框架-分布双段摇摆芯筒-核心筒体系调谐减震机理及性能研究

为了减小传统框架-核心筒(FCT)结构体系筒体围合面积,进一步提高结构的经济性,提出框架-分布芯筒-核心筒(FDCT)高层结构体系;将分布芯筒与摇摆体系相结合形成框架-分布摇摆芯筒-核心筒(FDRCT)结构体系,旨在控制结构的变形模式。为了降低高阶振型对高层结构的不利影响,进一步提出具有调谐减震性能的框架-分布双段摇摆芯筒-核心筒(FDBRCT)结构体系。建立各结构的动力学模型和方程,并进行平稳随机振动分析,初步证明FDBRCT结构可以更为有效地降低结构的动力响应。对比FCT,FDCT,FDRCT以及FDBRCT结构的时程分析结果,FDCT结构由于刚度被削弱导致抗震能力下降,FDRCT改善了结构变形的不均匀程度,上部楼层加速度有所减小但顶层位移会增大。相较于FDRCT结构,FDBRCT结构的层间位移角最大值明显减小,变形更加均匀,适当降低了顶层位移响应以及内力需求,具备调谐能力的分布双段摇摆芯筒使FDBRCT结构在提高经济性的同时兼具更为优越的抗震、减震性能。

运载火箭姿态控制速率陀螺自适应加权方法

针对运载火箭反馈控制回路中弹性振动信号与刚体信号存在耦合,会明显降低姿控系统稳定性的问题,提出了一种速率陀螺自适应加权方法,该方法适用于弹性振动的模态振型斜率和频率存在偏差的情况。将速率陀螺观测信号转换为频域表达,采用插值离散傅里叶变换方法辨识弹性频率;基于频域信号提出了速率陀螺加权系数矩阵自适应更新算法,分步抑制了各阶弹性振动信号;开展了不同偏差情况下的仿真校验工作。仿真结果表明,速率陀螺自适应加权方法可实现对速率陀螺测量信号中弹性振动信号的显著抑制,从源头上减小弹性振动信号对姿控系统稳定性的不利影响,从而提高运载火箭姿态控制器的性能,降低控制器的设计难度。

5G毫米波三频单阶ISGW腔体滤波器设计

本文提出了一种紧凑的三频单阶集成基片间隙波导(ISGW)腔体滤波器。为了限定腔内模式数量,通过分析ISGW腔模的谐振频率关系,设计了一个腔内只有三个谐振模式的ISGW腔体。为了改善频段之间的带外抑制同时提高频率选择性,提出了新颖的三频单阶滤波响应耦合拓扑,然后在研究该腔体内的腔模位于四个端口处的耦合关系的基础上,设计了不同于传统输入输出端口的位置关系,其输入输出端口各有一个“U”型槽,呈90°布局作馈电结构。最后得到了三个通带内只有一个谐振模式的三频单阶腔体滤波器。对该滤波器进行了建模、仿真和构造,然后利用网络分析仪测量了其端口反射传输系数。测试结果表明,该滤波器的三个频段的中心频率分别为f_(01)=24.25 GHz、f_(02)=27.57 GHz和f_(03)=31.14 GHz;插入损耗(IL)分别为IL_(1)=1.58 dB、IL_(2)=1.07 dB和IL_(3)=2.51 dB;有限传输零点(FTZ)分别为FTZ_(1)=20.55 GHz、FTZ_(2)=26.20 GHz、FTZ_(3)=29.37 GHz和FTZ_(4)=33.17 GHz;频段之间的带外抑制优于13 dB。测量结果与仿真结果之间存在一定的频移,但相对带宽优于仿真结果。相比较传统滤波器器件,该款滤波器具有设计频段高、在毫米波频段带外抑制水平高、频率选择性强、整体体积小和质量轻等优势。

关于弯剪型特性的底部隔震剪力墙结构计算方法研究

底部隔震剪力墙结构在强震作用下具有弯剪型侧移曲线的特性,采用铁木辛柯梁模拟底部隔震的剪力墙结构在隔震后的动力特征和隔震效应。推导了底部隔震悬臂梁模型在地震中的动力特征,提出了延长周期、减少高阶振型参与质量系数和增加体系阻尼比是隔震技术减震的三大因素,指出了增加结构阻尼可有效地提高长周期高层结构的隔震效果,同时隔震可降低复杂高层结构高阶振型的影响。

