考虑激励幅值慢变的卷绕头转子系统动力学建模

卷绕头转子系统结构之间的耦合振动和时频变激励使振动问题十分复杂,为了更准确地研究其动力学特性,根据转子动力学理论,使用有限元方法建立了考虑多盘质量慢变的卷绕头非线性转子系统整机动力学模型,运用Newmark-β数值积分方法对其动力学特性求解,得到仅存在初始不平衡量以及卷装不良带来的激励频率、幅值慢变下的非线性动力学行为。通过分析轴心轨迹、时域波形和幅频特性曲线等结果,发现卷绕头转子系统对因卷装不良引起的激励幅值慢变较为敏感,出现新的频率成分。进一步对比分析了不同节点处的振动频谱,其结果可为卷绕头转子系统动力学设计和故障识别提供一定理论支持。

不同激励幅值下液态甲烷贮箱增压过程压力波动特性研究

通过动网格模型与VOF模型的耦合,建立了晃动激励工况下液态甲烷贮箱增压排放过程三维计算模型。针对一直径为1.0 m,筒段长度为2.0 m的液态甲烷贮箱,研究了不同激励幅值下贮箱气枕压力变化特性,并对环形防晃板的控压性能进行评估。结果表明:对于激励幅值为0.020 m和0.025 m的工况,液面未出现破碎现象,气枕压降曲线较为平稳。添加防晃板后,液面发生破碎,气枕压降曲线产生明显波动。当激励幅值达到0.030 m和0.035 m时,液面发生破碎,气枕能量占比显著降低,气枕压力出现大幅下降。防晃板的添加可有效减缓气枕压力的下降。

质量及激励幅值突变转子系统动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有质量及激励幅值突变特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程。通过解析方法得到了参数同步突变后的转子系统振动解析表达式,并分析了突变前后稳态振幅之间的关系及突变对轴心最大位移的影响,定义了参数突变后的暂态过程时间而且确定了碰摩参数区域。结论表明,质量及激励幅值突变会导致转子系统振动幅度增大,柔性转子系统在这两个参数突增的情况下发生碰摩的可能性较大,暂态过程时间随着参数突变比的增大而增大,碰摩参数区域面积随着质量偏心距的增大而快速增加等。

激励幅值突变转子系统的动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有突变激励幅值特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程。通过解析方法得到了激励幅值突变后的转子系统振动解析表达式,并分析了激励幅值突变前后稳态振幅之间的关系及激励幅值突变对轴心最大位移的影响,定义了激励幅值突变后的暂态过程时间而且确定了碰摩参数区域。结论表明,激励幅值突变的转子会导致转子系统振动幅度增大,柔性转子系统在激励幅值突增的情况下发生碰摩故障的可能性较大,暂态过程时间与系统阻尼、刚度突变时的轴心位置及系统工作频率有关,碰摩参数区域随着激励幅值突增幅度及质量偏心距的增大而增加等。

不同幅值激励的复合材料板时间反转损伤识别方法

复合材料结构受到冲击时会产生基体开裂、层脱等损伤,通常情况下损伤界面保持闭合接触。小幅值激励下应力波产生的应变极小,损伤界面仍处于闭合的线性状态,时间反转重构信号不能表明损伤的存在与否。针对该问题,采用不同幅值激励的时间反转方法进行损伤检测与识别,利用时间反转重构信号与激励信号的相关系数构造了损伤指数,开展了基于压电作动/传感阵列的复合材料板损伤识别与定位的实验研究。实验结果表明:小幅值激励下作动-传感的完整路径和损伤路径上的时间反转重构信号与原始激励信号相似程度均很高,不能表征结构中的损伤;而增大激励幅值至某一阈值后,损伤路径上的损伤指数明显增大,而完整路径上的损伤指数变化不明显;利用该方法准确地识别与定位了板中损伤。

激励力幅值对非线性能量阱系统全局分岔特性的影响研究

本文在质量比为小参数条件下,研究了简谐激励力幅值变化对非线性能量阱系统全局分岔特性的影响。首先,建立了简谐激励力作用下单自由度非线性能量阱吸振系统动力学模型,并运用复变量平均法推导了系统1:1:1主共振响应的慢变方程;然后通过多尺度法分别在慢变与快变两个时间尺度上研究了对系统慢不变流形以及全局分岔特性;最后,结合相轨迹法仿真了系统平衡点个数和吸引子类型随激励力幅值的演变过程。研究结果表明:非线性能量阱阻尼比小于1/√3时,系统才会存在跳跃现象;随着激励力幅值的增加,系统可能出现周期吸引子与折奇点两类平衡点共存、亚临界分岔、Hopf分岔等复杂的非线性动力学行为,系统相轨迹也会发生明显的改变。

