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Dynamic Behavior and Deformation Analysis of the Fish Cage System Using Mass-Spring Model 被引量:4
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作者 Chun Woo LEE Jihoon LEE Subong PARK 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2015年第3期311-324,共14页
Fish cage systems are influenced by various oceanic conditions, and the movements and deformation of the system by the external forces can affect the safety of the system itself, as well as the species of fish being c... Fish cage systems are influenced by various oceanic conditions, and the movements and deformation of the system by the external forces can affect the safety of the system itself, as well as the species of fish being cultivated. Structural durability of the system against environmental factors has been major concern for the marine aquaculture system. In this research, a mathematical model and a simulation method were presented for analyzing the performance of the large-scale fish cage system influenced by current and waves. The cage system consisted of netting, mooring ropes, floats, sinkers and floating collar. All the elements were modeled by use of the mass-spring model. The structures were divided into finite elements and mass points were placed at the mid-point of each element, and mass points were connected by springs without mass. Each mass point was applied to external and internal forces, and total force was calculated in every integration step. The computation method was applied to the dynamic simulation of the actual fish cage systems rigged with synthetic fiber and copper wire simultaneously influenced by current and waves. Here, we also tried to find a relevant ratio between buoyancy and sinking force of the fish cages. The simulation results provide improved understanding of the behavior of the structure and valuable information concerning optimum ratio of the buoyancy to sinking force according to current speeds. 展开更多
关键词 fish cage mathematical model aquaculture computer simulation mass-spring model
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Full Dynamic Model for Liquid Sloshing Simulation in Cylindrical Tank Shape
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作者 Omar Noui Mohamed Bouazara Marc J. Richard 《World Journal of Mechanics》 2024年第4期55-72,共18页
This study presents a comprehensive full dynamic model designed for simulating liquid sloshing behavior within cylindrical tank structures. The model employs a discretization approach, representing the liquid as a net... This study presents a comprehensive full dynamic model designed for simulating liquid sloshing behavior within cylindrical tank structures. The model employs a discretization approach, representing the