伊犁河谷酿酒葡萄“一面坡”整形技术及效果调查

伊犁河谷产区酿酒葡萄通常采用东西行向的篱壁式栽培,这种模式存在着南北架面葡萄品质差异大、田间农艺操作难等问题,为此研发出“一面坡”整形方式。本文总结了“一面坡”整形技术要点及优势,并对葡萄产量、果实品质进行了调查。结果表明,与篱壁式相比,“一面坡”整形方式使葡萄产量增加71.7%,可溶性固形物含量增加23.9%,可滴定酸含量提高14.1%;果实硬度降低14.4%,果皮破裂距离上升7.7%。另外,“一面坡”整形方式还降低了劳动强度和劳动力投入,有利于全过程机械化管理。因此,“一面坡”整形方式适宜在伊犁河谷地区酿酒葡萄生产中推广应用。

含弱层复合煤层露天矿边坡空间形态优化设计

为探究弱层赋存位置及形态对复合煤层露天矿边坡滑坡模式的影响,采用剩余推力法与FLAC3D数值模拟法,结合露天矿采场自上而下逐水平形成的特点,提出一种新的复合煤层露天矿边坡参数逐阶段优化方法,将该方法应用于霍林河南露天矿,分3个阶段优化设计了该矿顶帮复合煤层边坡空间形态,避免了霍林河南露天矿顶帮未降深至坑底时就沿17煤底板弱层发生滑坡.研究结果表明:优化后弱层2以上边坡角由23°提高至27°,多采出17煤197.5万t,多剥离岩量为81.6万m3,剥采比为0.413 m3/t.

基于一阶振型斜率的剪切型建筑结构损伤定位

提出了一种利用结构一阶振型斜率改变判断剪切型结构损伤位置的方法.首先,进行结构振型和振型斜率对损伤的敏感性分析,导出敏感性系数表达式.然后,计算结构损伤前后的一阶振型斜率差.最后,在敏感性分析和计算得到的结构一阶振型斜率差的基础上,通过迭代计算消除多损伤引起的振型斜率改变叠加进行损伤定位.通过10层剪切型框架结构不同损伤工况的数值分析表明,所提出的算法能够正确识别所有的损伤位置.

运载火箭姿态控制稳定性多速率陀螺组合策略

针对运载火箭飞行姿态控制中采用多速率陀螺组合代替单速率陀螺的问题,提出了任意数量速率陀螺组合的斜率计算方法,方法适用于大型运载火箭一级飞行速率陀螺组合姿态控制方式。推导了组合斜率不确定度的计算公式,并将不确定度纳入组合系数矩阵的计算当中,从而给出了一套工程实用的多速率陀螺组合姿态控制弹性稳定性策略。利用工程实例说明了组合速率陀螺较单个陀螺的优势。多速率陀螺的使用降低了对全箭模态试验振型斜率选位和斜率测量精度的要求,可为未来运载火箭不开展全箭试验提供支撑。

基于小波分析的Timoshenko梁裂缝识别研究

采用等效转动弹簧代替梁内的不扩展横向裂缝,研究Timoshenko裂缝梁的横向振动特性,建立了一种与有限元分析相结合的、基于模态参数的小波分析识别Timoshenko梁内裂缝的方法。以一简支梁为例,通过建立含横向不扩展裂缝的Timoshenko梁的有限元模型,用Lanczos法对结构的模态进行了计算分析,求出了基本振型和转角模态。分别应用mexh小波和db小波为母小波对二者做小波变换,进行多尺度分析,通过小波系数模极大值位置识别出梁内的裂缝。并对识别结果进行对比,发现识别Timoshenko梁裂缝时,基于转角模态小波变换的方法对小波基、尺度的要求较低,变换后的小波系数线更为平滑,奇异性特征更为明显,故运用转角模态小波变换来识别Timoshenko梁裂缝,较之运用基本振型小波变换的方法更为方便、有效。该方法对Timoshenko梁裂缝识别的工程应用具有参考价值。

