连续油管滚筒多层缠绕力学分析与试验研究

为了研究多层连续油管缠绕工况下滚筒的受力特性,通过理论分析得到滚筒筒身径向力、滚筒辐板轴向力及多层缠绕系数的计算方法。以某型号连续油管运输滚筒为例,计算得到相关力学参数。通过有限元仿真及应力-应变测试,对理论计算方法进行验证。结果表明:仿真与试验结果趋于一致,验证了理论计算方法的合理性;连续油管滚筒筒身所受径向力随缠绕层数的增加而增大,但增幅逐渐趋缓;滚筒辐板所受轴向力随缠绕层数的增加而增大,且二者呈近似的线性关系。为了提高工程计算的效率,将多层缠绕系数应用于工程简化计算中,为设计满足复杂工况的滚筒提供可靠的技术手段。

参数激励非线性振动时滞反馈最优化控制

研究含时滞的线性、非线性复合时滞反馈控制Duffing-Van der Pol振子主参数共振响应最优化控制参数确定。基于弱非线性、弱反馈控制、弱参数激励及小阻尼假设,据平均法获得稳态响应振幅、相位平均方程。通过非线性振动能量比值定义衰减率。以衰减率为振动控制参数优化目标,以非线性振动系统振动稳定条件、幅值最值、最优时滞为约束条件,利用最优化方法计算获得最佳线性、非线性反馈控制参数。

连续油管注入头夹持系统碰撞研究

连续油管注入头夹持系统中的夹持块轴承出现过碰撞碎裂的情况,作为减振部件夹持块垫片的刚度很重要。文中基于动力学基本理论,构建了连续油管注入头夹持系统多体动力学模型。在考虑系统刚度的前提下,针对夹持块垫片刚度对夹持块轴承和滑道板碰撞力的影响做了对比分析;同时,在不同的夹持块垫片厚度下对单个夹持块轴承进行了瞬态动力学碰撞分析。研究结果表明:由于链轮多边形效应,夹持块进入滑道板区域时轴承会与滑道板发生碰撞,滑道板端部采用倒圆弧设计能有效减缓夹持块轴承受到的横向冲击;合适的夹持块垫片刚度与厚度能有效起到减缓夹持块轴承与滑道板碰撞冲击的作用。

基于线性控制参数的非线性汽车悬架最优控制

为研究非线性汽车悬架的振动控制问题,提出一种基于线性控制参数的最优控制方法。建立了两自由度悬架非线性动力学和数学模型,引入速度和位移线性控制参数,采用平均法导出悬架的主共振幅频响应特性,分析了激励幅值、非线性程度及控制参数的变化对共振幅值的影响。对悬架的稳定性进行分析,在保证振动方程存在稳定解的条件下,得到控制参数的取值范围。以悬架的衰减率和振动能量为目标函数,以控制参数取值范围为约束条件,利用最优化方法得到最优控制参数。研究发现,悬架的非线性振动特性受激励幅值和系统非线性程度的共同影响,在控制过程中速度控制参数起主要作用,当两种控制参数取得最佳值时,悬架共振峰值较无控制参数可衰减88%左右,且悬架的非线性振动特性得到消除。最后利用数值仿真,验证了该方法的有效性。

含分数阶车辆悬架非线性振动最优化控制

针对含两类分数阶微分项的悬架系统非线性振动,提出一种最优化控制方法,并得到最优反馈控制参数的取值范围。以一个带有两类分数阶微分项的非线性单自由度悬架系统为控制对象,引入线性控制参数,采用平均法得到系统的近似解,导出系统的幅频响应特性。分析系统作周期振动的定常解的稳定性,在保证系统存在稳定解的前提下,得到反馈控制参数的取值范围。分别以悬架系统的衰减率和稳定的反馈控制参数取值范围作为最优化控制的目标函数和约束条件,利用最优化方法得到最优反馈控制参数。研究了激励幅值及分数阶微分的变化对反馈控制参数的影响。仿真结果表明:引入控制参数能有效减小悬架系统的主共振幅值,减弱或消除其非线性振动特性;不同的分数阶阶次会对控制参数产生影响,进而影响系统的振动控制效果,其作用不可忽视。研究结果为悬架系统的优化设计提供了理论依据和设计参考。

纳米梁非线性振动的静电反馈控制

针对静电激励作用下纳米梁非线性因素导致的振动不稳定问题,研究了当激励频率接近系统固有频率一半时纳米梁在静电激励作用下非线性振动的超谐共振控制。设计纳米梁非线性振动平行板静电反馈控制器,利用石墨烯薄膜阻变特性提取纳米梁的振动信号,利用静电反馈控制方法控制纳米梁的非线性振动。采用多尺度法研究纳米梁谐振器非线性振动超谐共振及其解的稳定性,得到类线性弹簧系统临界控制电压,并给出纳米梁尺寸和结构参数设计范围,为纳米梁谐振器的制造与控制提供理论分析和计算方法。仿真分析结果表明,反馈控制电压能够有效消除静电驱动非线性现象。

考虑非局部效应的碳纳米管磁时滞最优化控制

提出一种考虑非局部效应梁结构非线性振动的磁时滞最优化控制方法.以衰减率为目标函数,以反馈控制参数范围为约束条件,考虑非局部效应参数的影响,利用最优化方法计算得到衰减率最小的控制参数.通过选取最优的时滞量,提高控制系统的控制效果.研究了非局部效应参数对控制参数和时滞的影响及其影响规律,并通过设计仿真实例进行了减振控制分析.