双频激励下微弯液压管道的非线性振动研究

首次研究了双频激励下两端固支微弯液压管道的非线性振动,分析了拍振现象发生时管路非线性受迫振动特性。利用广义哈密顿原理建立微曲管道控制方程,使用Galerkin法将非线性偏微分积分方程离散为非线性耦合常微分方程组,采用龙格库塔法数值求解,并用微分求积单元法进行数值验证,得到了微曲管道受迫振动响应。在此基础上,讨论了两个激励频率差值对管道中点受迫振动响应的影响,并分析了系统横向振动在一阶固有频率附近的分岔现象,考察了液压管道的混沌特性。分析结果表明,当两个激励频率相差较小时会出现混沌现象,随着频率差值的减小,管道的混沌区域先增大后减小。这些结论为多频激励下液压管道系统复杂振动的研究提供了理论依据和研究方法。

高低频双频激励土壤含水率传感器设计与试验

针对现有电容式土壤含水率传感器对电导率敏感等问题,从电阻电容串联阶跃响应原理出发,采用峰值检测技术,设计高低频(100、50 MHz)激励下的数字型土壤含水率传感器,并提供一种融合高低频响应信号分析土壤等效相对介电常数的反函数模型。试验结果表明,传感器的高低频响应稳定时间在338~464 ms,建议传感器高低频切换间隔大于500 ms。在非导电液体介质中标定结果表明,高低工作频率下各自输出信号与液体相对介电常数符合指数模型,决定系数R^(2)大于0.98。在0~1000μS/cm范围内的溶液试剂中,基于反函数模型的高低频数据融合处理,电导率引起的测量相对介电常数的最大误差为1.775,对应最大引用误差2.16%。土壤实测表明,单频率传感器输出信号易受土壤电导率的影响,其引起的信号误差可大于100 mV,对应的体积含水率误差大于10%;而双频输出信号经反函数模型的数据融合处理后,结合Topp模型,电导率对传感器的影响最大误差为3.2%。

慢变振幅与双频激励超晶格系统的稳定性

将应变超晶格锯齿型沟道的影响等效为形状相似的周期调制,并考虑了双频激励对系统稳定性的影响。在经典力学框架内和小振幅近似下,把双频激励的粒子运动方程化为具有慢变振幅的广义Duffing方程。用摄动法分析了系统的共振现象,用平均法讨论了系统的分叉行为。结果表明,系统的不稳定性与参数有关,适当调节参数可以原则上抑制或规避系统的不稳定性。

双频激励下含分数阶非线性汽车悬架系统的混沌研究

研究了含分数阶非线性特性的1/4汽车悬架模型在双频激励下的混沌运动。运用Melnikov方法,推导出系统发生异宿混沌运动的解析必要条件,得到系统混沌边界曲面阈值,讨论了悬架系统各参数对混沌边界曲面的影响。运用时间历程图、频谱图、相图、庞加莱截面图及最大李雅普诺夫指数进行数值验证。研究表明,在双频激励下悬架系统存在混沌运动,且含分数阶非线性悬架系统中阻尼系数、刚度系数等各参数对混沌边界曲面阈值都有一定影响,其中分数阶项阶数和系数及线性阻尼系数对其影响较大。

双频激励超声造影剂微气泡差频特性的理论和实验研究

超声参量阵效应产生的差频超声由于具有较小的衰减系数,能够有效提高传播深度而实现深层组织的超声成像.本文基于RPNNP方程,对双频激励超声造影剂微气泡所产生差频信号声压进行了理论推导,并用Runge-Kutta算法进行了数值模拟,对差频信号产生的条件包括激励声压、超声频率和气泡大小等进行了优化,同时用不同参数的双频信号辐射造影剂实现差频超声激发的实验研究,理论与实验结果均表明当双频信号的频率差接近气泡的共振频率时可以大幅度提高差频信号的声压(28 d B),获得高信噪比的差频信号,本研究为双频超声激励下造影剂差频成像的实际应用提供了研究基础.

双频激励耦合PDE-AE射频系统的准周期稳态响应模拟算法研究

本文结合谐波平衡思想 ,提出在空间上离散MOSFET偏微分方程 ,建立与之相应的混合型多变量谐波平衡方程 ,扩展了谐波平衡方程的应用范围 .为了有效地完成这种复杂混合型多变量谐波平衡方程的求解 ,运用谐波平衡方程的同解变换、初始值预估以及阻尼Newton迭代算法等策略 ,使算法的收敛速度和计算性能都有大幅度提高 .以单平衡混频器为例的模拟结果进一步显示该方法不但能有效地反映出射频电路MOSFET器件的分布特性 ,且算法计算性能对频差变化不灵敏 。

