南方红壤区自然灾害刚弹韧性社会评估——以福建省长汀县为例

[目的]探索建设更加强健、有效的自然灾害刚弹韧性社会途径,为南方红壤区防范化解重大自然灾害风险提供科学参考。[方法]以南方红壤区典型受灾区福建省长汀县为例,从刚性抵御、弹性管控、韧性恢复3个维度构建了指标体系,利用熵权TOPSIS模型和耦合协调度模型定量评价了2006—2019年长汀县的自然灾害刚弹韧性社会综合水平及一级指标间的耦合协调性,并进行障碍度因子分析。[结果]①长汀县的自然灾害刚弹韧性社会水平经历了由缓慢下降到显著增长的演化过程,在2006—2019年增长了0.4616,总体呈现显著增长趋势。②长汀县自然灾害刚弹韧性社会的刚性抵御水平、弹性管控水平和韧性恢复水平总体呈现显著增长趋势,仅韧性恢复指数在2006—2010年呈明显下降趋势,由0.4020下降至0.2809。③在各项评价指标中,灾害监测能力、治安管理水平、第三产业比重、碳储存能力的下降以及水源涵养功能的减退是限制长汀县自然灾害刚弹韧性社会发展的关键因素。[结论]从刚性抵御、弹性管控、韧性恢复3个维度对南方红壤区进行评估能较为有效、准确地反映该地区的自然灾害刚弹韧性社会综合水平。同时,应补齐发展短板,避免自然灾害刚性韧性社会出现衰退。

利用MSC Adams/Car建立轿车的刚弹耦合模型

简单介绍利用模态综合方法建立刚体、弹性体耦合系统的一般理论.使用MSCNastran和MSCAdams/Car软件建立某轿车的整车刚弹耦合系统模型,进行整车匀速直线行驶工况下的仿真,计算得到车身的振动响应和车身、底盘连接点处的传递力,并讨论整车刚弹耦合模型的正确性.

应用Lagrange方程研究刚弹耦合动力学

如何将Lagrange方程应用于连续介质力学,一直是学术界关注的理论课题。Lagrange方程建立和应用都涉及变分学,从变分学的基本理论研究做起,是研究这类问题的一条可行的途径。应用变导的概念和运算法则,研究了Lagrange方程中的求导的性质,进而成功地将Lagrange方程应用于弹性动力学。根据功能原理和能量守恒定律,给出刚弹耦合动力学的动能和势能,应用Lagrange方程,建立了刚弹耦合动力学的控制方程。这类研究在航天、航空、航海和机器人动力学中,都有重要应用。

基于刚弹合成模型的重型汽车平顺性灵敏度分析

针对车体弹性和车辆参数对重型汽车平顺性影响问题,给出了两端自由等截面梁刚弹合成理论,建立了重型汽车刚弹合成模型及其平顺性频域分析方法,基于与多学科优化设计软件Isight联合仿真的方案,采用最优拉丁超立方试验设计对重型汽车平顺性进行了灵敏度分析。研究表明:影响重型汽车平顺性的主要因素为路面等级、车速、悬架刚度和阻尼、轮胎刚度和车体刚度,其中车体刚度主要影响车体上各点的垂直加速度,结果为重型汽车行驶平顺性的性能改善和优化奠定基础。

利用刚弹耦合模型进行整车振动的仿真计算

介绍了刚弹耦合模型建模理论——部件模态综合方法。利用MSC.Nastran软件建立了某轻型客车的车身有限元模型,将其转化为MSC.ADAMS模型中的柔体部件,并与底盘模型相结合建立了整车刚弹耦合模型。对整车模型在C级路面上低速匀速行驶进行仿真,计算出车身振动响应,验证了模型的正确性。通过与刚体车身模型仿真计算结果的比较,探讨了刚弹耦合模型对整车振动响应计算的影响。

刚弹耦合质量摆减振结构的动力学建模

利用Hamilton变分原理建立高层建筑质量摆减振结构在考虑刚弹耦合作用下的动力学模型.此模型中把高层建筑当作竖直悬臂梁即无线自由度结构处理,模型具有2个独立变量,为梁横向位移和质量摆的转角,同时考虑了几何非线性的约束条件,形成了一个非线性刚弹耦合方程.最后采用Galerkin方法对其离散化,导出有限维离散化动力学模型,并给出仿真算例,验证了该模型的正确性.

