含有斜撑杆的单轮前起落架摆振稳定性分析

以某轻型飞机为研究对象,考虑起落架绕支柱轴线的扭转自由度、起落架支柱下端部产生侧向位移和轮胎侧向变形。基于线性假设,建立了含有斜撑杆和减摆器的单轮前起落架摆振动力学模型。推导出摆振临界速度和临界频率的解析解,研究各结构参数对摆振临界速度的响应曲线,对解析解与数值解的误差进行分析,证明了采用解析解分析起落架摆振的可靠性。分析斜撑杆侧向刚度、侧向阻尼系数和安装点到起落架安装点距离对摆振临界速度的影响。研究表明,不考虑斜撑杆参数将会放大摆振稳定性区域,依此设计的减摆器阻尼偏小,在摆振临界速度附近更易发生摆振现象。因此,在研究该类型的起落架摆振稳定性问题时,斜撑杆的参数影响不能忽略。

时滞耦合质量摆动力吸振器减振系统的等峰优化理论与实验

摆式调谐质量阻尼器因其便于安装、维修、更换,且经济实用,广泛应用于结构减振.它通过将摆的自振频率调谐到接近主系统的控制频率,使摆产生与主系统相反的振动,从而抑制或消除主系统的振动.本文通过对主系统无阻尼的被动减振系统和主系统有阻尼的时滞反馈主动减振系统进行多目标优化设计,实现了对主系统幅频响应曲线的等峰控制和共振峰与反共振峰差值的有效控制.首先,建立了时滞耦合质量摆动力吸振器减振系统的力学模型和振动微分方程,通过对主系统无阻尼的被动减振系统进行等峰优化,获得了减振系统的最优频率比和质量摆的最优阻尼比.对于主系统存在阻尼的被动减振系统,在该优化参数下主系统的幅频响应曲线等峰优化失效.其次,对于主系统存在阻尼的时滞反馈优化控制系统,采用CTCR方法得到了反馈增益系数和时滞的稳定区域.在保证系统稳定的前提下,通过调节反馈增益系数和时滞量两个控制参数能够实现对主系统幅频响应曲线的等峰控制.再次,对共振点处主系统振幅放大因子时滞敏感度和反馈增益系数敏感度进行分析,表明共振点幅值对反馈增益系数比对时滞更为敏感.最后,通过实验分别在频域和时域内对理论结果进行了验证.研究表明,通过采用时滞反馈对摆式调谐质量阻尼减振系统进行等峰优化控制,在较宽的频率区间内抑制了主系统的振幅;通过控制共振峰和反共振峰的差值,保证了幅频响应曲线的平坦性.

基于时滞半主动控制的起落架摆振反共振峰优化

考虑在飞机起落架上加装磁流变减摆器并考虑摆振过程中存在的时滞问题,利用时滞半主动控制来达到降幅优化的目的。首先,为了排除量纲的影响使得到的结果更能描述客观普遍规律,对摆振方程组无量纲化处理后分析了无量纲磁流变阻尼器阻尼系数对摆振振幅的影响;然后,为了进一步降低幅值,设计优化准则将反共振峰幅值限制在足够小的范围内。在摆振方程组中引入时滞半主动控制项,提出了一种求解时滞动力学方程的特征方程的数学方法,利用时滞半主动控制可将反共振峰幅值控制在较低水平且几乎消除了第二个共振峰。最后,在频域和时域上做了验证与对比分析,证明了计算的正确性和时滞半主动控制减振效果的优越性。