liquid as a network of interconnected spring-damper-mass systems. Key aspects include the adaptation of liquid discretization techniques to cylindrical lateral cross-sections and the calculation of stiffness and damping coefficients. External forces, simulating various vehicle maneuvers, are also integrated into the model. The resulting system of equations is solved using Maple Software with the Runge-Kutta-Fehlberg method. This model enables accurate prediction of liquid displacement and pressure forces, offering valuable insights for tank design and fluid dynamics applications. Ongoing refinement aims to broaden its applicability across different liquid types and tank geometries. 展开更多
关键词 Fluid-Structure Interaction Equivalent Mechanical model Liquid Discretization spring-mass model spring-mass Network Liquid Simulation
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Mass-Spring-Damper Model with Steady State Parameters for Predicting the Movement of Liquid Column and Temperature Oscillation in Loop Heat Pipe
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作者 Ge Zhang Di Chen +1 位作者 Yingying Hong Li Liu 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2016年第5期82-89,共8页
In order to investigate the mechanism of the temperature oscillation in loop heat pipes,this paper investigated the movement of the phase interface as the changed input power by a mass-spring-damper model.The model wa... In order to investigate the mechanism of the temperature oscillation in loop heat pipes,this paper investigated the movement of the phase interface as the changed input power by a mass-spring-damper model.The model was solved with MATLAB and was used to explain the high-frequency and low-amplitude temperature oscillation.Temperature variation with the input power from 20 W to 75 W was investigated based on a LHP prototype in a literature.The model agreed well with the experimental data in the literature.The simulation results suggested that the movement of the liquid column was caused by the fluctuation of pressure difference applied on the liquid column and the stiffness coefficients of the vapor springs increasing with the input power.According to parameter analyses,the temperature oscillation at the outlet of the condenser can be weakened by increasing the mass of the liquid column and keeping the temperature at the outlet of the condenser steady. 展开更多
关键词 loop heat pipe temperature oscillation DISPLACEMENT mass-spring-da^nper model steady state para^neters
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纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型构建与实现
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作者 张静 丛洪莲 蒋高明 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期106-111,共6页