基于整车刚弹耦合模型的平顺性仿真与试验

车辆的平顺性车辆性能的一项重要评价指标,所以平顺性预测方案的有效性至关重要。根据车轮-悬架系统动力学方程和传递函数,并以某SUV(Sport Utility Vehicle)为原型,在adams/car中建立车身柔性体和其它各总成刚体模型装配得到整车刚弹耦合模型,进行车辆平顺性仿真分析。采用有限元软件hyperworks建立车身有限元模型,利用adams/processor对振动加速度时间函数进行FFT(快速傅里叶变换)得到频域函数和功率密度函数,再通过matlab对数据进行处理得到两项平顺性评价指标a。和L。的值。应用便携式车载仪器对SUV进行道路试验,并用DH5902软件进行试验数据处理。将仿真与测试进行比较,结果可为车辆稳定性优化设计提供依据。

考虑刚弹耦合作用的柔性多体连续系统动力学建模

基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理建立起一般柔性体连续系统的动力学建模方法，进而以水平面内作大范围回转运动的柔性梁为例，在Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ梁模型的假设前提下，根据轴向不可伸长的柔性梁的几何约束条件；推导出作大范围刚体运动的柔性梁连续系统的一致线性化振动微分方程．采用假设模态法对其离散化，导出考虑刚弹耦合作用的柔性梁有限维离散化动力学模型．最后给出仿真算例，验证了该方法的有效性．

刚弹耦合动力学初值问题拟变分原理及其应用

刚弹耦合动力学在国防和民用经济建设中有着广阔的应用前景,但目前还没有完全成熟的理论研究成果。鉴于此,针对刚弹耦合特性,建立初值问题拟变分原理;应用变分方法,推导拟变分原理的拟驻值条件,即得到刚弹耦合动力学的控制方程;给出刚弹耦合动力学初值问题拟变分原理应用的2个算例,1个是应用控制方程求得自由梁的奇数阶振型的解析解,1个是应用变分直接方法 Ritz方法求得自由梁的偶数阶振型的解析解。研究表明,刚弹耦合动力学初值问题拟变分原理为建立有限元计算模型提供了依据。

以刚弹耦合模型为基的运动车平顺性仿真分析

介绍刚弹耦合模型建模理论,利用MSC.Nastran软件建立某运动车的车身骨架有限元模型,通过MSC.ADAMS软件将其转化为柔性车身,使柔性车身与底盘模型相结合建立整车刚弹耦合模型,对整车模型在B级路面上低速匀速行驶进行仿真,得到车身振动响应。最后结合汽车平顺性评价方法,对汽车行驶的平顺性进行初步评价。

三维结构水中刚弹耦合运动附加质量特性分析

三维结构在水中做非定常运动时伴随着附加质量力的影响,从而其运动特性会发生一定的变化,附加质量是表征水下航行体的水动力性能的一个重要参量。基于有限元软件,根据势流理论,采用格林函数方法分别计算刚体、弹性体及结构刚弹耦合的附加质量,同时考虑各影响因素对附加质量的影响程度,对其各方面特性进行研究分析,最终得到对结构水动力研究有重要影响的结论。

随机参数刚弹耦合平面连杆动力分析

建立考虑物理参数、几何参数及荷载均为随机变量的平面连杆机构的动力学方程,在建模中计入刚弹耦合项和运动副的粘性摩擦。利用Newmark-β逐步积分法将此随机参数机构系统的动力学方程转换为随机参数的拟静力控制方程。利用求解随机变量函数数字特征的矩法和代数综合法,导出机构动态弹性位移的均值和方差计算公式。通过算例考察了机构的杆长、截面半径、质量密度、弹性模量的随机性,刚弹耦合项和运动副摩擦对机构动力响应的影响。

刚弹耦合飞行器的机动载荷减缓

针对飞行器刚体/弹性模态耦合作用下的机动载荷减缓问题,运用亚音速非定常空气动力学理论以及分析力学原理,建立了柔性飞机机动载荷分析及控制的气动弹性模型,分析了飞机作纵向机动飞行时结构弹性对机动飞行参数的影响。数值分析结果表明,结构弹性模态对飞机机动过程的影响不容忽视。为了有效减缓机动载荷,运用最优控制理论,采用多组控制面联合偏转的作动方案,设计机动载荷减缓最优控制律,实现了对飞机纵向机动载荷的控制。研究结果表明,提出的机动载荷减缓控制方案是有效的。

基于应变的柔性飞机刚弹耦合建模方法研究

由于先进的民用运输类飞机结构重量占比越来越小,飞机表现出更高的柔性,采用传统刚体模型假设研究飞机的飞行控制将会产生较大的误差。考虑机翼的大变形运动,采用基于应变的非线性梁模型建立结构动力学与传统刚体飞行动力学耦合模型,利用等效方法获得与刚体模型等效的刚弹耦合飞机气动参数,通过仿真对比了传统刚体模型和刚弹耦合模型在飞机副翼上的响应和垂直阵风响应上的差异。结果表明:副翼偏转时刚弹耦合模型副翼舵效率比刚体模型低18.77%,在垂直阵风的作用下基于刚弹耦合模型预测的翼根弯矩比传统刚体模型低8.35%,机翼的弹性运动也会对刚体运动产生一定影响。

