超音速弹翼非线性颤振分析与控制

研究超音速弹翼非线性气动弹性稳定性与主动控制问题。采用三阶活塞理论建立含间隙弹翼非线性气动弹性动力学方程,分别利用Hopf分岔理论及数值方法给出系统的线性与非线性颤振速度,应用基于微分几何法及二次型最优控制相结合的方法,设计非线性系统控制器。最后分析控制器及系统参数对控制效果的影响。仿真结果表明设计的控制器可有效地实现对非线性系统颤振的抑制。

压电材料迟滞非线性特性的幂函数多项式模型

针对现有迟滞模型多应用于迟滞电学响应分析和控制方面的研究,且较少运用于动力学分析的问题,本文综合考虑压电材料的特性和迟滞曲线特点提出了建立动力学分析的迟滞模型。分别建立幂函数多项式介电迟滞模型和压电迟滞模型,并且通过与实验结果或已有模型对比,表明幂函数多项式介电迟滞模型和压电迟滞模型能准确描述压电材料的迟滞特性。同时分析了迟滞参数η和ζ对饱和极化强度和剩余应变的影响,结果表明:η的变化会影响压电迟滞曲线的形状和剩余应变的大小,当ζ不变、η增大时,饱和极化强度未改变,但剩余应变变小;ζ的变化主要影响最大变形量,当η不变、ζ增大时,产生的最大变形增大,而剩余应变变化很小。该迟滞模型比较简单,为动力学分析提供了便利。

动车组车体截面轮廓对车体模态频率影响规律研究

动车组车体结构模态是影响车辆乘坐舒适度的主要因素之一,车体结构模态须满足相关标准要求。建立某城际动车组车体参数化有限单元模型,计算车体模态,分析车体底架、侧墙、顶板总厚度及车体宽度、高度对车体模态的影响。通过车体截面轮廓参数对车体模态频率的影响规律分析对车体截面进行修改,得到理想的车体结构,提高车体模态频率使其满足相关标准要求。

干摩擦自激振动系统的滑模变结构控制

研究两自由度干摩擦自激振动系统的解耦和主动控制.首先利用平均法计算系统的定常解,分析纯滑动形式的干摩擦自激振动特性,然后采用非线性控制的微分几何方法设计解耦规律,对解耦得到的线性子系统,应用滑模变结构控制理论设计控制器,分析控制器参数和系统参数对控制效果的影响.仿真结果表明该控制器可以有效地抑制系统的摩擦颤振.

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板的亚谐共振研究

研究机械力作用下金属，陶瓷功能梯度薄板1／3次亚谐共振问题。按照功能梯度薄板的非线性动力学方程，得到金属，陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法得到系统1／3次亚谐共振近似解并进行数值计算。分析阻尼、激励、几何尺寸等参数对系统1／3次亚谐共振幅频响应曲线的影响。

RLC串联电路与微梁耦合系统1:2内共振分析

研究电阻电感电容串联电路与微梁耦合系统的非线性振动,应用拉格朗日-麦克斯韦方程,建立受静电激励RLC串联电路与微梁耦合系统的数学模型。根据非线性振动的多尺度法,得到了在内共振ω2≈2ω1的情况下的近似解,并进行数值计算,得到用椭圆函数表示的解析解。计算结果表明,在无阻尼情况下,振动和能量在两个态间相互转换,没有能量损失。

RLC串联电路与微梁耦合系统的吸合电压与电振荡

根据电阻电感电容RLC电路与微梁耦合系统物理模型,利用拉格朗日-麦克斯韦方程建立了反映RLC电路与微梁机电耦合特征的数学模型。此模型能够反映机电的耦合特征。当两个极板之间的电介质为石蜡、陶瓷、云母等填充物时,只需求解RLC串联电路方程;当电路中放电结束瞬间,电容器极板上电荷为零,此时系统转化为极板微梁振动系统。通过伽辽金方法推导出了极板微梁系统的非线性振动方程,并求得了极板的吸合电压;应用常微分方程理论得到了RLC串联电路方程电振荡的解析表达式,分析了系统的电振荡特性。研究结果表明:对于每一个激励电压值,极板都有两个可能的平衡位置;电路中电流在非共振情况下经过一段时间的振荡后达到稳定。

