机车车辆运动稳定性动态检测的时变阻尼比方法

为了研究在途检测车辆运行的动态稳定性问题,在分析机车车辆动力学响应特点的基础上,基于响应信号的非平稳特征提出一种动态检测车辆运动稳定性的时变阻尼比的新方法。该方法的核心是对横向振动加速进行改进经验模式分解,得到信号的基本模式分量。分别对信号的基本模式分量进行归一化希尔伯特变换得到模式分量对应的瞬时频率和瞬时幅值,应用瞬时幅值和瞬时频率计算该模式下信号的时变阻尼比。由时变阻尼比的正负来判断车辆的运行稳定性,正的时变阻尼比表明车辆运行稳定,零或负时频阻尼比表明车辆运行失稳,负的时频阻尼比的绝对值大小表明了车辆失稳的严重程度。通过仿真算例和线路实测信号对该方法进行理论和试验验证,结果表明该方法能够从响应信号中准确、有效地捕捉系统稳定性的动态时变特征,为机车车辆运动稳定性的在途监测提供有效方法。

时变阻尼系数的等温可压缩欧拉方程组光滑解的爆破研究

可压缩欧拉方程在物理科学和工程技术等领域有着广泛的应用,它可以用来描述很多出现于流体力学的物理现象,例如:浅水波模型、激波的产生、球对称的多维气体动力学模型等.由于可压缩欧拉方程在物理学中的重要性和在数学中带给人们的挑战性,使得可压缩欧拉方程(组)的研究,成为了非线性偏微分方程(组)中的一个研究热点,引起了许多学者的广泛关注.本文主要研究等温可压缩Euler方程组经典解在有限时间内的爆破问题,并给出了经典解在有限时间内产生激波的充分条件.同时,本文还得到了任何经典解的密度随时间变化的下界估计.值得指出的是:这里保证古典解爆破的条件只与初始数据在某处的取值及导数值有关,与初值在整个空间的分布情况并没有关系.

基于小波变换的时变及典型非线性振动系统识别

用Morlet小波变换方法对时变振动系统和典型非线性振动系统进行参数识别。首先,通过Morlet小波变换提取振动响应的小波脊线,从而获得瞬时频率和瞬时幅值,然后,通过最小二乘曲线拟合即可估计系统的非线性阻尼和刚度系数。分别以时变阻尼自由振动系统、达芬有阻尼非线性简谐振动系统和范德波尔非线性自由振动系统为例子来说明小波变换方法对识别时变振动系统和非线性振动系统的有效性。

阻尼变化对脱冰冲击下输电线路动态特性影响

在初始脱冰冲击下,发生振动的输电线路不仅质量和刚度会随时间变化,而且阻尼也呈现出时变特性,导致系统的动态响应更加复杂,以往对此鲜有研究。通过考虑诱发脱冰效应,给出输电线路系统动力学方程,采用用户自定义"单元生死"子程序实现对系统时变特性的有限元模拟;采用瑞利阻尼模型,系统地研究阻尼率、阻尼取值方式和阻尼矩阵更新方式变化对发生自然脱冰的输电线路动态特性的影响。结果表明,阻尼率和阻尼取值方式变化对系统动态特性的影响明显,阻尼矩阵更新方式对其影响较小;考虑诱发脱冰效应和阻尼的时变特性后,输电线路脱冰振动的幅度显著增大,以往的模拟方法低估脱冰跳跃造成的危害,存在安全隐患,采用所提方法有助于保证输电线路安全。

基于分段间隙函数的螺旋锥齿轮时变啮合参数分析

刚度和阻尼等啮合参数是螺旋锥齿轮非线性振动的主要影响因素。考虑啮合刚度和啮合阻尼的时变性,采用二次谐波形式展开,建立了螺旋锥齿轮副振动平衡方程。基于不同啮合状态下间隙函数的变化,研究了啮合刚度及啮合阻尼在三种啮合状态下对螺旋锥齿轮副啮合特性的影响规律。采用Matlab进行分析,给出了平均啮合阻尼、谐波啮合阻尼、主谐波啮合刚度和次谐波啮合刚度对啮合点振动位移的影响曲线。结果表明增大平均啮合阻尼和降低主谐波啮合刚度会降低振动位移峰值,提高齿轮传动平稳性。

三相永磁同步电机的转动惯量和阻尼系数的辨识

在某些工况下,电机的负载转动惯量将是时变的,为了能随着负载转动惯量、阻尼系数的变化同步地调节PI参数从而提高三相永磁同步电机的控制性能,需要在线的估计系统的转动惯量和阻尼系数。文章提出了一种用最小二乘法实现的在线的转动惯量以及阻尼系数的辨识方法,并在Simulink中进行了仿真验证。