含间隙双频激励碰撞振动系统的动力学分析

文章研究了一类单自由度双频激励碰撞振动系统的动力学模型,建立了2个在不同频率正弦激励作用下的碰撞振动运动微分方程,给出了含间隙系统双频激励下Poincaré映射的建立方法,推导出该映射的Jacobian矩阵,从而得到相应的特征值。同时,研究了单个频率变化时对周期运动的影响,以及在一定的频率比下不同间隙和频率对周期分布的影响。进一步利用特征值研究了系统随频率变化出现的周期运动、分岔、擦边以及混沌现象,通过Poincaré映射图和相图对分岔点处的特性进行了分析。

双频激励液体表面斑图的Floquet分析

对双频参量激励下的大宽高比容器中的粘滞液体表面起始斑图（Ｐａｔｔｅｒｎ） 的动力学行为进行了理论研究．通过计算可给出形成斑图的最低激励加速度阈值曲线、斑图的响应模式及其频率谱等．同时，还讨论了双频激励的斑图双临界现象．所有结果均在无任何可调参量的前提下，与Ｅｄｗａｒｄｓ

变极距电容位移传感器的双频激励方法研究

针对变极距电容位移传感器提出了一种双频激励方法。同时采用低频、高频正弦电压源激励平板发射电极,通过电容耦合效应将极距变化转换为双频调幅信号,并通过高阻抗缓冲、带通滤波、精密整流电路获得双路位移调制电压信号。采用数字信号处理器(DSP)同步采集双路位移调制电压信号以及参考位移信号,对高、低频激励方式下的位移检测分辨率、纹波、动态响应速度等性能进行了对比分析。实验结果表明:双频激励时,通道间耦合作用较小,低频激励方式在位移分辨率、测量范围、线性度、抗干扰等指标上显著优于高频激励;高频激励在动态响应速度上具有明显优势。

基于新型探针的双频原子力显微系统开发

传统原子力显微镜(AFM)在接触模式下工作时具有接触力较大、易损伤样品的缺点.本文通过对新型自感应音叉探针施加双频激励,使得AFM工作在轻敲模式下,减小了接触力和扫描过程中的侧向力影响,实现了样品表面力学特性和亚表面结构的表征.然后利用基于DSP的PI反馈控制模块,完成了线扫描实验,证明该双频原子力显微测量系统具有较好的测量能力.

涡激致顶张力立管双频参量共振研究

研究了涡激力作用导致顶张力立管基于双频激励的参量共振机理。随着海洋油气开发走向深水,参量共振成为深海立管设计面临的挑战之一。立管系统一旦发生参量共振,将因应力过大或疲劳损伤而发生破坏,造成油气泄漏从而带来环境污染和重大经济损失。顶张力立管受涡激力作用产生横向运动,引起轴向张力波动,满足一定条件时,立管将发生参量共振。目前研究多以单频外激励探讨立管的马修不稳定性,而实际激励为多频叠加,因此双频外激励被提出并被应用于对立管参量稳定性的探讨。研究建立了顶张力立管非线性耦合的运动方程,并推导了多频激励马修方程,采用布勃诺夫-伽辽金法求解有阻尼马修方程,对比分析了单频和双频激励对顶张力立管参量稳定性的影响,探讨了双频激励马修方程设计深海顶张力立管参量稳定性的应用。研究表明:涡激致顶张力立管产生轴向应力波动,进而导致立管系统发生参量共振的现象值得设计人员关注;此外,实际工程设计中激励函数的选取,对被研究系统参量稳定性特性以及阻尼特性的预测具有决定性影响。

双频涡流检测系统的设计

双频涡流检测是涡流检测中的研究热点。简要的分析了双频在涡流检测中的必要性,介绍了涡流检测的基本原理,叙述了双频涡流检测系统的整体方案,并分别从双频激励源的设计、信号检测电路的分析、双频信号提取电路的分析和信号的处理方法等方面介绍了双频涡流检测系统的设计过程。以涡流检测的主要干扰因素之一提离效应为例验证了双频涡流检测对于干扰因素抑制的有效性。

双频交流电磁场提离抑制算法

航空装备结构表面多为铆钉连接件,其在检测过程中容易产生提离扰动,造成缺陷的漏检或误判。基于交流电磁场检测原理,引入双频激励技术,设计开发了一套集检测探头-双频激励-检测机箱为一体的结构缺陷双频交流电磁场检测系统,研究了提离抖动条件下干扰信号的畸变机理,提出了基于双频响应信号的交流电磁场提离抖动抑制算法,开展了提离抖动抑制试验。结果表明,双频交流电磁场提离抑制算法可有效去除由提离扰动引起的干扰信号,增强了判断缺陷信号的准确率。

