悬臂结构地震响应分析的广义单自由度模型研究

针对有限元方法存在计算时间过长的缺点,不适用于需要多次响应分析的结构抗震性能评估问题。进行了悬臂结构线性地震响应分析的广义单自由度模型研究,提出了多项式形函数和基于多项式形函数的单自由度模型,并通过与有限元分析结果的对比分析,调查了基于多项式形函数的单自由度模型对典型地震波激励下结构响应分析的有效性。结果表明:提出的基于多项式形函数的广义单自由度模型平均误差为7.20%,为提高建模准确性,建议采用水平集中荷载施加方法进行多项式形函数参数估计。

基于整车16自由度模型的悬置系统振动固有频率和能量分布计算

在6自由度(DOF)动力总成悬置系统振动分析模型的基础上,考虑车身、悬架和车轮的影响,建立整车16 DOF分析模型,并以某款车型搭载的动力总成悬置系统为研究对象,分别采用6 DOF模型和16 DOF模型计算动力总成悬置系统的固有振动频率和能量分布,并将两者的模态频率计算值与实车上的试验值进行比较。结果表明:16 DOF模型的振动频率计算值与试验值更加接近,相较于目前广泛使用的6 DOF模型,能够更好地评估悬置系统的设计状态。

引入悬架K&C参数二自由度模型的建立及验证

横摆角速度是影响操纵稳定性的重要因素。在汽车行驶过程中,给其施加角阶跃输入,分析横摆角速度响应是评价汽车操纵稳定性的重要方法。文章简化汽车模型,利用牛顿第二定律建立经典二自由度线性模型及引入K&C参数的数学模型。输入整车参数、K&C试验参数,将两模型MATLAB横摆角速度响应结果与Carsim仿真结果进行对比,验证模型的可靠性,可利用二自由度模型快速获取车辆操纵稳定性的大致情况。

喷油器用超磁致伸缩致动器多自由度模型

为满足高压共轨喷油器球阀的驱动要求,设计喷油器用超磁致伸缩致动器。考虑超磁致伸缩棒轴向磁场强度分布的不均匀性,计算磁场强度为电流和轴向尺寸的二元函数,并基于J-A模型、二次畴转理论和振动理论建立致动器的多自由度模型;确定合理的自由度取值,并给出模型的阶跃信号稳态响应解、状态空间形式,并采用Matlab软件进行求解;计算得到致动器直流稳态响应和低频正弦响应,并与试验结果对比验证模型的准确性;将油液负载近似为弹性-阻尼负载,利用文中的模型预测致动器在喷油器中的响应特性。结果表明,多自由度模型计算的直流稳态响应与试验结果误差较小,低频正弦响应曲线在形状和数值上与试验结果吻合,说明模型比较准确;经过模型计算,所设计的喷油器用致动器加载后输出位移大,响应时间快,能够满足驱动要求。

爆炸冲击荷载作用下SRC柱等效单自由度模型

爆炸冲击荷载作用下结构构件的反应分析方法常用的是等效单自由度模型,在现有的有关资料中,等效单自由度模型主要用于钢筋混凝土构件和钢构件。等效单自由度模型的关键是确定等效弹性位移、破坏位移和屈服强度。以通用有限元分析软件LS-DYNA为基础,研究了钢骨混凝土(SRC)柱在爆炸冲击荷载作用下的反应特征,确定出了等效单自由度模型的等效弹性位移和破坏位移;以常规SRC柱设计理论为基础,提出了等效单自由度模型的等效屈服强度计算公式。最后用所建立的等效单自由度模型和LS-DYNA软件分别对8根SRC柱共48种爆炸冲击荷载工况进行对比分析,验证了所提出的等效单自由度模型。

无人机伞降回收十二自由度模型建立与仿真

在无人机的伞降回收过程中,无人机与降落伞一直处于一种动平衡的状态,因此两者间约束关系的处理将是伞降回收动力学建模的难点。为了解决该问题,将无人机伞降回收系统划分为降落伞、吊带和无人机三部分,通过吊带连接点的速度关系得到吊带伸长量,通过弹性系数与吊带伸长量的乘积得到吊带拉力,并将其分别施加于降落伞和无人机系统,最终基于牛顿-欧拉方程建立了无人机伞降回收系统十二自由度模型,其中采用ONERA方程建立无人机由前飞过渡到稳定下降阶段的非定常气动力模型。通过数值仿真与实验数据对比可以发现:十二自由度模型和实验数据的结果一致,验证了该模型的准确性。十二自由度模型相比于六自由度模型精度更高。文中所建模型可为无人机伞降回收系统中降落伞的选取、无人机着陆点的确定提供参考。