一种含惯容的接地刚度时滞反馈动力吸振器的多目标优化设计

惯容和接地刚度可以通过改变振动系统的固有频率对系统的一部分振动起到抑制作用,在被动控制系统中耦合时滞反馈主动控制是一种相对操作简单且有效的振动主动控制技术。通过对含惯容的接地刚度时滞反馈动力吸振器系统进行多目标优化设计,通过对系统结构参数和控制参数进行优化,实现了对主系统共振峰幅值、反共振峰幅值、反共振频带对称性的有效控制;首先,通过固定点理论得到接地刚度系统的最优结构参数;其次,通过特征根的簇处理(cluster treatment of characteristic roots, CTCR)方法对控制系统进行稳定性分析,得到振动系统稳定的反馈增益系数和时滞控制参数的稳定区域;再次,在满足优化准则的前提下,根据反共振频带的对称性得到最优惯容比;最后,结合最优结构参数和准则,得到满足优化目标的控制参数区域。研究表明,针对任意一个外激励频率,在控制参数区域内存在一对反馈增益系数和时滞的最优参数,能够将主系统的振幅抑制到最小值;幅频响应曲线和时间历程响应曲线的数值模拟结果与解析结果吻合,证明了结果的可靠性;研究结果为时滞主动控制动力吸振器的优化和设计提供了理论依据。

时滞非线性动力吸振器的减振机理

对一个带有时滞非线性动力吸振器的两自由度结构,采用多尺度法研究了时滞非线性动力吸振器对主系统的减振性能,得到了主系统的振幅-时滞响应曲线.研究结果表明,对时滞非线性动力吸振器,可以通过调节反馈增益系数和时滞控制主系统的振动.研究还发现,对确定的反馈增益系数,可以存在时滞的一些调节区域,时滞非线性动力吸振器可以减小主系统的振动.并且在时滞的这些可调区域里,存在一个"最大减振点"对应这一反馈增益系数下主系统振幅的最小值.对不同的反馈增益系数,"最大减振点"对应的主系统的振幅也不同.因此能够找到一组反馈增益系数和时滞量的最佳值,最大程度地减小主系统的振动.研究结果表明,当反馈增益系数和时滞量调到最佳值时,主系统的振动较无时滞非线性动力吸振器可以减少90%左右,数值模拟也证实了解析结果的正确性.

时滞对非线性饱和控制减振频带漂移的影响

主要研究非线性饱和控制减振系统中由于内共振频率偏差引起的有效减振频带的漂移问题.在该减振系统中分别考虑控制信号、反馈信号以及自反馈信号的时滞对振动系统有效减振频带漂移以及有效减振频带宽度的影响,从而通过调节控制信号、反馈信号以及自反馈信号的时滞量,来控制系统有效减振频带的漂移.研究结果表明:(1)在原始的无时滞减振系统中,由于内共振频率偏差的存在,使得系统的有效减振频带向主共振点的上、下两个方向漂移,并且内共振频率偏差的绝对值越大,有效减振频带漂移的程度也越大,使得系统有效减振频带的分布不合理,导致振动控制效果降低;但是,根据内共振频率偏差的变化,可以通过适当调节控制信号和反馈信号的时滞,或者也可以调节自反馈信号的时滞,在消除有效减振频带漂移的同时又增大有效减振频带的宽度.(2)内共振频率偏差的绝对值越大,控制信号和反馈信号的时滞、或者自反馈信号的时滞对消除有效减振频带漂移以及增大有效减振频带宽度的作用越显著.

圆形三向网架的非线性弯曲分析

用拟板法将网架简化为平板,建立了表层应变与中面位移的非线性关系,根据板的非线性弯曲基本方程,建立了在直角坐标系下三向网架的基本方程,又将此方程转化到极坐标系下的轴对称问题,用修正迭代法研究了在固定边界条件下圆形三向网架的非线性弯曲问题,给出了精确度较高的二次近似解析解.

时滞动力吸振器及其对主系统振动的影响

采用直接法研究了含有时滞动力吸振器的两自由度结构的动力学行为,重点分析了该结构主振动系统的振动及其稳定性。对时滞动力吸振器和系统进行了稳定性分析,分别得到了时滞动力吸振器和系统在某一特定反馈增益系数下的时滞的稳定与不稳定区域。结果表明,直接法计算简单,得到的结果与稳定性切换方法得到的结果相一致。通过对时滞动力吸振器及其主系统振动的稳定性分析,发现在某些时滞区域范围内,在保证系统稳定的前提下,时滞动力吸振器可以部分消除主系统的振动,数值模拟也证实了解析结果的正确性。

