手机成瘾动力学模型的定性分析

根据手机用户不同群体之间的人员转移关系,文章构建了一个手机成瘾动力学模型.首先,计算了模型的基本再生数和两个平衡点.其次,证明了在一定条件下,非负平衡点和唯一正平衡点是全局渐近稳定的.最后,用数值算例验证了相关结论的正确性.

带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型研究

[目的]针对在冲击激励作用下带限位器的隔振系统刚度呈非线性变化的问题,开展冲击动力学理论模型及其抗冲击性能研究。[方法]首先,利用分段线性等效思想,建立带分段线性刚度限位器的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型;然后,利用解析法对理论模型进行解析求解,并与不同冲击工况下的有限元法冲击响应进行对比验证。[结果]在不同的冲击工况下,动力学理论模型的解析解与有限元数值解具有高度的一致性。[结论]通过对比分析,验证了带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型及求解方法的准确性,可为带限位器隔振系统的工作原理与性能特点研究提供理论依据。

人体下肢多体动力学仿真和步态稳定性实验研究

人体下肢是人进行步行运动的主要工具,下肢的肌肉骨骼系统是步行的执行机构,正常的下肢功能保证了人们的日常活动;下肢损伤会引起人们运动障碍,下肢运动障碍康复者虽然具有行走的能力,但是其稳定性和平衡性较差。本文着眼于人体下肢,总结并阐述了人体下肢多体动力学仿真以及步态稳定性的实验研究进展,展望了其发展趋势,旨在为临床康复治疗及康复设备的设计与开发提供帮助与数据支持。

基于多体动力学模型的柴油机曲轴振动特性分析

为了减少发动机故障分析曲轴系统的扭转振动,建立了由活塞、连杆、曲轴、飞轮和硅油阻尼器组成的曲轴系统三维模型。利用多体动力学仿真软件ADAMS,建立了由多自由度组成的刚性混合动力发动机系统的多体动力学模型,对其进行扭振响应仿真,对曲轴的扭振进行分析。该仿真结果具有较高的精度,该计算方法具有一定的工程应用价值。

架空线路风偏计算的多刚体动力学模型及其分析

为准确高效地计算架空线路动态风偏位移响应,进而预防风偏闪络事故发生,结合架空线路风偏摆动的运动特征,考虑绝缘子串中各个绝缘子的相对运动,采用多个刚杆与扭转弹簧相互连接模拟架空导线,根据风偏变形的力学关系与能量守恒原则,建立了连续档架空线路风偏位移响应的多刚体模型与动力学方程;通过量纲分析与相似理论构建物理仿真模型的风洞实验,验证多刚体模型的准确性;通过对工程实例进行数值仿真分析,并比较多刚体模型与通用软件有限元模型的运算时间,验证多刚体模型的高效性。研究结果表明:连续档架空线路的风偏多刚体动力学模型可以有效展现各个绝缘子串与各档导线的动态风偏响应规律,计算精度能够满足工程使用需求,计算效率优于有限元模型。

叉车转向系统动力学建模仿真及转向性能研究

平衡重式叉车是一种专门设计用以装卸搬运的工业车辆,在港口码头等运输行业的应用非常广泛。目前,由于叉车的运行工况环境复杂,且工作过程需要频繁进行转向操作,叉车的转向系统性能和运行稳定性愈发受到关注。文中为提升平衡重式叉车转向性能,以某4 t平衡重式叉车为研究对象,建立了基于主动后轮转向的滑膜控制系统仿真模型,研究其对叉车在不同工况条件下转向系统性能的影响并进行评价。

履带车动力学模型离心力影响边界探究与模型验证

针对考虑离心力时履带车动力学模型在控制算法应用中计算量过高的问题,理论计算了离心力对模型计算精确度的影响范围,并对动力学模型进行了仿真验证。论文首先理论分析了三种履带车动力学模型,以转向极偏移量为衡量离心力影响程度的指标,基于某履带车结构参数进行了理论计算,确定了可以忽略离心力影响的运动学范围。为验证该范围下滑移滑转模型的有效性,利用CoppeliaSim和Simulink进行了仿真对比,结果表明,在该运动学约束下,滑移滑转模型与履带车适配性较好,对减小履带车模型计算量有重要意义。

多学科协同仿真液压挖掘机动力学研究

通过采集液压挖掘机作业轨迹等参数,基于Altair软件Activate和Motion模块,建立挖掘机机构-结构-液压-控制多学科协同仿真模型,以挖掘机作业轨迹为控制目标,对比分析动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸仿真和试验的受力情况,结果表明:仿真与试验的受力趋势相同,动臂油缸作用力平均偏差为5%、斗杆油缸作用力平均偏差为2%、铲斗油缸作用力平均偏差为2%。研究表明,基于多学科协同仿真的挖掘机模型,可以很好地模拟挖掘机作业时的油缸受力情况,该模型可减少试验次数、降低试验成本,同时为挖掘机结构优化设计提供载荷数据,具有一定的工程意义和价值。