基于六自由度模型的弹载计算机闭环仿真系统研究

提出了基于导弹六自由度模型,将弹载计算机置于导弹闭环仿真回路,从而构成对弹载计算机进行考核的半实物仿真方法。通过建立导弹六自由度模型,在分析弹载计算机信号接口和软件特点的基础上,对弹载计算机闭环仿真系统的硬件组成和工作原理进行了论述。通过采用高性能的仿真计算机、实时积分算法、智能化接口设备和基于PCI总线的数据通讯方式几个方面,保证了半实物仿真的实时性。

汽车悬架系统二自由度模型的振动特性研究

基于Matlab/Simulink建立了汽车前悬架系统的二自由度振动模型,分析了系统在缓冲块作用下的瞬态响应,并进行了悬架参刚度、阻尼和轮胎刚度等参数对车身动态响应的灵敏度,通过Adams模型动态仿真分析验证了Simulink模型的正确性.仿真分析为后续系统地研究悬架系统奠定了基础.

动态飞行仿真中人体六自由度模型研究

应用多体系动力学方法,结合飞行力学,给出了动态飞行仿真中飞行员的六自由度数学模型,并将其应用在动态飞行仿真建模中,分析结果表明这种数学模型是可行的。

多自由度模型法的立体采空区群爆破动力响应研究

提出多自由度模型分析法,构建金属矿采空区群类动力响应微分方程,引入剪切力作用修正因子矩阵λ和作用系数矩阵B,表征外部荷载作用下围岩剪切作用,研究爆破荷载激励下复杂立体采空区群动力响应问题。采用Newmark-β法对采空区群类动力响应微分方程迭代求解,利用Matlab自编程序实现快捷计算,解决了多自由度采空区群动力响应计算效率低、精度差的难题。以某金属矿3×3单元采空区为例,与数值模拟方法进行对比分析表明,该方法可直观地反映立体采空区群内部质点的动力响应规律,二者位移、速度时程曲线变化趋势基本一致,位移变化峰值的区域为爆破荷载施加部位。多自由度模型法计算结果与现场位移监测对比表明,两者变化规律相似,位移峰值在同一数量级上,后者位移变化具有滞后性。该方法为复杂立体采空区群的动力响应研究提供了一种新思路。

基于Simulink振动压路机二自由度模型动力学分析

为验证目前广泛应用的"振动压路机-沥青路面"系统二自由度动力学模型的可靠性,基于振动压路机的工作原理,以该模型为基础,进行数学建模求解,得到沥青混合料路面呈现线性粘弹性时振动压路机振动加速度、速度、位移的响应值表达式,以及振动压路机系统的固有频率表达式。运用MATLAB/SIMULINK仿真分析,通过分析各参数影响图形变化趋势,对比实际情况中各参数的影响,得出该理论研究与实际情况符合的结论。

4WS汽车二自由度模型操纵稳定性分析

汽车的主动控制是提高汽车性能的重要方法。笔者以二自由度汽车为模型，分析了四轮转向对汽车操纵稳定性的影响，并与二轮转向汽车的操纵稳定性进行了对比分析。

人体4自由度模型与华尔兹舞技术的动力学分析

以人体4自由度模型为基础,结合动力学原理分析身体姿势、反身动作、摆荡动作、升降动作技术。

基于六自由度模型的系统辨识方法及其在导弹质量评估中的应用

针对导弹性能评估的需要,文中建立了导弹六自由度模型,提出了基于六自由度模型的导弹气动力参数辨识方法,并采用该方法进行了某型导弹21个气动力参数的辨识,辨识数据与理论计算数据拟合较好、且在准确度允许的范围内,并利用辨识结果初步对导弹质量进行了评估。文中提出的方法对各种飞行器的定型试验具有一定的参考价值。