页岩“刚-弹嵌合”孔隙骨架模型及超压状态孔隙度测量方法——以四川盆地南部志留系龙马溪组深层超压硅质页岩为例

基于页岩孔隙特点、孔隙骨架组成并结合超压状态下孔隙、骨架应力分析,建立页岩储集层“刚-弹嵌合”孔隙骨架模型,解析弹塑性骨架超压变形引起孔隙度增大的孔隙变形机制,提出1种“动态”变形孔隙度测量方法,并对四川盆地南部(简称川南)志留系龙马溪组超压状态真实地层条件孔隙度进行测算。结果表明:(1)页岩储集层是无机岩石颗粒与有机质的混合体,构成了刚性骨架支撑的无机质孔隙和弹塑性骨架支撑的有机质孔隙“刚-弹嵌合”特殊孔隙结构,有机质孔、无机质孔混杂共生。(2)在地层超压作用下,无机质孔隙变化相对很小以至可以假设其孔隙度保持不变,而有机质孔隙由于骨架压缩可发生较大形变,导致孔隙半径增大,连通性增强,孔隙度增加。(3)通过高注入压力氦气法孔隙度测量及超高压煤油法变孔隙压力孔隙度测量相结合,建立的“动态”变形孔隙度测量方法既能测量到常压条件不连通的微孔孔隙度,又能测量到有机质骨架压缩变形导致的孔隙度增量。(4)页岩孔隙变形机制会产生地层条件孔隙度高于常压孔隙度的“反常”现象,超压页岩并非真正的“超低孔”储集层,孔隙度甚至可以大于10%。通过川南地区L210井实例测量,验证了该方法的实用性和可靠性。

刚—弹耦合齿轮多体动力学模型研究

基于ADAMS建立了刚—弹耦合齿轮多体动力学模型,并论述了相关参数的选取方法。对基于石川公式的相关计算数据进行拟合,得到了模型中转动刚度的计算公式。利用ADAMS二次开发技术,开发了相应的齿轮模块,解决了模型建模过程过于繁杂的问题。通过实例仿真验证了刚—弹耦合齿轮多体动力学模型的先进性。分析表明:在多体动力学中运用此齿轮模型可获得比传统方法更为精确的结果。

重型直升机飞行动力学刚弹耦合建模及空中共振稳定性分析

针对重型直升机(HLH)大重量、低转速的固有特性,提出了一种适用于重型直升机的飞行动力学刚弹耦合建模方法。该方法结合传统直升机飞行动力学与旋翼机体耦合动力学,将传统飞行力学的分析频段拓展到了5 Hz,额外考虑了桨叶和机体的弹性变形,基于阻抗匹配法推导出了显式的旋翼/机体耦合动力学方程,模拟了真实飞行状态下的直升机气弹耦合特性,利用该模型计算并分析了算例重型直升机的悬停飞行特性和空中共振稳定性。结果表明:旋翼机体耦合导致摆振前进型和机体弹性模态的阻尼-转速曲线先相互靠近至同一点再分离,可能引起直升机的高频瞬态振动;在摆振等效阻尼不足时,旋翼摆振后退型是不稳定的,但随着等效阻尼增加,摆振二阶周期型模态和机体弹性模态会出现耦合;桨叶弹性变形与机体弯曲模态及挥舞集合型耦合,但不会引起明显的不稳定现象。

刚－弹惯性耦合下变形体动力学响应分析

本文以绕定轴转动弹性梁为对象对其在刚－弹惯性耦合下的动力学响应进行数值分析，并与传统的准静态分析方法，线弹性动力学分析方法在理论与数值上进行比较。对所研究的对象用Ｊｏｕｒｄａｉｎ变分原理建立动力学方程，用一致质量有限单元法对弹性梁进行离散；用正则振动模态降低弹性自由度数目。通过数值计算比较说明传统分析方法的局限性。

一种刚／弹耦合的微型蠕动机器人

研制了一种基于SMA驱动的轮式微型蠕动机器人，不同于传统的采用腿式或蠕动式结构的微小型机器人，它采用特殊的刚／弹耦合结构，显著地增大了其移动步距；车轮自锁机构将SMA驱动器的双向运动转换为机器人的单向运动。在车轮自锁机构作用下，SMA驱动器交替收缩与舒张，就可实现机器人的运动。对SMA驱动器所需加热电流及该机器人的运动性能进行了试验分析。试验证明，在刚／弹耦合结构作用下，机器人的移动速度提高近一倍。

刚 - 流 - 弹耦合系统动力方程及其动力边界条件的建立

应用Ｊｏｕｒｄａｉｎ变分原理，建立了由刚体、两种互不相溶可压缩粘性流体以及弹性体组成系统的动力方程及其动力边界条件，完善和推广了Ｒｕｍｙｊａｎｔｓｅｖ［４，５］、Ｌｉｕ［６］的工作。