纬编双面移圈织物工艺结构复杂多变,现有系统在进行设计开发时难以直观地展示出织物的组织结构特点。为实现纬编双面移圈织物的组织结构模拟,本文提出了一种纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型。首先建立了成圈、集圈、移圈线圈几... 纬编双面移圈织物工艺结构复杂多变,现有系统在进行设计开发时难以直观地展示出织物的组织结构特点。为实现纬编双面移圈织物的组织结构模拟,本文提出了一种纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型。首先建立了成圈、集圈、移圈线圈几何结构模型,接着分析了纬编双面移圈织物结构特征,并在传统弹簧-质点模型的基础上构建了多层弹簧-质点模型,然后采用牛顿第二定律和Velocity-Verlet数值积分法求解了多层弹簧-质点模型的最终位置,最终提出了一种纬编双面移圈织物结构模拟的算法流程。本文建立的多层弹簧-质点结构模型能够反映纬编双面移圈织物的组织结构,具有较好的结构模拟效果。 展开更多
关键词 纬编 双面移圈 弹簧-质点模型 结构模拟 线圈几何结构模型
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发动机燃油泵附件的管路动力学等效设计及实现
5
作者 刘继军 李凯翔 胡文佳 《航空工程进展》 CSCD 2024年第5期155-161,171,共8页
燃油泵附件的管路空间构型复杂,在振动环境试验中直接模拟难以实现。为满足试验要求,采用系统等效缩减/扩展过程(SEREP)方法对管路进行动力学等效设计,选取管路上特定结点为主自由度,并将原管路模型缩减至主自由度模型上,得到缩减质量... 燃油泵附件的管路空间构型复杂,在振动环境试验中直接模拟难以实现。为满足试验要求,采用系统等效缩减/扩展过程(SEREP)方法对管路进行动力学等效设计,选取管路上特定结点为主自由度,并将原管路模型缩减至主自由度模型上,得到缩减质量和刚度矩阵;对子振型矩阵采用SVD分解,使得缩减质量和刚度矩阵进一步简化,得到低阶管路模型的新缩减质量和刚度矩阵参数;提出“质量球—梁弹簧”结构模型,分别用“质量球”和“梁弹簧”来映射缩减的质量和刚度矩阵,进而确定等效设计加工参数;通过实例验证等效设计方法的可行性。结果表明:等效管路与原管路的第一阶频率误差大多在10%以内,满足工程应用要求。 展开更多
关键词 SEREP方法 管路 缩减模型 等效设计 质量—梁弹簧模型
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人体分布式动力学模型及其参数识别
6
作者 陈哲瑶 王浩祺 +2 位作者 陈隽 赵咏芳 郭海玲 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1468-1475,共8页
建立人体动力学模型获取人体自振频率是土木工程、机械工程、交通工程、航空航天、康复医学等许多领域的共性科学问题,以往研究最常采用的弹簧-质量块-阻尼器集中质量模型,与实际人体质量、刚度沿身高的分布式特性并不相符。本研究提出... 建立人体动力学模型获取人体自振频率是土木工程、机械工程、交通工程、航空航天、康复医学等许多领域的共性科学问题,以往研究最常采用的弹簧-质量块-阻尼器集中质量模型,与实际人体质量、刚度沿身高的分布式特性并不相符。本研究提出含有生物自驱力的人体分布参数动力模型,理论上推导了自振频率的表达式,并据此提出了基于步态测试技术的频率识别算法。组织了247名测试者进行步态试验,识别了每位测试者的人体刚度和自振频率,进一步研究了识别参数的概率分布特征,并通过与以往研究结果对比、不同年龄段统计分析等,多角度验证了所提模型的合理性和适用性。 展开更多
关键词 人体动力学模型 参数识别 分布参数模型 弹簧-质量块-阻尼器模型
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低速冲击下碳纤维面板泡沫夹芯复合材料的损伤分析
7
作者 王凡 熊景毅 +2 位作者 王文群 高进城 严仁军 《力学季刊》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期739-749,共11页
主要研究了夹层复合材料受外来载荷作用下的凹痕、横向位移、接触力随时间的变化规律.采用高阶剪切变形理论给出夹层板的广义内力表达式,再由薄板小挠度理论、Hertz接触理论、夹层板平衡方程、Navier法推导出夹层板在外来载荷作用下的... 主要研究了夹层复合材料受外来载荷作用下的凹痕、横向位移、接触力随时间的变化规律.采用高阶剪切变形理论给出夹层板的广义内力表达式,再由薄板小挠度理论、Hertz接触理论、夹层板平衡方程、Navier法推导出夹层板在外来载荷作用下的动态响应过程.其中,夹层板的接触力和横向位移由两自由度弹簧-质量模型给出.将推导的结果与文献中的理论结果对比,本文计算的误差均不超过6%.并在此基础上比较了不同冲击条件下夹层板的抗冲击性能. 展开更多
关键词 夹层板 高阶剪切变形理论 HERTZ接触理论 弹簧质量模型
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浅埋爆炸下考虑乘员安全的防雷底板设计理论模型
8
作者 张杜江 赵振宇 +3 位作者 褚庆国 贺良 任建伟 卢天健 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期786-796,共11页
浅埋爆炸载荷下,为更好地开展装甲车防雷底板设计,建立了考虑附加质量-弹簧-阻尼系统的均质梁动态响应理论模型,并采用有限元仿真分析进行验证,理论与仿真结果吻合良好。基于所建立理论模型,分别讨论了炸药质量、均质梁屈服强度、弹簧... 浅埋爆炸载荷下,为更好地开展装甲车防雷底板设计,建立了考虑附加质量-弹簧-阻尼系统的均质梁动态响应理论模型,并采用有限元仿真分析进行验证,理论与仿真结果吻合良好。基于所建立理论模型,分别讨论了炸药质量、均质梁屈服强度、弹簧刚度、阻尼系数和边界条件对均质梁中点和质量块峰值位移、速度、加速度的影响。结果表明:随着TNT质量增大和均质梁屈服强度减小,均质梁中点峰值位移、质量块峰值位移、速度、加速度都增大;当弹簧刚度相同时,随着阻尼系数的增加,均质梁中点峰值位移减小,质量块峰值加速度增大;当阻尼系数一定时,弹簧刚度对均质梁中点的峰值位移和质量块峰值加速度影响较小;针对不同弹簧刚度,选择适当的阻尼系数可以降低质量块峰值速度。 展开更多
