基于振型转换的螺栓连接梁非线性振动研究

以一端固支一端带螺栓连接的梁为对象,采用Iwan模型对螺栓连接的非线性力学特性——迟滞非线性进行建模,基于振型转换的思想,利用相对振型转换法处理了迟滞边界条件引起的非线性振型之间的转换,研究了螺栓连接非线性对梁受迫振动响应的影响。通过梁端点的幅频响应图,讨论了振型之间的耦合、Jenkin's单元的个数、激励力幅值、模态阻尼及螺栓连接刚度对梁端点响应的影响。结果表明,新方法在处理带迟滞非线性边界的连续体振动问题时,具有良好的收敛性;迟滞非线性对系统响应影响有限,在指定的扫频区间仅表现出单周期运动,以及弱频率漂移现象;带迟滞非线性边界条件梁的各参数中,频率漂移的程度对螺栓刚度的大小较敏感。

套筒连接结构非线性对梁频漂的影响

针对航天器地面振动试验中的频率漂移问题,研究以一端夹支另一端带套筒连接结构均布载荷驱动下的梁为对象,分析了连接结构的轴向回复力、面内摩擦力、预紧力、面内摩擦系数、间隙等非线性因素对梁基频漂移的影响。讨论间隙非线性时,利用相对振型转换法对梁结构进行处理,研究了有、无预紧力两种情况下系统的幅频响应,确定了上述几种因素对梁受迫振动基频的影响,得到的结论对于研究航天器地面振动试验中的频率漂移现象具有参考价值。

非线性连接结构对一个典型卫星频率漂移的影响

文章针对一个典型的卫星桁架结构建立了三自由度运动模型,分别引入间隙非线性和Iwan模型描述了非线性连接结构;利用数值方法研究了系统的频率漂移,讨论了间隙大小、预紧力(重力)、系统阻尼、随机间隙及Iwan模型的参数对频率漂移的影响;对比了两种非线性连接结构下系统频率漂移的特点。研究表明,间隙结合预紧力条件可令结构呈现"硬弹簧-软弹簧"特性的频率漂移,迟滞和间隙两种非线性引起的频漂在幅频曲线上表现出不同的特点。

一种基于电磁弹簧的智能减振器设计与研究

针对现有参数可调式减振器结构的不足之处,设计了一种基于电磁弹簧的智能减振器,该减振器采用动力吸振器原理,可通过自主调节自身频率以适应多种工况。首先,设计了一种新型的电磁弹簧结构,通过仿真优化了电磁弹簧的结构,确定了电磁弹簧模型;然后,基于该电磁弹簧模型,设计了一种刚度可调的智能减振器装置,并对该智能减振器装置的减振性能进行了建模分析,讨论了附加刚度与电流之间的关系;最后,通过搭建测振系统平台,对智能减振器的减振性进行了实验测试,并将其结果与仿真结果进行了对比,分析了误差产生的原因。研究结果表明:在0~5 A的电流条件下,智能减振器的频率可调范围在14 Hz左右,具备宽频最优指标减振功能;在平衡位置附近,电磁弹簧的刚度线性化程度较好,线圈中电流与附加刚度呈近似线性关系;智能减振器仿真与实验数据具有较好的一致性;与普通减振器相比,在较宽的频域内,该智能减振装置均有良好的减振效果。

一个带间隙连接结构对梁基频漂移影响研究

文章以一端夹支、另一端带套筒连接结构的梁作为研究对象,通过在连接结构中引入间隙非线性因素,分别研究了在连接结构处有无预紧力两种情况时在均布载荷作用下梁的非线性幅频响应。同时,利用改进的振型转化法及连续振型法对系统进行建模,采用伽辽金近似得到系统的非线性受迫振动方程;针对实际算例,用龙格-库塔法得到了其数值解,讨论了此算例梁的频率漂移结果,从而得到了对研究航天器地面振动试验中的频率漂移现象有价值的结论。

相对振型转换法求解分段线性边界条件连续体振动响应的优点

为了研究航天领域关注的非线性连接结构对整体结构振动响应的影响,文章利用变分原理,重新推导了基于振型转换的求解具有任意分段线性及可以转换为分段线性边界条件的连续体振动响应的方法——相对振型转换法,并与文献[10]中的混合方法的推导过程进行了对比,印证了相对振型转换法的正确性及其优点。针对一个施加均布载荷的端点单侧带阻挡的悬臂梁算例,分别应用相对振型转换法及力积分法进行了求解,通过悬臂梁端点的分岔响应研究了系统的非线性响应,讨论了两种方法得到的结果。

