多分辨率模型系中的一致性问题研究

在多分辨率建模中,保证不同分辨率模型之间的一致性是多分辨率建模的重要任务之一。首先提出了多分辨率模型系的概念和多分辨率模型系中模型间一致性的概念。在此基础上从仿真分析层、I/O层、状态层和结构层等四个不同层次上研究了不同分辨率模型之间的联系,给出了不同层次上模型之间一致度的计算公式。

作战模拟多分辨率模型系评估方法研究

多分辨率建模(MRM)技术是大型交互分布式作战模拟训练系统的关键技术之一,提出了对采用MRM方法建立的多分辨率模型系(MF)的量化评估方法。首先提出了MF的概念,分析了它所要达到的目标;接着提出了评估MF的两个主要指标:MF分辨度、MF一致度,建立了评估模型;最后,引进了四个概念来计算MF分辨度,引进了三个概念来计算MF一致度。

汽轮发电机组简单轴系模型扭转刚度的简易计算

研究汽轮发电机组扭振问题及次同步谐振/振荡时需使用“简单多质量块-弹簧”模型,其中扭转刚度的准确性十分重要。在已知转动惯量、固有模态频率的前提下,提出一种扭转刚度的简易计算方法,该方法根据已有资料给出扭振振型矩阵的估计值,利用模态向量的正交性求解模态扭转刚度矩阵估计值,反算出扭转刚度;考虑计算结果可能存在偏差,再采用牛顿-拉夫逊方法进行修正。给出沙角C厂1号机组的算例,解决了该机组因为缺失扭转刚度数据导致扭振问题不能详细分析、扭振保护设备不能投运的问题。所提方法计算量小、易于实现,也可以用于扭振保护在实测模态频率之后对轴系模型参数的修正。

并联结构轴系回转误差建模及装配优化

为提高光电经纬仪等二维转台的轴系运动精度,本文基于雅可比旋量理论建立了一种可考虑零件结构误差及其耦合放大效应的数学模型。针对“一端固定、一端游动”的轴系结构,提出了局部并联结构的分析方法。通过数值仿真分析,获得了各零件结构误差对轴系运动精度的影响以及最优的轴系装配方案。光学口径为650 mm的光电经纬仪的装调结果表明:装配优化后的轴系运动精度较优化前提高了32.1%。所构造的轴系运动精度模型及优化方法为指导光电经纬仪等二维转台的轴系装调以及公差设计提供了一定的理论根据。

电力系统次同步振荡轴系模型研究

针对某国产300MW汽轮机轴系,用ANSYS建立其有限元模型并进行模态分析求解自然扭振频率;通过连续轴系的离散化,建立其多段集中质量模型;并在此基础上,通过K/M比值灵敏度法建立其简单集中质量模型。运用特征值分析法求解出两种集中质量模型的自然扭振频率。分析了该汽轮机发生次同步振荡的可能性。通过自然扭振频率,比较了这三种轴系模型的准确性。结果表明175段模型(多段集中质量模型)计算量小、在仿真中较易实现,具有较高的实用价值。

改进的双馈风力发电系统小干扰模型

基于双馈风力发电机转子运动方程,对双馈风力发电机组接入无穷大系统引发的负阻尼型低频振荡进行机理分析,寻找产生负阻尼的系统运行条件,以及影响系统阻尼的各个运行参数。基于李亚普诺夫原理,建立了改进的双馈风力发电机组小干扰稳定性模型,相比传统的双馈风力发电机组小干扰稳定性模型。该模型将风机的机械特性、轴系传动特性、发电机电磁特性以及定、转子侧的控制特性全部反映到风机的状态方程里,可以更加准确地反映风机接入系统后的振荡模态。仿真结果验证了上述模型的有效性,并对比了双馈风电机组处于不同运行模式不同控制方法下的系统模态。