关键词 浅埋爆炸 防雷底板 乘员 理论模型 质量-弹簧-阻尼系统
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基于交织点改进弹簧-质点模型的纬编针织物动态变形模拟
9
作者 常辰玉 王雨薇 +2 位作者 原旭阳 刘锋 卢致文 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期99-105,共7页
为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度... 为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度更高的变形模型,然后以交织点为桥梁关联结构模型和变形模型,通过NURBS曲线反算原理绘制线圈中心线路径,采用力学求解方法不断更新织物形态变化,使用计算机工具展现了关联模型的动态模拟过程,并举例展示了不同织物组织的变形模拟效果。模拟效果表明,建立的三维结构模型具有合理性与真实性,改进的弹簧-质点模型具有极高的适配性,基于交织点关联两者为后续模拟提供了支撑,采用NURBS曲线并通过力学求解等方法实现纬编针织物的三维动态模拟具有可行性。 展开更多
关键词 交织点 线圈结构模型 弹簧-质点模型 NURBS曲线 动态变形模拟 动力学求解 纬编针织物
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圆弧形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力响应研究
10
作者 余阳 付涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期214-222,238,共10页
为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆... 为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆弧形夹芯板的运动方程解析求解。在理论模型有效性验证方面,低速冲击下蜂窝夹芯板中心最大横向位移的理论模型计算结果与ABAQUS有限元仿真结果的最大相对误差为4.9%,同时求得理论模型与已发表文献计算出的接触力最大相对误差为8%,验证了理论模型的有效性。通过理论模型研究了蜂窝胞元参数变化对蜂窝夹芯板动力响应的影响,研究结果表明:随着球形冲击器的冲击速度递增,圆弧形蜂窝夹芯板中心最大横向位移也呈现出递增的规律;圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元半径或角度的增大而减小,当蜂窝胞元半径从5 mm增加至7 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少40.28%;当蜂窝胞元角度从30°增加至60°时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少83.64%;蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元壁厚的增大而增大,当蜂窝胞元壁厚从1 mm增加至3 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性提升59.51%。通过减小胞元角度和半径,增加胞元壁厚可以提升圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性。 展开更多
关键词 低速冲击 蜂窝夹芯板 一阶剪切变形理论 质量-弹簧模型 ABAQUS有限元仿真
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Dynamic Modeling of Pedestrian Legform and Prediction of Pedestrian Injuries
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作者 Shigeru Ogawa Soma Usui Yudai Kawaguchi 《Open Journal of Modelling and Simulation》 2017年第4期241-252,共12页
Decreasing the death toll of pedestrians in traffic accidents is one of the most urgent tasks to be solved all over the world. This paper describes the prediction of pedestrian injuries for the TRL legform impactor us... Decreasing the death toll of pedestrians in traffic accidents is one of the most urgent tasks to be solved all over the world. This paper describes the prediction of pedestrian injuries for the TRL legform impactor using MATLAB. The TRL legform impactor consists of three parts: a femur, a tibia, and a ligament connecting them. The impactor was physically modelled with springs, dampers and two masses as a dynamic model. The impactor behaves in a translational and rotational motion during the collision with a vehicle. The behavior of the impactor during the crash event was captured by a high speed camera and is regarded as the