航天运载器局部连接刚度对振型斜率的影响

振型斜率一直是姿态控制系统关心的首要问题。通过等效梁模型结合局部三维有限元精细模型的混合建模的方法,研究了结构局部刚度变化对惯性部件安装位置振型斜率的影响。基于模态分析,在多种工况下提取了振型与惯性部件的振型斜率并进行对比研究,讨论了舱体开口加强圈梁刚度变化、载体十字梁截面变化、连接固定支座刚度变化以及壳体壁厚变化对振型斜率的影响,为航天运载器结构动力学模型简化与姿态控制系统相关结构设计提供了参考依据。

复杂外形超高层建筑结构三维风致响应分析

以某一具有"靴子状"外形的超高层建筑结构为工程实例,研究此类具有复杂外形的超高层建筑结构在三维时变风荷载作用下的扭转响应,并考察高阶振型的参与对结构不同位置各内力响应的影响大小。结果表明,该类超高层建筑结构具有显著的扭转向响应分量,从而导致结构各楼层合线加速度响应显著大于质心处的相应值;高阶振型对基底剪力和扭矩的贡献较大,且整体而言,高阶振型的参与将使得建筑顶部和底部内力响应增大而中部标准层附近减小。

剪切型框架结构损伤的两步检测方法

针对剪切型框架结构提出了分步损伤检测的方法.通过包含较大测量误差的结构一阶振型斜率的变化来判别损伤位置,损伤位置的判别可大大减少待识别参数的数量.理论推导证明,当剪切型框架结构发生损伤时,损伤单元振型斜率的变化大于零,由此可判别损伤位置.在判别出损伤位置的基础上,利用能够较准确获得的结构前几阶固有频率作为神经网络的输入,建立损伤程度识别神经网络,进行结构损伤程度的识别.数值分析表明,该方法能够有效实现剪切型框架结构的损伤检测,并具有很高的计算效率和计算精度.

旋转薄板的一种高次动力学模型与频率转向

对固结于转动刚体上柔性薄板的刚柔耦合动力学和频率转向特性进行了深入研究,建立了系统的高次刚柔耦合动力学模型,该动力学模型计入了由于横向变形而引起的面内纵向缩短项,即非线性耦合变形量,并且完整保留了与非线性耦合变形量相关的所有项.研究表明,高次耦合模型不仅适用于小变形问题,而且还适用于大变形问题,弥补了一次近似耦合模型在处理大变形问题上的不足.旋转悬臂薄板相邻两阶模态间既有柔和的频率转向现象也有剧烈的频率转向现象.柔和的频率转向伴随着的振型转换的过程是连续的,而剧烈的频率转向伴随着的振型转换的过程则是不连续的.相隔多阶模态间存在传递性频率转向,并伴随着振型转移.

桩–土–斜拉桥动力相互作用体系振动反应特性试验研究

大跨斜拉桥结构自振频率和阻尼较低,其地震响应可能受桩基础和场地土特性的影响较大,然而目前为止,由于试验条件和技术所限,尚缺乏相关的包括桩基础、场地土和上部结构在内的全模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400 m超大跨斜拉桥为原型,设计并完成了一座几何相似比为1/70,且包括群桩、人工土和上部结构在内的试验模型,采用多点振动台试验技术,研究了不同加速度峰值和不同频率成分地震作用下桩-土-斜拉桥动力相互作用体系的振动反应特性。试验结果表明:桩-土-结构相互作用对斜拉桥地震响应产生影响,其影响程度与地震输入频谱特性密切相关;在纵向一致激励下,桩-土-结构相互作用受地震动加速度峰值的影响不明显,在横向一致激励下,桩-土-结构相互作用随地震动加速度峰值的增大而减小;主塔高阶振型对其地震响应的贡献明显;地震输入频谱特性影响桩-土-斜拉桥动力相互作用体系的地震响应,特别是在具有丰富长周期成分的Mexico City波作用下主梁竖向地震响应显著增大。

剪切型框架模态参数的损伤敏感性分析

探讨了剪切型框架结构模态参数对损伤的敏感性,有助于进行进一步的结构损伤识别。从结构的固有振动方程出发,根据剪切型框架结构刚度矩阵特性,导出了结构固有频率、振型和振型斜率的敏感性系数表达式。对一个10层剪切型框架结构的数值分析表明,对于绝对敏感性系数,高阶模态参数比低阶模态参数对损伤敏感;对于相对敏感性系数,同一阶频率对不同处损伤的敏感性及不同阶频率对同一处损伤的敏感性均不相同;振型和振型斜率相对敏感性系数的最大值一般发生在最靠近振型节点的自由度处和振型斜率绝对值最小处,不能反映结构的损伤位置信息。