剪叉升降平台设计与多体动力学仿真分析

该文针对变电站检修工作环境设计一款液压驱动的剪叉升降平台,该平台为对称结构,工作平台为U型结构,可同时容纳2人进行检修工作。为通过虚拟样机技术对该升降平台进行结构分析与优化,首先在SolidWorks中建立该升降平台3D模型,并将其转化为Parasolid文件导入多体动力学仿真软件RecurDyn中,在RecurDyn中建立该升降平台动力学模型,进行动力学仿真求解,通过后处理分析获得液压缸推力曲线、剪叉臂及其连接轴受力状况,为后续结构优化提供参考。

箭载浮空器投放过程热力学与动力学仿真分析

基于常规浮空器上升过程的模型,建立箭载浮空器系统充气展开过程的热力学与动力学模型,利用Matlab编程的方式对具体算例进行仿真计算,详细分析了高度、压差、气体温度等随时间变化的特性。探究了投放高度、充气开始时刻降速、充气时长等因素对系统运动过程的影响。结果表明,通过合理控制上述三个变量,可以减小系统充气结束时与目标高度的距离,以减少压差和到位时间,实现充气展开过程的优化。理论模型和仿真程序可为箭载浮空器发放参数的选择提供参考。

基于计算机仿真的功能梯度陶瓷材料刚柔耦合动力学问题研究

针对具有内冷通道且截面尺寸不一致的旋转中心刚体—梯度功能材料(functionally gradient materials, FGM)柔性梁在热环境下的动力学特性进行了较为深入的分析。首先基于横向与纵向的物理变形对非线性耦合变形量进行计算,并分析了在热环境下采取内冷措施时热力耦合的具体影响,从而获取FGM柔性梁在沿厚度方向所形成的温度场。通过计算机仿真分析说明了大范围运动在何种条件下会引起柔性梁的高频振荡及刚柔热耦合反应。

Simulink仿真模型在药物代谢动力学教学改革中的应用

目的 探究Matlab Simulink仿真模型辅助药理学之药物代谢动力学理论部分的启发式、探究式教学方法,加深学生对该部分知识的掌握程度。方法 引入Matlab Simulink技术编写单次、多次给药下的房室模型,建立药代动力学教改方案,让学生探究式地理解什么是房室模型、稳态血药浓度等专有名词,并解决在教学过程中学生对复杂公式难以理解的问题。教改方案以沈阳医学院2020级麻醉医学专业的学生为研究对象,设立对照组(n=30)与试验组(n=30);两组学生均由同一名授课教师授课。试验组在传统教学的基础上将开发的Simulink模块融入课上教学与第二课堂中;采用问卷调查法了解试验组对教改方案的认可度,并比较两组学生主客观题的阶段测验成绩。结果 问卷调查结果显示,试验组所有学生均认为将Simulink引入药代动力学授课有助于理解学习内容并提高自身的科研思维能力;93%的学生认为该方案可提高学习动力;仅有13%的学生认为Simulink的引入占用太多课余时间。试验组客观题得分为(83.0±9.8),高于对照组的(75.3±16.9)分(P<0.05);试验组主观题得分为(12.7±5.4),高于对照组的(6.2±2.9)分(P<0.01)。结论 将Simulink仿真方法融入药理学教学过程可作为一种新的教学方法在本科教学过程中开展研究。

基于多刚体动力学模型的人体行走虚拟仿真

针对人体行走的特点,采用多刚体动力学模型。首先把人体骨架简化为16个刚体;然后通过刚体变分运动方程,构造系统的广义坐标矢量、质量矩阵及广义力矢量;接着对正向动力学分析、逆向动力学分析与静平衡分析,求出外力约束条件结果;最后建立虚拟人体运动控制模型。实验仿真给出步行肌肉力矩、连续帧以及单步行结果,其中踝关节前侧肌肉收缩,可产生较大的后蹬力,上行状态步速降低,躯干角度变化明显,单帧连接点转动的角度大。

木窗双端复合精铣加工机床主轴系统的刚柔耦合动力学建模与仿真

实现木窗的高质量加工,需要研究双端复合精铣加工机床主轴系统的动力学特性,可为其结构优化、减轻振动提供理论依据,使用软件Adams建立主轴系统的简化三维模型,计算铣床加工木窗时的切削力和主轴系统支承轴承刚度,并联合软件Ansys与Adams建立柔性主轴的刚柔耦合模型,对主轴系统进行刚性体模型和刚柔耦合模型的仿真,提取主轴质心、切削力作用点和带轮连接点处的X向、Y向、Z向的振动曲线。仿真结果表明,切削力作用点的X向和Z向振幅最大,且当主轴为柔性体时质心和切削力作用点的振幅要远远小于主轴为刚性时的情况。此研究结果表明,将主轴设为柔性体时的动力学特性更符合实际工作情况,3点的振动曲线为主轴系统的结构优化提供一定的理论依据。

多刚体系统动力学Lagrange模型及计算机仿真

介绍了多刚体系统动力学的Lagrange模型,采用Lagrange乘子法建立多刚体系统动力学的微分和代数方程(DAES),利用Rouge—Kutta法和Gear法进行多刚体系统动力学求解的计算机仿真程序的编写,取得了很好的仿真效果。