利用时滞反馈控制自参数振动系统的振动

主要研究采用时滞状态反馈控制自参数动力吸振器减振系统中主系统的振动问题.系统在简谐激励作用下,采用多尺度方法得到了自参数动力吸振器减振系统中饱和控制的范围.当系统处于饱和控制时,引入时滞状态反馈控制主系统的振动.主要分析了反馈增益系数和时滞两控制参数对主系统振动的影响.结果表明,存在反馈增益系数和时滞的调节区域能够减小主系统的振动.对某一反馈增益系数,可以在某段区间内调节时滞以减小主系统的振动.在时滞的调节区间内存在一个时滞的"最大减振点",能够在该反馈增益系数下最大程度地减小主系统的振动.研究还表明,随着反馈增益系数的不断增大,时滞在"最大减振点"时系统的减振能力也不断提高.通过合理的选择反馈增益系数和时滞两参数,主系统的振动几乎可以完全消除.

时滞反馈控制在自参数动力吸振器中的作用

采用时滞状态反馈来控制自参数动力吸振器减振系统中主系统的振动.系统在简谐激励作用下,采用多尺度方法得到了主共振和1∶2内共振同时发生时系统运动方程的解析解.主要分析了反馈增益系数和时滞对自参数振动系统减振的作用.结果表明,对某一反馈增益系数,存在时滞的某段减振区间,当时滞在该区间调节时,可以减小自参数振动系统中主系统的振动.并且在时滞的减振区间里,存在一个'最大减振点',可以在该反馈增益系数下最大程度的减小主系统的振动.分析还表明,当反馈增益系数和时滞调节到最优值时,主系统的振动最多可以比自参数动力吸振器减振系统减小90%左右.

时滞动力吸振器抑制扭转系统的振动

本文研究了采用时滞动力吸振器抑制扭转振动系统的振动问题.采用稳定性切换方法分析了时滞动力吸振器及其扭转振动系统的稳定性问题,分别得到了时滞动力吸振器和扭转振动系统的时滞稳定和不稳定区域.结果表明,当时滞调节到动力吸振器的临界稳定值时,主振动系统的振动可以完全消除.当时滞在小于时滞动力吸振器的临界稳定范围进行调节时,可以将主振动系统的振动部分消除;并且时滞越大时滞动力吸振器的减振能力越强.当时滞调节超过扭转振动系统的临界稳定值时,系统处于不稳定状态,将导致结构破坏.数值模拟也证实了解析结果的正确性.

两自由度汽车悬架系统振动的理论与实验验证

将汽车悬架系统看成是一个两自由度的质量-弹簧-阻尼振动系统,采用复数向量法获得了车体和轮胎振动的解析解,以及振动系统的一阶和二阶振动模态的频率。在建立的实验模型上,采用锤击法和扫频实验获得了振动系统的一阶和二阶振动模态频率。实验结果与理论分析的结果相吻合,证明了结果的可靠性。研究还发现,悬架系统在振动系统的一阶振动模态频率处的隔振效果不明显,车体仍有较大振幅的振动;然而悬架系统在振动系统的二阶振动模态频率处的隔振效果非常显著,车体振动的幅值很小。研究结果能够为汽车悬架系统的设计以及驾驶员选择合适的路况提供有益的参考。

高速列车半主动悬挂系统的振动及主动控制

对两自由度高速列车半主动悬挂系统的垂向振动进行研究,考虑了二系悬挂中的刚度三次非线性。采用模态设解法、多尺度法得到了振动系统的二次近似解析解及振动系统的平均方程。振动系统的二阶模态振幅远远大于一阶模态的振幅,重点讨论了外激励频率趋近振动系统二阶模态频率时的振动控制情况。对线性系统的时滞反馈控制表明,存下一个最佳的反馈增益系数,无论时滞量如何取值,当反馈增益系数取得该值时,车体的振幅达到最小。对非线性时滞反馈控制,针对某一反馈增益系数,存在时滞的某些减振区间,当时滞量在该区间取值时能够抑制车体的振动。并且存在一些时滞的最佳值,车体的振幅达到最小。研究结果表明,能够利用时滞反馈控制改善悬挂系统的振动特性,达到抑制车体振动的目的。