基于等效单自由度模型的高桩码头地震位移需求分析

在基于位移的高桩码头抗震设计方法中,准确合理地确定码头地震位移需求是关键。在位移需求分析方法中,非线性时程分析方法可以很好地考虑地震动的不确定性,但由于复杂的桩-土相互作用,使得直接对码头结构进行时程分析的计算量较大。为简便确定码头地震位移需求,提出了一种可用于码头非线性时程分析的等效单自由度模型。该模型可以很好地模拟码头的承载力和刚度退化以及土体耗能,并可通过对码头结构进行往复加载分析来确定模型的恢复力特性。为验证所提出的等效单自由度模型的合理性和准确性,以两个高桩码头为例,选取60条地震波,分别对码头及其等效单自由度模型进行非线性时程分析,结果表明二者的最大位移相关性很好,位移比的均值接近于1,且变异性很小。

考虑往复退化的倒塌分析等效单自由度模型

在强震作用下,建筑结构往往会发生倒塌,基于等效单自由度模型近似评估整体结构的倒塌分析方法被广泛应用,但目前用于倒塌分析的等效单自由度模型主要针对结构的单向力与变形关系,不能合理考虑往复荷载下结构的退化特性。本文基于I-K模型的基本理论,建议了可以考虑往复退化特性的倒塌分析等效单自由度模型,并利用已有的I-K模型校准的钢筋混凝土柱试验数据,对校准结果中的延性系数和耗能系数进行回归分析,建立了延性与耗能关系模型,给出了等效单自由度模型中耗能系数的求解方法。最后通过钢筋混凝土框架结构的拟静力倒塌试验,验证了该等效单自由度模型用于倒塌分析的准确性和适用性。

基于二自由度模型驱动PID的CFB锅炉床温控制

针对复杂多变、强耦合、大延迟、大惯性的循环流化床CFB(circulating fluidized bed)锅炉床温控制系统,采用结构简单、控制参数易于整定、抗干扰能力良好的二自由度模型驱动TDFMD PID控制代替常规PID来满足床温控制要求。通过仿真试验,将TDFMD PID控制与常规PID控制的控制性能进行对比,结果验证了该控制策略的可行性和优越性。

基于整车十自由度模型的商用车驾驶室半主动悬置系统研究

商用车驾驶室采用阻尼可调式半主动悬置能使车辆在各种行驶工况下得到较好的乘坐舒适性。以往研究以驾驶室悬置作为隔离体来单独研究其控制策略,控制精度较低,通过整合整车其他振动系统,建立了轮胎-主悬架-驾驶室悬置的整车十自由度振动模型,并以此为基础研究驾驶室半主动悬置系统的控制算法。考虑到系统滞后特性及算法特性,采用Smith-PID和模糊自适应PID两种算法进行研究,结果表明基于两种算法所设计的控制器均能有效抑制驾驶室的振动响应。其中模糊自适应PID比Smith-PID在控制驾驶室振动响应方面更优越、控制力曲线更平滑、PSD曲线峰值抑制效果更好,以上结果均在路面试验中得到验证。

飞机六自由度模型及仿真研究

以国产某型号飞机为背景 ,提出六自由度飞机对象建模的一般方法和原则。此建模方法直接根据牛顿第二定律推导出全量非线性方程 ,没有对刚体运动模型和气动数据做线性化处理 ,考虑了飞机纵横向之间的耦合作用和决定飞机性能的绝大多数因素 ,因此该模型更精确、更全面地反映了飞机的实际运行特性 ,并且具有较强的通用性。用高性能仿真软件MATRIXx作为开发环境极大地提高了仿真手段 。

漂浮体系斜拉桥简化单自由度模型

大跨斜拉桥减震耗能的一种典型应用是塔梁间设置纵向大型液体黏滞阻尼器,以减小地震作用下的主梁纵向位移以及改善主要构件地震力.以某大型斜拉桥为典型工程实例,首先定量分析一阶振型对于斜拉桥纵向位移(梁端位移、塔顶位移、塔梁相对位移)的贡献,然后基于一阶振型的广义质量和广义刚度发展梁端位移和塔梁相对位移的简化单自由度模型,以通过设置与不设置非线性液体黏滞阻尼器(NFVD)下全桥模型与单自由度模型分析的对比,验证单自由度模型的可行性;在此基础上,基于附加阻尼比ξsd的概念,评估大跨斜拉桥纵向设置大型NFVD对主梁纵向运动提供的附加阻尼比.