面向多性能目标的广义肘节机构优化设计方法及减震应用

传统肘节机构需要占用较大使用空间,且目前关于其时变位移放大能力的理论分析并不完备。针对以上的不足,提出广义肘节机构,其占用空间小且布置灵活,传统肘节机构仅为其特例。以广义肘节机构位移增量放大系数变化规律为基础,给出比较广义肘节位移放大能力的标准与简化参数,提出以合理确定肘节侧移量限值为前提的最大化广义肘节机构位移放大能力的几何参数优化方法。阐明广义肘节机构位移放大能力与耗能之间的关系,提出计算广义肘节减震方案附加等效阻尼比的方法,进而结合时变阻尼比与肘节几何优化方法提出面向多级性能设防目标的广义肘节机构减震方案设计方法。通过算例分析验证该设计方法的有效性和可行性。

基于行人动力学模型的人-桥竖向动力相互作用

基于行人动力学模型,研究了人-桥竖向动力相互作用。行人动力学模型采用以行人步频和体重表示的刚度-质量-阻尼(SMD)模型,人行桥假定为Euler-Bernoulli梁模型,建立人-桥竖向动力相互作用控制方程。采用状态空间法进行非比例阻尼系统瞬时模态的求解,得到系统的时变频率和阻尼比;利用变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法求解时变控制方程,对比分析考虑人-桥竖向动力相互作用和只在人行荷载作用下人行桥的动力响应。结果表明:考虑人-桥动力相互作用,人行桥自振频率略有降低,阻尼有显著增大;当行人以人行桥的频率行走时,考虑人-桥竖向动力相互作用结构的动力响应比不考虑人-桥相互作用显著降低。

时变速度和阻尼激励下地铁齿轮传动系统的动力学响应分析

为探究地铁不同车速阻尼对传动系统非线性动力学响应的影响,建立地铁斜齿轮弯-扭-轴动力学模型,模型考虑了齿轮副啮合过程中产生的时变啮合刚度、啮合误差以及间隙非线性等系统参数,以及地铁运行工况下的外部参数。通过对六自由度系统微分方程的无量刚处理以及方程归一化,运用变步长四阶Runge-Kutta数值积分法对齿轮动力学模型进行数值分析,获得齿轮系统动态响应状态图。借助时间历程图、相平面图、庞加莱截面图和分岔图等系统状态判定标准,定性分析系统激励频率、啮合阻尼比变化下系统周期运动、拟周期运动、分岔和混沌运动等的演化历程。结果表明,当地铁高速运转、啮合阻尼比大时斜齿轮传动系统运动稳定。最后通过实验验证了其正确性。

引线键合过程的动力学建模

以键合点对换能系统的相互作用为考虑的出发点,建立了有时变阻尼项的动力学模型来反映键合过程。通过Matlab数值仿真研究此模型的特性,并与实测数据对照,发现模型中加载项和粘性项的变化,可对应实际键合的特定阶段,由此证实该模型能够较合理地解释键合过程的强度形成规律,同时有助于对键合机理的研究和对工艺的监测与优化。

基于时变因素影响的弧齿锥齿轮副间隙动力学研究

基于时变啮合阻尼、时变啮合刚度和静态传递误差的考虑,建立了含间隙的弧齿锥齿轮副扭转动力学模型,并采用Runge-Kutta法求解,主要分析时变啮合阻尼和齿侧间隙对系统响应的影响。计算结果表明,系统的非线性振动特性受时变啮合阻尼和间隙的影响较明显。随着阻尼系数和间隙的改变,系统振幅在一定范围内会产生较明显的波动,而且还会出现周期、拟周期和混沌运动以及分岔和跳跃现象等非线性特性。

基于双足步行模型和反馈机制的人体-结构相互作用

基于生物动力学中的双足步行模型研究人体-结构相互作用,采用Lagrange方程推导人体-结构相互作用系统的运动方程。提出时变阻尼假定,使支撑脚刚接触地面时人体产生的地面反力为零。通过施加水平控制力的反馈机制保持行走中的步态稳定。采用自编Matlab程序进行数值分析,将基于双足模型的两座人行天桥的人体-结构相互作用计算结果与基于时域的外激励模型的计算结果进行对比。研究结果表明,对于柔度较大的人行天桥,人体-结构相互作用较大,每一步的人体动力响应有所不同,步行中产生的桥面反力也随着行人向跨中移动而逐渐增大,需要施加更大的水平控制力来保持步态稳定。