水下振动台竖向动水附加质量特征与机理试验研究

工程结构与水体耦合抗震研究需求越来越大,推动了水下振动台的建设与发展,水下振动台竖向动水附加质量及特征直接影响其设计和自身性能。本文通过试验方法,共设计135个工况,台面负载20 t惯性质量块,分别考虑不同激励量级、不同频率、不同水深,研究水下振动台竖向动水附加质量特征,并试探从机理层面进行解释。试验结果表明:激励量级与动水附加质量之间相关性较为复杂,不同频率之间存在分组现象,水深比(水深/台面直径)可作为水下振动台设计重要参数,不同水下振动台动水附加质量最小值频率拐点不同。试验研究为水下振动台设计以及模型试验可靠性等提供参考。

非线性三角恋模型及其在高斯白噪声激励下的基本动力学特征

研究了非线性三角恋模型在某些特定参数下的一些基本动力学特征,包括对称性、耗散性、不动点(平衡),混沌行为和混沌吸引子.由于心理系统具有高度的复杂性和不确定性,本文用标准高斯白噪声刻画随机因素,构建了随机激励下的爱情模型,并研究了新模型的随机动力学行为,得到了不同激励幅值下系统的响应结果.

有界噪声参激下Duffing振子混沌运动的数值方法

研究了有界噪声参激下Duffing振子出现混沌运动的可能性.用数值方法计算了该系统的最大Lyapunov指数,由最大Lyapunov指数为零,给出了出现混沌的临界激励幅值,发现在噪声强度大于一定值后,临界幅值均随噪声强度的增大而增大.

激励电流对CoFeSiB非晶带GMI效应的影响

利用脉冲电流对Co基非晶带进行退火处理,研究了激励电流频率和幅值对非晶带巨磁阻抗(GMI)效应的影响。结果表明:该非晶带的特征频率为1.4MHz,磁场灵敏度Q在约1MHz下达到最大值1.46%/(A·m–1)。激励电流幅值增加,可以提高GMI变化率的最大值(ZGMI)max,磁场灵敏度却在激励电流幅值为7mA左右时达到最大值2.13%/(A·m–1)。

一类半主动控制非线性系统的动力学分析

对一类采用半主动控制的非线性系统进行了解析研究。利用平均法得到了该系统在主共振情况下的一阶近似解,并通过奇异性理论在系统的激励幅值和频率调谐量构成的参数空间中对分岔模式进行了分类,表明系统的响应为双翼尖点分岔的普适开折。研究结果证明,该方法不但可以分析半主动控制系统的动力响应,还可以得到该系统的各种分岔行为,从而可用于这一类半主动控制非线性系统的动态分析和控制。

水-振动台相互作用竖向动力试验研究

水下振动台在设计制造过程中,需要考虑水与振动台间的动力相互作用,其产生的动水附加质量对振动台台面尺寸、台面形状、作动器能力、振动台控制方法的确定有重要影响。鉴于现有流固耦合作用相关理论不能用于水-振动台相互作用,本文通过试验方法,研究动水附加质量随振动台激励幅值、激励频率、水深的变化规律。试验结果表明,动水附加质量在水深较小时随着激励幅值的增大而减小,水深较大时随着幅值的增大先减小后增大;动水附加质量随激励频率的增大而减小,随水深的增大先增大后减小。通过公式拟合,建立水-振动台相互作用产生的动水附加质量的经验公式,为水下振动台系统优化设计提供依据。