风力发电系统机械传动机构动态模型研究

针对基于双馈感应发电机的变速风力发电机组轴系的特点,用等效集中质量法和动力学方程建立了机械传动机构动态的轴系模型,弥补了现有各种模型过于简化的不足。针对机械传动机构的动态模型,分别考虑了风机、发电机惯量及其传动轴系的阻尼系数与刚度系数对风力发电系统的瞬态性能影响,求出了机械传动机构动态轴系模型的自然振荡频率及其阻尼系数的解析表达式。仿真结果验证了理论分析的正确性,最后利用实验室所建风力发电地面模拟实验平台,基于可变惯量风机模拟器,改变不同的风机惯量值,验证了风机惯量对系统瞬态性能的影响,实验结果有力地支持了理论分析与仿真结果。

前向式混合动力汽车模型中传动系建模与仿真

根据传动系中两个非线性环节———离合器和变速器的状态 ,在Matlab/Simulink和Matlab/Stateflow平台上建立了包含四种状态的传动系模型 ,并以加速踏板行程和制动踏板行程为输入量对传动系模型进行了仿真计算。仿真结果表明 ,该模型既可以保持内燃机转速、电机转速和车速的连续变化 ,又可以模拟出离合器和变速器的动作 。

用于机电耦合研究的汽轮发电机轴系模型

对汽轮发电机轴系在机电耦合研究中的数学模型进行了较细致的研究，内容包括：轮系模型的建立、轴系模型的降阶和轴系阻尼的表示方法。该数学模型在机电耦合研究中具有较高的实用价值。

磁流变阻尼器受控框架结构的空间杆系计算模型

为了分析加入磁流变阻尼器(MRD)框架结构的多维减震性能和扭转振动特性,基于杆系模型建立了MRD受控框架结构的空间杆系计算模型。以十层钢筋混凝土(RC)框架结构为例,采用Matlab软件开发了无控和MRD受控RC框架结构的空间杆系计算模型程序,在地震荷载作用下分别进行了动力时程分析,对未控和有控下框架典型节点X、Y、Z向的位移、加速度时程响应和结构的空间扭转振动响应进行了对比。结果表明,MRD可有效减小RC框架结构的多维位移和加速度时程响应,若阻尼器位置设置不当,将会增大结构的扭转振动响应。结果验证了MRD受控框架结构的空间杆系计算模型及其Matlab程序的正确性和有效性。

混凝土单轴应力—应变关系的平行杆系模型

从断裂力学角度对混凝土在单轴受压时的破损机理和软化特性进行了分析,指出劈裂裂纹面的失稳弯折是其主要原因.建立了一种平行杆系模型用以描述上述机制,并据此提出了损伤指标.针对几种普通强度等级的素混凝土和相应的约束混凝土确定了平行杆系模型的具体参数,并对比分析了不同混凝土的杆系分布特征及产生机理.

基于杆系模型的磁流变阻尼结构弹塑性动力反应分析

磁流变阻尼器(MRD)是一种性能优越的半主动控制装置。首先推导了设置有MRD框架结构中MRD的位置矩阵,然后将框架结构简化为杆系模型,用MATLAB编制了加入MRD的框架结构的弹塑性动力时程分析程序,分别计算并对比了框架结构在未控和有控下各层的位移、加速度响应和各杆端塑性铰分布情况。结果表明,设置MRD的框架结构各层位移和加速度响应显著减小,其中位移的减震效果优于加速度的减震效果,同时杆件屈服数量相应减少。

基于六自由度传动系模型的自动变速器起步仿真

研究了装备电控机械式自动变速器车辆的起步过程。基于实车传动系各主要部件的惯量、刚度、阻尼等扭振参数,建立了六自由度车辆传动系动力学模型,在考虑变摩擦因数和干式离合器从动盘波形弹簧非线性压缩特性的条件下,根据加速踏板开度分别控制节气门开度变化率和离合器压盘接合行程量及接合速度,维持发动机恒转速起步。通过仿真,验证了该起步控制方法的可行性,得到了考虑传动系扭振因素的起步过程离合器传递转矩与冲击度,仿真结果更加接近于实际情况。