夹芯的典型参数对夹层板受迫振动影响分析

根据伽辽金法,用Matlab/Simulink软件对推导的经典板假设理论、一阶剪切理论蜂窝夹层板运动方程进行了数值仿真。简单算例的计算结果表明两者基本一致。基于一阶剪切理论讨论了蜂窝夹芯泊松比对蜂窝夹层板低阶频率的影响。发现当泊松比接近1时对频率响应有显著的影响。

相对振型转换法求解具有多点限制连续体振动响应

针对任意多处具有任意分段线性限制的连续体,通过变分原理,基于振型转换思想,在相对振型转换法(Relative Mode Transfer Method,RMTM)基础上得到一种广泛适用的求解该类问题非线性振动响应方法。用推导得到的方法研究两端固支中点带限制弹簧的梁系统非线性振动,处理接触振型及非接触振型之间的转换,算例结果表明,采用该方法求解时具有收敛性好,精度高等优点。通过梁上受限点振幅分岔图及时程图,讨论该算例代表的一类梁系统幅频响应特点,研究振型耦合、限制弹簧刚度对响应的影响。利用力积分法(Force Integration Method,FIM)对算例进行求解与相对振型转换法结果进行对比,印证新方法的正确性。

用户星星间链路天线指向控制系统试验研究

仿真验证是设计控制器的重要一环。设计的用户星天线指向控制系统的半物理仿真试验系统是由天线样机及其驱动器、xPC实时仿真平台、图像处理计算机和中继卫星模拟器组成。中继卫星模拟器是试验系统的关键,基于用户星对中继卫星的跟踪规律,设计中继卫星模拟器。试验结果说明该试验系统有助于工程设计用户星天线指向控制系统。

相对振型转换法求解具有多点限制连续体振动响应

针对任意多处具有任意分段线性限制的连续体,通过变分原理,基于振型转换思想,在以前提出的相对振型转换法(Relative Mode Transfer Method,RMTM)的基础上得到了一种广泛适用的求解该类问题非线性振动响应的方法。利用推导得到的方法研究了一个两端固支中点带限制弹簧梁系统的非线性振动,利用新方法处理了接触振型及非接触振型之间的转换,从算例结果看,采用的方法求解时具有收敛性好,精度高等优点。通过梁上受限点振动幅值的分岔图及时程图,讨论了该算例所代表的一类梁系统的幅频响应特点,研究了振型耦合、限制弹簧刚度对响应的影响。利用力积分法(Force Integration Method,FIM)对算例进行求解与相对振型转换法得到的结果进行了对比,印证了新方法的正确性。

基于树莓派的便携式静脉投影仪的研制

目的:研制一种基于树莓派的便携式静脉投影仪,以满足静脉穿刺时静脉可视化的需求。方法:该静脉投影仪基于静脉中脱氧血红蛋白对红外光的吸收强度高于静脉周边组织的原理设计,由树莓派、微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)激光扫描投影模组、加装红外滤光片的红外摄像头、电池、壳体及支架组成。其软件程序采用Visual Studio Code编写,由树莓派内置的Python解释器运行,并通过OpenCV图像处理算法完成图像对比度增强等操作。通过网络和VNC Viewer软件实现静脉图像的远程传输以及静脉投影仪的无线控制与调试。结果:经测试,采用静脉投影仪样机可获得人体静脉图像,且显示的人体浅层的静脉脉络与真实位置误差较小,基本可以忽略。结论:该静脉投影仪可实现静脉的原位置投影,且成本低、体积小,易于推广和普及。

超低幅值激励下压电梁的响应特性分析

通过电磁激励方式研究了压电悬臂梁结构在超低幅值激励下的响应特性。对线性压电梁的响应进行了实验研究,分析了激励幅值的影响。研究了引入单侧阻挡后压电梁的非线性响应特性,分析了激励幅值、阻挡间隙对单侧阻挡压电梁宽带响应的影响。实验结果表明,在0.003 N的电磁激励下,压电梁的振幅小于140μm。引入单侧阻挡后压电梁表现出分段线性响应,对阻挡间隙微米尺度的变化灵敏。随着间隙从100μm减小到20μm,最大输出电压从3.14 V减小到1.17 V,半功率带宽从5.8 Hz增大到18.2 Hz。