four-degree-of-freedom system in terms of translational and rotational motions. Pedestrian injuries are evaluated by three physical quantities indexes: the acceleration of the tibia, both the displacement and the bending angle between the femur and the tibia. The physical model for the impactor was expressed mathematically by differential equations. In the case of modelling, the ligament connecting both the femur and the tibia in particular plays an important role. Shear forces were applied to the ligament in translational motions and the bending moments in rotational motion. Differential equations were expressed in the form of a state equation and an output equation by MATLAB. Numerical solutions were obtained by a block diagram with Simulink. As a result, it was found that the predicted injuries agree quite well with their experimented data in terms of acceleration, displacement, and the bending angle mentioned above. 展开更多
关键词 DYNAMIC model spring-mass model MATLAB PEDESTRIAN INJURIES TRL Legform IMPACTOR
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汽轮发电机组简单轴系模型扭转刚度的简易计算
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作者 张琦雪 刘彬 +5 位作者 马志恒 周文卿 殷浩浩 陈冲 王凯 孟竹 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期211-216,共6页
研究汽轮发电机组扭振问题及次同步谐振/振荡时需使用“简单多质量块-弹簧”模型,其中扭转刚度的准确性十分重要。在已知转动惯量、固有模态频率的前提下,提出一种扭转刚度的简易计算方法,该方法根据已有资料给出扭振振型矩阵的估计值,... 研究汽轮发电机组扭振问题及次同步谐振/振荡时需使用“简单多质量块-弹簧”模型,其中扭转刚度的准确性十分重要。在已知转动惯量、固有模态频率的前提下,提出一种扭转刚度的简易计算方法,该方法根据已有资料给出扭振振型矩阵的估计值,利用模态向量的正交性求解模态扭转刚度矩阵估计值,反算出扭转刚度;考虑计算结果可能存在偏差,再采用牛顿-拉夫逊方法进行修正。给出沙角C厂1号机组的算例,解决了该机组因为缺失扭转刚度数据导致扭振问题不能详细分析、扭振保护设备不能投运的问题。所提方法计算量小、易于实现,也可以用于扭振保护在实测模态频率之后对轴系模型参数的修正。 展开更多
关键词 汽轮发电机组 扭振 简单多质量块-弹簧轴系模型 扭转刚度 牛顿-拉夫逊方法 次同步谐振/振荡
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并联混合动力汽车扭转减振器性能仿真分析
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作者 严正峰 王尚睿 张波 《汽车工程学报》 2023年第6期879-888,共10页
为改善并联混合动力汽车传动系统的扭振特性,开展了扭转减振器的结构及仿真分析研究。对并联混合动力汽车传动系现有扭转减振器进行分析,提出了一种具有新型结构的弧形弹簧式从动盘扭转减振器;针对某款车型建立8自由度集中质量模型,采用... 为改善并联混合动力汽车传动系统的扭振特性,开展了扭转减振器的结构及仿真分析研究。对并联混合动力汽车传动系现有扭转减振器进行分析,提出了一种具有新型结构的弧形弹簧式从动盘扭转减振器;针对某款车型建立8自由度集中质量模型,采用AMESim仿真软件搭建仿真模型;通过对离合器从动盘扭转减振器、双质量飞轮和弧形弹簧式从动盘扭转减振器3种不同结构减振器的扭振特性进行仿真对比,分析了它们在典型工况下的扭振特性,并对扭转刚度和迟滞力矩进行了灵敏度分析。结果表明,弧形弹簧式从动盘扭转减振器能保证较短的发动机启动时间,且拥有较好的减振特性;在混合驱动行驶工况下扭转减振器的减振效果与扭转刚度及迟滞力矩的大小呈负相关。 展开更多
关键词 并联混合动力汽车 弧形弹簧式从动盘扭转减振器 集中质量模型 扭振特性 灵敏度分析
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地震下方形大断面渡槽水体晃动效应对比分析 被引量:2
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作者 梁桓玮 邓开来 +3 位作者 张延杰 李铭 赵灿晖 辜文兰 《世界地震工程》 北大核心 2023年第4期86-94,共9页