基于三变量无单元法的杆系模型动力计算

无单元法无需网格划分,可避免结构震动开裂或产生大变形而不断更新网格所导致的计算复杂。本文基于移动最小二乘法建立考虑水平位移、竖向位移和转角的三变量无单元插值函数。局部坐标系下利用三变量插值函数形成节点质量矩阵和刚度矩阵,并经坐标转换集成整体坐标系下的质量和刚度矩阵,进而进行杆系模型动力特性的计算和无单元法离散动力方程的求解,获得地震响应。分析了影响半径scale乘子对权函数、插值函数及二者导数的影响。研究表明,当scale发生变化时,虽然对权函数影响不大,但权函数导数的绝对值随着scale的增大而逐渐减小,这种改变进而影响了插值函数的数值。当scale发生微小变化时,对轴向变形分量的插值函数及导数影响较小,但将使横向变形及转角产生较大变化。经试算,建议三变量无单元法动力计算中scale乘子取3.0~4.0。最后,将本文方法应用于框架杆系模型简谐荷载、地震动作用下的位移响应计算,经与理论解和有限元解比较,验证了三变量无单元法应用于杆系模型的正确性,表明了参数设置的合理性。

基于杆系模型的钢板外包式伸臂桁架-核心筒剪力墙节点设计方法研究

伸臂桁架在高层、超高层建筑中应用广泛,其中伸臂桁架与核心筒剪力墙连接节点至关重要。本文对一种新型的钢板外包式伸臂桁架与核心筒剪力墙节点进行非线性数值模拟,对有限元模型与实际结构的相似性进行了分析,重点研究了节点外包钢板和端柱的受力机理,提炼出关键参数和设计原则,随后建立了相应的计算公式,最后对杆系计算模型进行了修正并提出完整的节点设计流程。分析结果表明,本文简化的有限元分析模型合理,可以反映真实结构中节点的受力情况。外包钢板的轴力衰减速率是确定外包钢板长度的关键参数,随混凝土强度、轴力增加和外包钢板高度的降低,轴力衰减速率均有明显增加。端柱外包钢板的应力水平以及连梁轴力分担比例和节点水平位移随端柱高度的收敛性可以作为确定端柱高度的原则,随端柱长度和水平荷载的增加,端柱高度均有明显增加。通过与精细有限元模型结果进行对比,证明修正后的杆系计算模型简便易行且具有较高精度。本文研究为这种新型伸臂桁架-核心筒剪力墙节点在工程中的应用提供了完整的设计方法。

承受移动均布二系悬挂模型的磁浮三跨连续梁振动分析

考虑磁浮列车与轨道梁之间的主动控制电磁力的作用,车辆简化为移动均布二系悬挂模型,建立了磁浮车辆/轨道梁耦合振动分析模型,对磁浮列车在三跨连续梁上通过时轨道梁的振动反应进行了数值仿真。研究了车辆长度、车速、轨道梁刚度和跨度比等参数对轨道梁动力特性的影响,分析了参数f1/(v/l)与轨道梁动力反应的关系。建议轨道梁动力设计中以控制轨道梁的冲击系数和振动加速度为主,所得结论可为高速磁浮轨道梁设计提供理论依据。

变系数模型中的逐元B-Spline估计法

给出了一种用于估计变系数模型中未知函数的逐元B-Spline方法,建立了估计量的局部渐近偏差,方差和渐近正态分布,开发了一种快速选择估计量窗宽的方法,通过Monte Carlo模拟研究了估计量的有限样本性质.

巨型框架多功能减振结构动力分析主框架刚度矩阵的杆系-层模型

针对巨型框架多功能减振结构动力分析的主框架刚度矩阵,提出了便于应用的杆系-层模型,并对该模型进行了适当的简化。该模型计算较简单,是一种计算主框架刚度矩阵的实用方法。

橡胶垫震结构杆系—层模型地震反应分析

本文采用高层建筑的杆系－层模型动力分析方法，用改进后的ＨＢＴＡ程序对我国首栋橡胶垫减震结构进行了弹塑性动力时程分析。该程序能够计算结构在双向地震波作用下的反应，并考虑了各楼层的扭转耦合效应，可求解结构每层及每根梁柱构件的内力、变形反应里程，为结构设计提供了可靠依据。

基于模型跟踪的广义非线性控制系统设计方法

在广义非线性控制模型基础上,将控制对象设定为线性部分和非线性部分,提出了一种模型跟踪控制方法。证明了当非线性部分满足给定范数条件、传递函数正实时,系统内部完全有界。仿真结果验证了设计法的有效性。