两种求解连续体撞振响应方法对比研究

力积分法和振型转换法是处理连续体撞振问题的常用方法。虽然作者已在前期提出了相对振型转换法,进一步扩展了传统振型转换法的适用范围,但尚未对其与力积分法求解结果差异进行深入研究。文章分别采用力积分法和相对振型转换法对基于工程背景的实际算例进行了数值求解,进而通过一种差异指标研究了刚度、阻尼对求解结果差异的影响。将上述两种方法与现有实验数据进行对比,结果表明,刚度增大与阻尼减小均会导致两种方法的分析结果差异增大,尤其当刚度提高到一定程度,即撞振为刚性撞击时,需要与实验结果对比确定仿真的正确性。对比两种方法数值求解过程可以发现,力积分法易于数值实现,而相对振型转换法具有计算效率高、收敛性好等优点。

层合压电材料冲击问题的时域间断Galerkin有限元方法求解

构建了压电耦合动力学问题的时域间断Galerkin有限元方法,在此基础上针对冲击作用下压电材料耦合问题进行了数值模拟。强间断、高梯度的冲击荷载作用下,传统的时域连续Galerkin有限元方法在压电耦合动力学问题模拟时,间断的波阵面及层合界面处会出现强烈的虚假数值振荡,这类振荡使得问题求解的精度大大降低。为了消除这类高频数值振荡,依据所发展的时域Galerkin有限元方法原理,在最终的有限元方法求解公式中引入了比例刚度阻尼。冲击作用下一维、二维压电动力学问题算例结果表明,所发展的时域间断Galerkin有限元方法,较好地消除了这类虚假的数值振荡,并捕捉了应力波及电势波的波前波后间断特性。

一种分段线性边界条件连续体振动响应求解方法

基于振型转换的思想,提出了一种求解分段线性边界条件,以及可将其他非线性边界条件转化为分段线性边界条件的连续体振动问题的方法———相对振型转换法(Relative Mode Transfer Method,RMTM),用该法研究了端点带双阻挡悬臂梁的非线性振动。利用相对振型转换法处理了梁的接触振型与非接触振型的振动转换,与Moon于1983年所提方法进行了相互印证,通过时程图与幅频响应图,将两种方法得到的梁端点响应的结果进行对比,证实了相对振型转换法的正确性;并研究了一类边界条件梁的非线性振动,通过梁端点的幅值响应的分岔图,讨论了振型之间的耦合、模态阻尼及端点弹簧刚度对梁端点响应的影响。结果表明,弹簧刚度、阻尼、激励力等不同的参数组合可以导致梁的单周期运动、多周期运动以及混沌运动,得到了上述复杂非线性响应在激励力频域上存在的区域。

Iwan模型非线性恢复力及能量耗散计算研究

广泛应用于装配结构中的螺栓连接会对整个结构的动力响应产生显著的影响,可见,研究这类连接部位的动力学行为具有重要的意义。该文对描述此类连接形式的动力学行为的Iwan模型进行了深入的研究。首先推导了当构成模型的Jenkins单元的屈服力满足均匀分布的情况下,Iwan模型分别处于局部滑移和整体滑移运动时的描述模型恢复力的分段非线性函数,并对其进行了归一化处理;接着在其基础上,推导了在这两类滑移运动中,模型周期能量耗散的归一化计算公式;最后还进一步对修正Iwan模型进行了研究。研究成果为研究装配结构的结构阻尼和非线性动力学行为奠定了基础。

基于谐波平衡法的含Iwan模型干摩擦振子非线性振动

通过谐波平衡法,研究了由Iwan模型和1个质量块构成的干摩擦振子系统的自由振动和受迫振动问题.对于自由振动,推导了系统卸载和加载过程中各自对应的非线性运动方程;通过谐波平衡法,求得了各方程的1阶谐波解;为了得到方程正确的数值解,提出了确定零速度时刻的策略;数值算例结果表明:谐波平衡法与数值方法得到结果吻合较好,从而验证了谐波平衡法求解此类问题的有效性.对于系统微滑移下的受迫振动,采用谐波平衡法求得了系统的幅频关系.最后,对Iwan模型阻尼特性的研究发现,模型等效黏性阻尼比与其振幅存在非线性关系.

96例活体肾移植患者免疫抑制剂应用情况分析

目的:了解我院活体肾移植患者住院期间免疫抑制剂的应用情况。方法:回顾性调查我院2005～2007年活体肾移植患者病历96份,分别对免疫抑制剂品种、相关费用及不良反应情况进行统计、分析。结果:活体肾移植患者平均住院费用为48385.85元,免疫抑制剂平均费用为17364.46元;术后急性排斥反应发生率为5.74%,免疫抑制剂相关不良反应发生率为54.17%。结论:活体肾移植具有排斥反应小、花费少的特点。今后应就活体肾移植患者如何降低免疫抑制剂用量,减少诱导免疫耐受治疗,施行环孢素撤除治疗等展开深入研究。