随着我国经济的发展,大型渡槽的建设向西部高烈度山区快速推进,渡槽面临着严峻的地震风险。正确模拟渡槽中水体晃动性能,是渡槽抗震性能分析的关键技术难点。依托滇中引水工程中的松林渡槽,本文建立了大断面渡槽结构的精细化有限元模型... 随着我国经济的发展,大型渡槽的建设向西部高烈度山区快速推进,渡槽面临着严峻的地震风险。正确模拟渡槽中水体晃动性能,是渡槽抗震性能分析的关键技术难点。依托滇中引水工程中的松林渡槽,本文建立了大断面渡槽结构的精细化有限元模型,通过欧拉-拉格朗日耦合(coupled Eulerian-Lagrangian,简称“CEL”)分析建立了渡槽水体晃动的流固耦合分析模型,同时建立了经典的等效弹簧-质量模型(简称“SM模型”)作为对比,量化两种水体建模方法产生的结果差异。通过对松林渡槽中典型简支跨进行非线性动力时程分析,对比了两种建模方式下,槽身和墩柱混凝土损伤的发展情况,摩擦摆支座的竖向反力,并呈现了CEL分析得到的水体波动情况,阐释了两种分析方法的主要误差来源。在渡槽地震响应分析的基础上,论文建立了槽身的节段模型,研究了CEL方法和等效SM模型在不同槽身加速度和竖向分量下的动力分析结果异同,并提出了等效SM模型的适用范围。 展开更多
关键词 渡槽 晃动水体 动力分析 CEL方法 弹簧-质量模型
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基于弹簧-质点模型的单贾卡经编鞋材三维仿真
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作者 杨美玲 蒋高明 +1 位作者 王婷 李炳贤 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期113-119,共7页
为实现单贾卡经编间隔提花鞋面织物结构的可视性,改善三维形变仿真效果,基于鞋材织物分区功能设计原理,研究单把贾卡梳生产间隔鞋材织物的提花原理与设计方法,利用二次Bezier曲线建立线圈单元三维几何结构模型。基于传统二维弹簧-质点... 为实现单贾卡经编间隔提花鞋面织物结构的可视性,改善三维形变仿真效果,基于鞋材织物分区功能设计原理,研究单把贾卡梳生产间隔鞋材织物的提花原理与设计方法,利用二次Bezier曲线建立线圈单元三维几何结构模型。基于传统二维弹簧-质点模型的结构与应用原理,提出适用于三层间隔鞋材织物的三维弹簧-质点模型,建立三维空间线圈粒子集合体。根据牛顿第二定律,建立线圈粒子运动形变位移动力学方程,并采用显式中点法求解质点受力位移与速度,确定质点运动轨迹和状态。针对形变仿真过程中易出现的超弹现象,采用调整质点位移、弹簧端点的分速度、弹簧-质点的组成结构等措施,以达到更真实的模拟效果。借助JavaScript和C#计算机程序设计语言,实现了单贾卡经编间隔鞋材的三维仿真,并与实物图对比,验证力学模型的科学有效性。 展开更多
关键词 经编鞋材 间隔织物 成圈贾卡 提花原理 弹簧-质点模型 三维仿真
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压电悬臂梁负载阻抗匹配分析及其在隔膜泵驱动中的应用
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作者 张柯 安超 +2 位作者 高玉志 刘永斌 琚斌 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第3期353-360,共8页
利用悬臂梁结构的不同位置作为对外激励源时,为了使负载获得更多的能量,使悬臂梁的能量输出达到最优,同时隔膜泵的流量输出达到最大,实现隔膜刚度最佳匹配的目的,提出了一种压电驱动悬臂梁结构的负载阻抗匹配概念,研究了隔膜泵的性能与... 利用悬臂梁结构的不同位置作为对外激励源时,为了使负载获得更多的能量,使悬臂梁的能量输出达到最优,同时隔膜泵的流量输出达到最大,实现隔膜刚度最佳匹配的目的,提出了一种压电驱动悬臂梁结构的负载阻抗匹配概念,研究了隔膜泵的性能与悬臂梁结构对外输出刚度之间的关系。首先,选取悬臂梁结构的根部、中部和端部3个特征位置,利用有限元仿真软件,对悬臂梁-弹簧-质量块模型的能量输出进行了阻抗匹配分析;其次,选取隔膜容积泵作为驱动负载,根据其结构及工作原理,建立了压电悬臂梁驱动隔膜容积泵的简化动力学模型,分析了隔膜泵的性能与悬臂梁驱动结构参数之间的关系;最后,搭建了压电悬臂梁驱动隔膜泵的刚度匹配实验平台,对不同圆盘直径下,悬臂梁不同特征位置处的隔膜泵输出流量进行了测试。研究结果表明:在悬臂梁根部、中部以及端部位置处,隔膜泵输出流量最大时的活塞圆盘直径分别为20 mm、18 mm以及16 mm,随着悬臂梁不同位置对外输出刚度的减小,隔膜匹配的最佳刚度应随之减小;若悬臂梁结构与负载参数一定时,对应的最佳负载匹配刚度逐渐增大。 展开更多
关键词 隔膜容积泵 悬臂梁能量输出 隔膜泵流量输出 隔膜刚度最佳匹配 特征位置 悬臂梁-弹簧-质量块模型 驱动负载
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基于虚拟流场与MSD模型的道路拥堵缓解算法
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作者 陈云飞 冀杰 +2 位作者 柏鉴 张宇航 赵颖 《西南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期203-216,共14页
基于车间通讯的协同驾驶技术,能够有效提升智能交通系统的道路安全和通行效率,其中,利用协同换道技术解决瓶颈路段的拥堵问题正逐渐成为当前的研究热点.因此,提出了一种基于虚拟流场与质量—弹簧—阻尼模型(VFF-MSD)的道路拥堵缓解算法... 基于车间通讯的协同驾驶技术,能够有效提升智能交通系统的道路安全和通行效率,其中,利用协同换道技术解决瓶颈路段的拥堵问题正逐渐成为当前的研究热点.因此,提出了一种基于虚拟流场与质量—弹簧—阻尼模型(VFF-MSD)的道路拥堵缓解算法,通过模仿流体加速通过瓶颈的特性并结合虚拟的质量—弹簧—阻尼模型(MSD)对车辆换道过程进行控制,提高瓶颈路段的通行效率.首先,建立瓶颈路段的虚拟道路流场模型并进行流体力学仿真分析,得到流体的纵、横向速度数据,并根据这些数据确定车辆在道路上的换道策略;其次,建立换道车辆在目标车道上的投影,并在车辆投影与目标车道的前、后车辆间建立虚拟MSD模型,选取合适的弹簧刚度和阻尼系数保证协同换道过程的安全性;最后,控制所有车辆以最大速度和适当的安全车距通过瓶颈路段.仿真结果表明,所提出的算法在多车辆场景下可以有效缓解瓶颈路段的拥堵情况,使平均行驶时间减少11.52 s,平均速度提升6.4 m/s,通行效率提升12.17%. 展开更多
关键词 虚拟流场 协同换道 自动驾驶汽车 质量—弹簧—阻尼模型 拥堵缓解
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超高车辆与箱梁立交桥碰撞简化计算模型评估分析