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板主共振奇异性

研究机械力作用下金属，陶瓷功能梯度薄板主共振奇异性问题。按照功能梯度薄板的非线性动力学方程，得到金属，陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法得到系统主共振幅频响应分岔方程并进行奇异性分析，求得幅频响应分岔方程在开折参数平面的转迁集和分岔图。

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板的超谐共振研究

研究机械力作用下金属／陶瓷功能梯度薄板3次超谐共振问题．按照功能梯度薄板的非线性动力学方程，得到金属／陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法得到系统3次超谐共振近似解并进行数值计算。分析阻尼、激励、几何尺寸等参数对系统3次超谐共振幅频响应曲线的影响．

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板的非线性振动模型

研究机械力作用下金属，陶瓷功能梯度薄板的建模问题。应用弹性理论和Galerkin方法建立小挠度金属，陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。

动力机组双层隔振系统半主动模糊控制

针对内燃动车动力机组宽频振动特性确立双重优化目标,以磁流变阻尼器为执行器,提出一种兼顾系统稳定性和隔振效率的半主动模糊控制策略,并建立动力机组多刚体半主动控制系统进行效果验证。研究结果表明:基于半主动模糊策略控制的双层隔振系统在包括功率均衡和非均衡工况在内的宽频范围内均具有良好的隔振效果。在低频段内,该混合模糊控制系统振动烈度和力传递率与弹簧定阻尼隔振器系统基本相同;在高频段内,其振动烈度和力传递率更小,隔振性能更优,能够实现全工况的有效振动控制。

中低速磁浮列车车外噪声特性及声源贡献测试分析

通过现场测试,对磁浮列车的车外噪声进行了测量。对比分析了磁浮列车外部噪声与地铁列车车外噪声的特性差异。基于声线追踪法,建立了磁浮列车的车外噪声仿真模型,并与试验结果进行了对比验证。基于该仿真模型分析了磁浮列车的车外噪声贡献。研究结果表明,当列车运行速度为60 km/h时,磁浮列车的车外噪声比地铁列车低5 dB(A)左右,其车外噪声贡献主要来自于受电靴/供电轨系统,显著贡献分布在200~5000 Hz频带。

基于实验室重现噪声的高速列车车厢主动降噪实验研究

为降低高速列车运行时的车厢内低频噪声,研究了车厢内大范围区域的噪声主动控制问题。针对高速列车运行实测噪声频谱与目标降噪区域尺寸(1.8 m×2.5 m×1.3 m),设计48通道的前馈主动控制系统。按照比较匀称的排列方式,次级声源布放在车厢内除底部的其余5个面上,误差点分布在目标区域。通过测量各声学路径传递函数,离线计算和控制滤波器工作状态。在半消声室内进行一节车厢布局的降噪实验,使用车外声场重现系统播放4种车速工况下的初级噪声,测量主动控制系统的降噪性能并分析不同车速下噪声和不同参考信号下系统性能的异同。结果表明,对于不同车速的噪声,使用车厢窗户的振动信号为参考信号,在目标区域48个测量点可获得3.1~4.7 dB(A)的平均降噪量,验证了主动控制系统在大范围区域实现降噪的可行性。

基于谐波平衡法的双稳态压电发电系统非线性振动特性研究

研究双稳态压电发电系统非线性振动特性。通过谐波平衡法计算获得系统幅频响应方程,分析不同非线性系数、阻抗参数与激励对系统幅值解影响,随激励频率、幅值的变化,双稳态压电发电系统幅值解存在跳跃、多解现象,调节非线性系数及阻抗参数可使不稳定区域范围最小;研究外加激励对功率影响,随非线性系数及阻抗参数的增加,输出功率先增加后减小,通过调节磁化强度与负载阻抗可使系统输出功率最大;通过实验所得频率电压响应曲线及电阻功率响应曲线,验证系统非线性分析结果。可为双稳态压电发电系统工程应用提供理论依据。

城际动车组车体模态灵敏度分析

建立了某城际动车组车体有限单元模型,计算了车体模态,得到了车体模态频率及振型.用数值微分法计算了车体模态频率对车体结构参数的灵敏度,计算结果表明车体前三阶模态频率对底架、侧墙、顶板壳厚度的灵敏度为正值,即车体模态频率随着这些板件厚度的增加而增大;前三阶模态频率对车体端墙和牵枕缓部位结构厚度灵敏度为负值,即车体模态频率随这些板件厚度的增加而减小.在保持车体重量基本保持不变的前提下,用灵敏度信息对车体结构进行修改,使车体前三阶模态频率均得到了提高.