“工程力学”双语教学在线开放课程的建设与思考

随着教育国际化进程的发展,双语教学越来越凸显出在本科生培养中的重要作用。介绍了“工程力学”双语教学在线课程的建设和实践情况,对该课程在教学理念和指导思想、构建科学教学体系、开发现代化的课堂教学方法、创建有特色的力学实验室、采取线上线下相结合的教学方法、以竞赛提升创新能力、综合全面的考核体系、建设一流的师资队伍等方面进行综述梳理,为高校力学在线开放课程的建设提供参考。

圆形三向网架非线性动力稳定性分析

用拟板法将网架简化为平板,给出表层应变与中面位移的非线性关系· 根据薄板的非线性动力学理论,建立了在直角坐标系中三向网架的非线性动力学方程,又将此方程转化为极坐标系轴对称非线性动力学方程· 在周边固定条件下,引入异于等厚度板的无量纲量,对基本方程无量纲化· 利用Galerkin法得到一个三次非线性振动方程,在无外激励情况下,讨论了稳定性与分岔问题· 在外激励情况下。

扁锥面网壳非线性动力分岔与混沌运动

对曲面为正三角形网格的3向扁锥面单层网壳,用拟壳法建立了轴对称非线性动力学方程.在几何非线性范围内给出了协调方程.网壳在周边固定条件下,通过Galerkin作用得到一个含2次、3次的非线性微分方程,通过求Floquet指数讨论了分岔问题.为了研究混沌运动,对一类非线性动力系统的自由振动方程进行了求解,继之给出了单层扁锥面网壳非线性自由振动微分方程的准确解,通过求Melnikov函数,给出了发生混沌的临界条件,通过数值仿真也证实了混沌运动的存在.

扁锥壳的非线性动力行为

由扁锥壳的非线性动力学变分方程和协调方程,在夹紧固定的边界条件下,用Galerkin方法得到一个含二次项的非线性微分方程.为了讨论混沌运动,对一类非线性动力系统的自由振动方程进行了求解.对于扁锥壳的非线性动力自由振动方程,给出了准确解.继而求出Melnikov函数,给出了发生混沌的临界条件,通过数值仿真证实了混沌运动的存在.

三向网格扁锥面网壳的非线性固有频率

根据薄壳非线性动力学理论,用拟壳法给出扁锥面网壳的非线性动力学基本方程.选取扁锥面网壳中心最大振幅为摄动参数,用摄动变分法进行求解.一次近似得到了扁锥面网壳的线性振动时的固有频率,二次近似得到了扁锥面网壳的非线性固有频率.

高速列车半主动悬挂系统振动的非线性动力学研究进展及展望

列车的速度不断提高,导致机车和车辆的振动加剧。要提高列车运行的稳定性和平稳性,需要采用主动或半主动悬挂系统,对运动进行主动或半主动控制。半主动悬挂系统用可控阻尼器代替主动悬挂系统中的主动力作动器,二系阻尼器是一个可控阻尼器,控制系统可以实时调节阻尼力,从而改善悬挂系统动力学性能。本文主要对半主动悬挂系统控制策略和减振器技术的研究现状进行总结,并对高速列车半主动悬挂系统振动有关非线性动力学方面的研究进行了展望。

变厚度圆薄板非对称非线性弯曲问题

首先将直角坐标系中的横向变厚度薄板的大挠度方程,转化到极坐标系中的变厚度圆薄板的非对称大挠度方程· 此方程和极坐标系中径向、切向两个平衡方程联立求解· 将物理方程和中面应变非线性变形方程,代入3个平衡方程,可得用3个变形位移表示的3个非对称非线性方程· 用Fourier级数表示的解代入基本方程,获得相应的基本方程· 在周边夹紧边界条件下,用修正迭代法求解· 作为算例,研究了余弦形式载荷作用下的问题,还给出了载荷与挠度的特征曲线,曲线依据变厚度参数变化而变化。