分散式自适应主动隔振控制算法研究

针对主动隔振中次级通道耦合会影响传统FXLMS算法稳定性问题,提出一种分散式解耦优化控制算法。主要是更新控制滤波器系数时忽略作动器与非临近传感器间的耦合,将多通道控制系统简化为多个并联的单通道控制系统,能降低算法运算量。但在一定程度上也会降低系统的收敛速度,为此,在辨识矩阵的估计模型中引入了作动器与非临近传感器之间的反馈补偿因子。仿真和试验结果表明,该算法可有效降低运算量,提高收敛速度和控制精度,双频线谱激励控制效果显著,振动衰减分别可达24.5 dB和12.4 dB。

自适应控制系统中矩阵解耦控制算法研究

自适应多通道主动隔振系统中,次级通道间的耦合会影响控制算法稳定性,且任一误差信号均参与所有控制信号的更新。针对通道数较少(n<4)的控制系统,提出一种矩阵解耦优化算法,主要思想是基于前馈补偿,在次级通道矩阵前插入解耦矩阵,实现次级通道解耦,使控制信号与误差信号之间一一对应,提高算法的稳定性和收敛速度。同时,为增强作动器与临近传感器之间传递函数的影响,解耦矩阵主对角元素被设为1,文中给出了解耦矩阵工程实现的具体方法。对算法进行仿真分析和试验,结果表明:矩阵解耦优化算法对双频线谱振动控制效果明显,同时使计算量减小,控制精度提高,平均振动衰减分别可达21.6dB和10.9dB。

外转子支点不同心的双转子系统振动特性

根据航空发动机双转子的结构特点建立双转子系统模型及振动方程。将外转子支点不同心的影响转化为支承上的等效不同心弯矩,并通过力矩分解处理得到系统的振动方程。利用求解效率较高的二维谐波平衡法进行求解,并采用Runge-Kutta法验证其求解精度。研究结果表明:外转子支点不同心使系统的幅频响应产生新的共振区,在该共振区内系统的振动响应中包含2倍频成分;随着不同心偏差量的增大,2倍频响应成分愈加明显,并逐渐成为系统振动响应的主导频率。此外,转子轴心轨迹形状改变显著。研究成果可作为不同心故障的动力学特征和诊断依据。

密频近线性系统的组合共振

本言语考察双频激励下一类近性线两自由度系统的密频内共振对组合共振响应的影响。结果表明密频内共振在下列三方面限制组合共振，（１）缩减组合失稳的参数区域；（２０减小非直接受激模态的振幅；（３）限制直接受激模态的机械能的稳定幅值。

深海钢悬链立管Hill不稳定性预测

基于双频激励预测深海钢悬链立管(SCR)Hill不稳定性,即参量共振问题.根据Vandiver理论,将SCR等效转化为顶张力立管(TTR),以多频叠加函数模拟真实外激励,基于多频激励动力学方程得到Hill方程.分析基于多频激励的特殊情形,即双频激励预测系统参量稳定性特性,并以此评估工程中SCR的Hill不稳定性.结果表明:多频激励更能准确预测实际外激励,其预测是探究SCR参量稳定性的关键,相应激励函数的选取决定SCR的设计安全.

航空发动机新型射流点火器试验研究

设计了一种面向航空发动机应用的新型射流点火器,解决了射流点火器结构复杂不对称的问题,研究了气流流速及不同激励模式对点火器的影响。结果表明:随着工质气流流速增加,点火器产生的射流长度先增加后减小;双频激励模式比单激励模式生成的射流等离体体积更大,但双频激励模式工作边界变窄。在超燃冲压发动机上验证射流点火器的性能,结果表明,射流点火器能够可靠地点燃压力为2.1MPa、总温为1510K的来流气体,且双频激励模式下发动机具有更高的燃烧效率。

双频驱动下分数阶过阻尼马达在空间对称势中的定向输运

从阻尼对历史加速度记忆的角度出发,对阶数p∈(0,2)的分数阶阻尼物理意义给出了统一的合理解释,具体分析了不同阶数下的阻尼记忆特性,在此基础上研究了空间对称势中分数阶单分子马达在无偏置双频简谐激励下的输运问题,通过数值方法分析了输运速度与模型各参数的关系以及分数阶阻尼对输运现象的影响机理.研究表明,在不同阶数下历史加速度对当前时刻阻尼力的贡献与距当前时刻的时间长度呈单增或单减关系;在适当参数下输运速度随空间势深和外力频率的增大均会出现广义共振现象,特别地,在存在输运且阻尼阶数较大的情况下输运速度随势深增大出现阶梯状变化而与外力频率呈正比例关系;输运速度及方向对外力波形十分敏感,在不同外力下阻尼力的记忆性会分别促进或阻碍粒子跃迁,甚至引发与整数阶方向相反的定向流.