利用卷积网络的高速列车主观声品质预测

随着高速列车在中国的高速发展,乘客对舒适性的要求不断提高。因此高速列车内声学舒适性是一个需要研究和解决的问题。首先,该文基于声学人工头设备,获取了高速列车行驶在350 km/h速度下不同车厢、不同区域的双耳噪声样本,并对其分别开展了主观声学评价和基于响度、尖锐度、粗糙度和抖动度等参数的客观声品质分析。结果表明,350 km/h速度下高速列车车内噪声能量集中在3000 Hz以内,风挡区域是舒适性评价较差的位置,而响度是影响主观评价最大的因素。其次,利用卷积神经网络算法将主观评价结果与高速列车噪声样本相关联,建立了车内噪声主观声品质预测模型,并与基于BP神经网络的预测模型进行了对比。结果表明,基于卷积神经网络的主观声品质预测模型具有更高的预测精度,更适宜用于指导高速列车车内声学舒适性的优化设计。

高速动车组气动噪声试验与仿真分析

通过风洞试验对某高速动车组整车、受电弓及转向架远场气动噪声特性进行分析。试验结果表明,高速动车组远场气动噪声是一宽频噪声,总声能随速度的6.6次方增加;由受电弓引起的远场气动噪声主要集中在中高频,噪声峰值频率随速度变化线性增加;由转向架引起的远场气动噪声主要集中在中低频,噪声峰值频率与速度无关。在此基础上,通过大涡模拟和声扰动方程获得该高速动车组近场噪声。高速动车组远场噪声测点仿真结果与试验结果的最大差值2.2dB(A),最大相对误差2.5%,表明仿真模型的准确性。仿真结果表明,车头近场噪声以车头鼻尖为界,底部气动噪声能量大于上部流线型气动噪声能量,其中转向架舱位置噪声能量最大,因此进行车内外降噪方案设计时,应重点关注车头转向架舱位置。

内燃动车动力包刚柔耦合系统动力学特性分析

以某带空冷、静压泵装置双子系统的典型内燃电传动车组动力包为研究对象,分别考虑构架刚性和柔性建立动力学模型,研究中间构架柔性对带双子系统的双层隔振系统模态特性和谐响应的影响。研究表明:构架柔性对机组整机振动能量的影响很小,最大仅有0.58%;考虑构架柔性后,构架上的振动响应在整个频段上仍是以刚体振动模态响应为基础,对于构架结构振动响应的影响表现为在(20~40)Hz两条振动响应曲线相互交错;在40Hz以上,构架结构振动响应表现为在刚体振动模态响应曲线基础上的叠加。

铁路车辆模态参数灵敏度分析及结构优化研究

建立了整备状态车体有限元模型,重点分析车体前60Hz典型模态振型。为提高整备状态车体一阶垂向弯曲频率,采用了灵敏度分析方法。选取18个车体可调整的构件的厚度值作为设计变量,整备车体的一阶垂向弯曲频率作为优化目标,对车体进行灵敏度分析;得知对于一阶垂向弯曲振型模态频率灵敏度最高的部件为车体底架横梁,增加横梁厚度对于提高一阶垂弯振型模态频率最为有效。依据计算结果,对应改变18个设计变量的数值后重新计算,优化后一阶垂向弯曲振型模态频率增加了9%,由9.7Hz提高至10.6Hz。

基于功率流追踪的车内噪声面板贡献度分析

为分析高速列车噪声面板的贡献度,需要对列车内噪声的来源、传递路径进行研究。文中基于某型高速列车中间车车体结构,建立了高速列车的NVH混合等效模型,仿真验证了计算结果与实测数据具有很好的一致性。最后,对子系统的输入净功率流进行追踪,确定了列车车内噪声的传递路径、噪声源贡献量以及面板贡献度。结果表明:列车客室端部的噪声贡献度主要来源于内饰地板。