含Y字形弱层顺倾层状边坡稳定性与破坏机制

针对黑山露天煤矿底帮上赋存大量稳定性极差的烧变岩且含Y字形弱层的边坡失稳与破坏问题,通过定量计算与定性分析,提出了两种煤柱留设方案。首先,采用刚体极限平衡法从二维角度确定了底帮边坡的形态参数。然后,借助FLAC3D强度折减技术,针对含Y字形弱层顺倾层状边坡留煤柱和不留煤柱的两种设计方案建立边坡模型,研究边坡岩土体内部应力与应变分布情况,揭示了边坡失稳模式及破坏机制。结果表明:Y字形弱层是影响黑山露天煤矿底帮边坡稳定性的主控因素,边坡的失稳模式是以圆弧为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层式滑动;不留煤柱设计方案边坡稳定性主要受烧变岩下覆弱层控制,滑坡的力学特性为牵引式,留煤柱设计方案边坡稳定性受烧变岩下覆弱层及13-2煤下覆弱层的联合影响,由于煤柱的支挡效应,滑坡力学特性为推动式。

基于一阶振型斜率改变损伤检测的试验研究

提出了基于一阶振型斜率改变的剪切型建筑损伤检测方法,并进行了试验验证。首先,对损伤造成的结构各层一阶振型斜率改变进行修正,修正一阶振型斜率改变大于0的层为损伤层。然后,对结构不同损伤程度的单损伤工况进行数值模拟,得到单损伤工况下损伤层在不同损伤程度下的一阶振型斜率改变量。最后,将损伤层的修正一阶振型斜率改变与该层单损伤工况下的一阶振型斜率改变进行比较,得到结构的损伤程度。方法的有效性通过一个三层的剪切型框架模型试验得到了验证。

基于三维有限元的火箭模态振型斜率预示方法研究

振型斜率火箭是姿控系统设计的重要参数,对飞行任务的可靠性与安全性有着至关重要的作用。依据全箭动特性的测量原理及参数定义,结合三维有限元建模方法和模型修正技术,全面考虑了速率陀螺、惯组安装位置处的局部刚度对振型和振型斜率的影响,建立了基于局部细节精细化建模的全箭模态振型斜率预示方法,并总结了3种不同的振型斜率提取方法,提高了振型斜率的预示精度。同时提供了三维模型振型一维化的方法,解决了使用三维有限元模型计算弹性运动方程式系数的难题。

高次模下矩形巷道形状因子对电磁波的影响

不同形状的巷道内电磁波的传播特性不同,在不同次模情况下的电磁波传播特性也不相同。在分析电磁波传输理论和多波模理论的基础上,利用计算机对高次模情况下矩形巷道形状因子对电磁波传播衰减的影响进行了仿真研究。仿真结果表明,在矩形巷道形状因子一定时,随着电磁波传输模式的升高,电磁波的衰减越来越大;不同模式时,随着形状因子的增大,电磁波衰减曲线的斜率不变;水平极化模式时,随着形状因子的增大,电磁波的衰减先减小后增大,在形状因子为1.7时,衰减率最小;垂直极化模式时,随着形状因子的增大,衰减曲线也呈现先减小后增大的趋势,在形状因子为0.7时,衰减率最小;在形状因子等于1时,水平极化模式与垂直极化模式对电磁波传播衰减的影响相同,形状因子小于1时,垂直极化模式对电磁波衰减的影响大于水平极化模式,形状因子大于1时,水平极化模式对电磁波传播衰减的影响大于垂直极化模式。

MEMS器件缩减模型建模方法研究

论述了微机电系统(MEMS)器件缩减模型的建立是进行MEMS系统级模拟的关键。论证了基于线性正交振型建立MEMS器件缩减模型是一种有效的方法,导出了MEMS器件动态缩减模型的微分方程,即根据能量守恒定律,用广义坐标表示系统的各个能量域,用线性正交振型的叠加对微分方程进行解耦,建立起一组表征器件动态特性的常微分方程,就可以利用现有的系统级仿真软件和电路一起进行系统级模拟。