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作者 郭玉旭 席丰 +2 位作者 谭英华 胡亚超 刘锋 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期100-114,共15页
为了考察受超高车辆撞击装配式钢筋混凝土箱梁跨线桥的冲击动力和破坏行为,以一起近来发生的实际工程事故为案例进行精化有限元数值分析,并提出了双质量-并联弹簧(double mass-parallel spring,DM-PS)简化车辆模型,以有效地模拟超高车... 为了考察受超高车辆撞击装配式钢筋混凝土箱梁跨线桥的冲击动力和破坏行为,以一起近来发生的实际工程事故为案例进行精化有限元数值分析,并提出了双质量-并联弹簧(double mass-parallel spring,DM-PS)简化车辆模型,以有效地模拟超高车辆与桥梁的非对心碰撞行为。所建议DM-PS简化模型的有效性通过与两种广泛使用的车辆模型包括全尺(full scale,FS)模型和简单刚体(simple rigid,SR)模型的比较而得到充分地评估。计算结果表明:采用FS模型可得到与事故现场照片基本一致的跨线桥撞击区域破坏特征;SR模型高估结构的局部破坏,弱化结构的整体变形;DM-PS模型对于预测结构破坏具有较高的准确性。因此,所提出的DM-PS模型为超高车辆撞击桥梁结构防护设计提供了一个简单有效的分析手段。在此基础上,利用DM-PS模型进行了详细的结构行为参数分析,深入考察了车辆撞击速度、撞击质量、撞击位置以及结构形式等效应。所得到的结论为:相比撞击质量,结构的冲击动力行为对于撞击速度有更高的敏感性;跨中受撞和边跨受撞的变形和破坏模式有较大差异,边跨受撞对于单侧支座损伤更严重;箱梁内的箱板以及底板可以有效提高结构的抗冲击性能。 展开更多
关键词 车辆撞击 钢筋混凝土结构 结构破坏 双质量-并联弹簧车辆模型
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低速冲击下负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的动力响应
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作者 余阳 付涛 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期82-93,共12页
为了研究负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力学响应,采用质量-弹簧模型获得了冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力,同时基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的运动方程,采用Navier法和Duhamel积分对... 为了研究负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力学响应,采用质量-弹簧模型获得了冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力,同时基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的运动方程,采用Navier法和Duhamel积分对蜂窝板的振动位移进行了理论解析求解。在理论验证方面,蜂窝夹芯板前5阶固有频率的数值模拟结果与理论模型计算结果的最大相对误差为6.52%,蜂窝夹芯板中心最大横向位移的数值模拟结果与理论模型计算结果的最大相对误差为6.84%,理论模型求解的接触力与文献得到的接触力的最大相对误差为8%,验证了理论模型的有效性。结果表明,随着球形冲击器冲击速度的递增,蜂窝夹芯板的最大横向位移呈现递增的规律。而在相同冲击载荷下,蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着胞元壁厚的增大而增强,随着胞元角度的增大而减弱;随着负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板长宽比以及夹芯层与顶部蒙皮层的高度比的增大,蜂窝夹芯板的横向位移减小,冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力增大。当蜂窝夹芯板的宽长比从1∶1变化到1∶2时,蜂窝夹芯板最大横向位移减小6.1%;当顶部蒙皮层与蜂窝芯层的高度比从1∶6变化到1∶14时,蜂窝夹芯板的最大横向位移减小5.4%,这表明蜂窝夹芯板的抗冲击性能增强,吸能效果明显。 展开更多
关键词 蜂窝夹芯板 低速冲击 动力响应 一阶剪切变形理论 质量-弹簧模型
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基于弹簧质点模型的三维布料仿真
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作者 邓炫烨 张春威 罗梦婷 《信息与电脑》 2023年第8期11-14,共4页
随着游戏、动画、工业等商业领域的快速发展,较多研究者尝试使用计算机模拟真实世界物体形变,其中布料仿真是物体形变研究中的热点和重点。文章是基于欧拉显式积分和Verlet积分在布料模拟中的研究和实现。文章通过对比两种不同积分算法... 随着游戏、动画、工业等商业领域的快速发展,较多研究者尝试使用计算机模拟真实世界物体形变,其中布料仿真是物体形变研究中的热点和重点。文章是基于欧拉显式积分和Verlet积分在布料模拟中的研究和实现。文章通过对比两种不同积分算法的研究,表明欧拉显式积分所获取的效果更具有真实性,但会出现超弹性现象,而Verlet积分所获取的效果具有稳定性,但存在失真性。当两种算法在布料模拟中的质点数较多时,文章采用通用图形处理器(General-Purpose computing on Graphics Processing Units,GPGPU)计算来弥补算法的不足。 展开更多
关键词 布料仿真 弹簧质点模型 欧拉积分 Verlet积分 通用图形处理器(GPGPU)
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