,并利用直接分析方法验证了解析摄动解的正确性.将摄动解中临界阻尼比和轮毂角速度脉动幅值的无量纲参数作为评价系统稳定性能的指标.通过数值算例,分析了轮毂半径、轮毂角速度平均值和脉动幅值、梁长以及速度传感器的反馈增益系数对系统稳定性区域的影响.研究结果表明,梁长、轮毂半径、脉动幅值会降低系统稳定性,反馈增益系数可以提高系统稳定性,而轮毂角速度平均值与系统稳定性之间有非单调的关系.为进一步设计压电旋转机械结构提供了理论依据.

准零刚度隔振器对多跨输流管道隔振性能分析

输流管道在低频激励的振动下会引起疲劳、失效等结构损伤,为克服线性粘弹性隔振器隔振频带与承载能力之间的限制。采用阻尼和弹簧构造非线性准零刚度隔振器,控制多跨输流管道的振动,以实现低频隔振。用哈密顿变分原理建立多跨输流管道在有无隔振器情况下的偏微分方程,通过伽辽金法和龙格-库塔法进行求解。分析了准零刚度隔振器对输送流体管道多模态振动的影响,使用绝对运动传递率来评估隔振器的性能,并与线性粘弹性隔振器进行比较。结果表明准零刚度和线性粘弹性隔振器对多跨输流管道在高频区域内都具有良好的性能,但在低频区域内前者隔振性能更好。该装置可应用于长距离连续多跨输流管道的隔振。

南疆西部暴雨的动力热力特征分析

采用NCEP1°×1°再分析资料,对2012年南疆西部3次暴雨过程中的锋生函数和湿位涡特征的对比,分析南疆西部降水的动力、热力条件与降水的关系,结果表明:锋生函数和湿位涡与南疆西部的降水有很好的对应关系,并能较好地反映降水的动力、热力机制。西部翻山的和东部"东灌"冷空气与南疆盆地的暖空气冷暖交汇,形成锋生。低层锋生达6×10^(-9) K·s^(-1)·m^(-1)以上时,低层辐合叠加地形强迫提供动力作用,触发降水。锋生的强度与降水强度成正比。低层辐合,暖气团被抬升,中层锋生强度达4×10^(-9) K·s^(-1)·m^(-1)以上时,冷暖交汇的热力作用和水汽凝结,使降水维持,形成暴雨。暴雨时有>3 PVU的正湿位涡叠加于负湿位涡之上,低层负湿位涡<-3.0 PVU时易出现短时强降水。垂直分布上前倾结构形成对流性降水,后倾结构形成持续性降水。

南疆环塔里木盆地林果种植区近50a气候变化特征及对果树生长的影响

根据南疆环塔里木盆地林果种植区1961-2010年以来资料完整的32个气象站点的气象资料,利用线性趋势函数分析了该地区近50年的光、温、水等主要气象要素的变化。结果表明:南疆环塔里木盆地林果种植区对全球气候变化的响应显著,年平均气温呈明显的上升趋势,冬季升温尤为显著;年平均降水量以5.873mm/10a的速度上升,增加最快的是夏季,其次是秋季,冬季最少;光照条件和湿度条件变化不明显。南疆环塔里木盆地年平均气温上升趋势对林果这一喜温作物整体有利,暖冬气候整体有利于果树的越冬;夏季降水量增加显著,可利用水资源略有增加,有利于果树的生长发育。但气候变暖同时导致极端气候事件频发,果树发生冻害风险增大。暖冬气候条件使越冬病虫卵蛹死亡率降低,病虫群数量上升,不利于果树病虫害防治。