水下振动台水体振动特性试验研究

水下振动台丰富和拓展了振动台在工程结构抗震研究领域应用场景,但由于其局部振动、防水布扰动等因素,振动水体会发生畸变或失真,造成试验偏差。本文通过试验方法,共设计252个工况,分别考虑不同激励幅值、方向、频率、水深,研究台面范围及台面中心至水池边界水体振动特性。试验结果表明:防水装置对水体扰动影响主要体现在水平方向;垂直向正弦波激励时,低频(≤1 Hz)区间,水体振动呈“倒扣铁锅”形状,随频率增加(≥3 Hz),呈多波峰特性,频率越高波峰数越多,众多波峰随着激励幅值的增大会逐渐进行叠加放大,当超过阈值时,会产生坍塌现象;随水深增加,水体振动波峰存在下降趋势。试验研究为水下振动台设计及模型试验结果的可靠性评价等提供参考。

斜拉桥拉索参数振动的研究

为探讨桥面激励对斜拉索非线性的影响,研究了斜拉桥中拉索的参数振动,得出了拉索与全桥振动的频率匹配关系,并指出了抑制拉索参数振动的有效措施。结果表明,增大阻尼比并不能有效地抑制拉索的参数振动,但当阻尼比大于某一值时,拉索将不会发生参数振动;激励幅值越大,拉索发生参数振动时瞬态振幅和稳态振幅也越大,当激励幅值小于某一值时,拉索不会发生参数振动;为了抑制拉索的参数振动,可以通过拉索的阻尼比及拉索的激励幅值来综合控制。

基于线圈磁耦合模型的无线充电仿真研究

飞行器电气系统"无缆化"是目前研究的热点关键技术之一.本文基于无线传感器网络系统,建立了磁耦合无线能量传输模型和简化电路图,并结合实际工程需要,利用有限元法和控制变量法对磁耦合模型进行仿真分析,详细探讨了磁耦合无线电能传输中的各模型参数对传输功率的影响.最后,在需求传输功率的要求下,对耦合无线能量传输模型中的传输距离、谐振频率和不同激励幅值等参数进行了对比分析和参数优选.本工作针对磁耦合模型的应用研究展开了深入分析,能够为后续工程应用中设计满足需求的磁耦合无线电能传输系统提供一定的借鉴意义.

螺旋弹簧中高频动态特性及影响因素研究

为研究等截面圆柱形螺旋钢制弹簧在中高频激励下的垂向动态传递特性,建立弹簧离散模型,通过有限元计算,绘制垂向动刚度随激励频率变化曲线。分别对双卷并联弹簧组及弹簧、橡胶垫串联系统进行仿真分析。依次改变预压缩量、激励幅值及弹簧和橡胶材料的阻尼比,探究影响垂向传递特性的因素。结果表明:随着激励频率的增加,螺旋弹簧垂向动刚度在共振频率附近出现谷值,在共振频率之后的某一频率区间内出现峰值,总体呈现波动上升的趋势;预压缩量及激励幅值的大小对弹簧的模态和传递特性没有显著影响;提高材料的阻尼比以及在弹簧端部串联橡胶垫,均可以有效降低垂向动刚度的放大倍数,减小波动范围。

采用柱形极板的电容式油液检测传感器

液压油中混有的水滴和气泡会加速油液的氧化变质,导致液压系统出现故障。为此设计了一种基于柱形极板电容器的电容式微流控油液检测传感器,并在所搭建的检测系统上进行了相关实验。实验结果表明,随着激励电压幅值在0.5~2 V区间递增,所测得的信号幅值以及信号本底噪声都逐渐降低,经计算发现激励电压幅值为2 V时的检测信号具有更高的信噪比,因此选用2 V的激励电压幅值可以提高传感器检测精度。该传感器在实验室中有效实现了液压油中50μm水滴和110μm气泡的区分检测。该研究对液压油中的水和气泡的快速检测提供了技术支持。

冷轧机主传动系统组合谐波动力学特性

针对冷轧机主传动系统运行时的失稳振动现象,建立了主传动系统扭振模型。综合考虑系统阻尼及刚度,应用多尺度法求解冷轧机主传动系统在组合谐波作用下的动力学特性方程。采用数值方法,通过幅频响应曲线、相平面图和系统振动分岔图等研究外扰激励幅值、系统阻尼和系统刚度对冷轧机主传动系统的影响。仿真结果表明:系统阻尼、系统刚度和外扰激励幅值的变化会对冷轧机主传动系统的幅值、共振区域以及脊骨线位置产生影响。系统状态也会随着系统参数的变化呈现出不同的周期性运动规律,产生失稳分岔和混沌现象。研究为冷轧机主传动系统的设计提供了参数域选择与理论指导。