江苏省工业用水供需系统动力学模型与工业用水生产要素投入仿真研究

为了研究如何根据工业用水供需变化对工业用水生产要素投入做出适当调整,以促进我国工业用水的优化配置。本文选择具有代表性的江苏省作为研究对象,在选取江苏省工业用水相关数据的基础上,首先使用幂函数描述每万元工业增加值用水量,使用线性函数描述工业增加值,以幂函数与线性函数的乘积拟合工业用水需水量,以柯布-道格拉斯(C-D)函数建立工业用水供水生产函数,然后将需水函数、C-D函数、2种固定资产折旧法与系统动力学方法相结合,进而构建江苏省工业用水供需系统动力学模型,并运用该模型探究江苏省工业用水供需变化与工业用水生产要素投入之间的内在联系;其次将江苏省工业用水供水行业固定资产投资额和劳动力投入量作为调节供水的控制变量,设计了5种生产要素投入组合方案,运用仿真方法研究控制变量的最佳取值组合方案;最后运用敏感性分析检验本文构建的江苏省工业用水供水模型的稳健性。研究结果表明:1)系统动力学(SD)模型具有一定的复杂性,要获得SD模型的满意解,就需要对根据决定系数得到的单变量计算公式进行必要的修正。2)2010—2019年江苏省工业用水需水量持续下降,但从2020年开始又转变为了小幅增长的发展趋势,这是由于江苏省工业增加值用水量的增幅大于该省万元工业增加值用水量的降幅所导致的结果。3)当工业用水需水量下降时,工业用水供水行业可以通过缩减生产要素投入以减少工业用水供水;当工业用水需水量上升时,工业用水供水行业可以通过加大生产要素投入以增加工业用水供水。4)在本文设计的5种生产要素投入组合方案中,经计算分析得知方案3的工业用水供水量与需水量最为接近,为最优方案。对方案3进行敏感性分析后表明,本文构建的工业用水供水模型对参数变化敏感性较低,具有较好的稳健性。

车辆联合动力学模型仿真分析

基于LuGre摩擦理论建立动态轮胎模型,仿真分析轮胎侧偏角和滑移率对轮胎纵向力和侧向力的影响。考虑车辆垂直载荷及转向系统的影响,搭建车辆联合动力学模型,以方向盘转角为输入、以横摆角速度和质心侧偏角为评价指标进行联合仿真分析。结果表明:车辆联合动力学模型能够较好地体现方向盘转向输入时不同路面环境及车速下车辆的动态响应情况,对复杂路面环境的车辆操纵稳定性研究具有一定的参考价值。

IKAROS太阳帆第一阶段展开过程的动力学行为分析

空间结构的在轨展开涉及到复杂的高维强非线性动力学问题,这些动力学问题的建模及仿真技术是航天动力学领域的难题,也是对在轨展开过程施加控制的前提条件。本研究以IKAROS太阳帆在轨第一阶段展开过程为例,基于哈密顿变分原理,建立中心刚体-主动伸长柔性梁耦合动力学模型;采用保结构分析方法,关注动力学系统的局部动力学行为,在恒定转矩驱动和恒定功率驱动两种工况条件下,对IKAROS太阳帆第一阶段展开过程进行仿真;发现两种工况条件下的中心刚体转动角速度演化规律差别显著,恒定转矩做功将导致中心刚体的转动稳定性变差,同时,恒定功率驱动工况下,IKAROS太阳帆第一展开阶段节能效果较好。

无人机折叠翼分步展开机构设计及动力学分析

小型巡飞无人机折叠翼的展开方案对于无人机飞行模式切换具有重要影响。针对无人机折叠翼折叠特点与展开需求,提出同步展开和分步展开2种方案。采用拉格朗日法建立折叠翼展开动力学模型,应用气动力仿真软件计算折叠翼在展开过程中所受空气阻力,得出折叠翼采用不同展开方案时所需驱动力矩,以驱动力矩作为评判标准,选取折叠翼最优展开方案。仿真计算结果表明,折叠翼分步展开方案可在保证展开到位的情况下,以小力矩在短时间内完成展开运动。针对折叠翼分步展开方案设计折叠翼分步展开机构,并进行结构静强度分析,验证结构方案的可行性。

轮-阜机构的动力学模拟

受滚木运输的启发,设计了一种轮-阜复摆互动机构,通过在两个平面上分别构造摆轮和凸台阵列,可实现平面之间的平稳滑动。为了研究滑动中接触面间法向力和切向力的关系,建立了轮-阜机构的系统动力学微分方程,并基于Runge-Kutta方法提出一种迭代算法对之求解,计算摆轮和凸台相互碰撞所产生的滑动阻力。数值仿真结果表明,合理设置轮-阜机构的几何参数,可以减少接触面相互滑动中的能量损耗,从而大幅提高法向载荷和等效切向阻力之间的比值。在理论分析的基础上,制造了相应的实物模型进行实验验证,结果显示该机构可以实现平稳的滑动,且切向驱动力可低于法向载荷的百分之一,从而验证了该机构的可行性。