平流层飞艇高度方向稳态运动建模与特性分析

平流层飞艇高度方向稳态运动的特性和规律是飞艇运行高度预测和控制、内环境控制和系统设计等研究工作的重要基础之一,为全面阐明该特性与规律,建立了平流层飞艇在高度方向上的运动数学模型,计算得到了在高度方向稳态运动条件下艇内温度、压力与飞艇运行高度之间的关系,并对平流层飞艇在高度方向运动的稳态特性进行了详细分析。最后,分析结论提出了实现平流层飞艇在高度方向稳定安全运行需要满足的技术要求。

潜水一维非稳态运动的解析理论及应用

讨论了潜水一维非稳态运动Boussinesq方程的对称性,并采用Lie群变换,就某些边界条件求出了其解析解,以便与线性化近似理论作比较;在此基础上,分析了Boussinesq方程线性化所引起的误差问题,并得到了特定条件下严格的零误差线性化方法。最后,通过算例的分析对比,提出了在线性化时应该遵循的一些原则。

轮胎稳态运动学与六分力预报Ⅰ:理论与方法

提出一种新的轮胎运动学描述和六分力预报理论。滚动接触是汽车轮胎力学、轮轨动力学的核心问题,由于涉及刚体转动与有限变形,滚动接触运动学与动力学的描述与求解非常困难。用拉格朗日—欧拉混合描述法分析大变形滚动接触结构的速度场、加速度场和接触变形。以车轮定位角为卡尔丹角,用拉格朗日描述,得到了包含刚体转动和弹性变形的轮胎速度场。而接触区域的变形和受力用欧拉描述,通过欧拉网格和拉格朗日网格的信息传递,完成滚动结构动力学分析。所提出的理论可以退化到Fiala模型,并可以从理论上解释子午线轮胎的伪侧偏和伪侧倾现象。基于所建立的运动学理论和非线性有限元,建立轮胎六分力预报方法。针对某轿车子午线轮胎,分析轮胎接地面滑移速度、接地面积、接地压力、侧向剪力分布等随着侧偏角的变化规律,并研究该轮胎侧偏力和回正力矩随着胎面刚度和摩擦因数的参数敏感性。结果表明轮胎侧偏刚度和回正刚度主要受结构刚度控制,而峰值侧偏力和峰值回正力矩主要受摩擦因数控制。将利用所建立的方法和试验,探讨带束层结构对大规格子午线轮胎侧偏特性的影响规律,进一步验证所提出的理论和方法的正确性。所提出的理论和方法开辟了直接从轮胎设计预报轮胎六分力的新途径。

水下滑翔机的稳态运动速度分析

本文基于水下滑翔机的动力学模型,开展稳态运动仿真,并给出直线稳态运动和螺旋稳态运动中的运动速度统一描述方法。通过与已有结果的对比,验证本文仿真方法的正确性。通过改变单一控制输入参数,揭示了水下滑翔机各运动速度分量与滑块纵向位置、滑块转角和净浮力之间的变化规律。结果表明:滑翔机线速度在上浮和下潜运动中变化趋势相似,而转向速度在上浮和下潜运动中变化趋势存在明显差异;相比于下潜运动,滑翔机在上浮运动中易于获得更大的转向速度。

稳态运动视觉诱发电位的诱发及在脑机接口中的应用进展

基于稳态运动视觉诱发电位(SSMVEP)的脑机接口(BCI)能够减少使用者的视觉疲劳,但其信号强度和系统性能仍不能代替基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的BCI。本文对提高SSMVEP信噪比的两种思路以及SSMVEP在BCI中的应用进行了综述。首先归纳和总结了影响SSMVEP诱导和性能的3个主要因素,即运动视觉刺激方式、运动视觉刺激参数和SSMVEP的信号处理方法;然后介绍了SSMVEP在医疗、娱乐等领域的应用;最后提出了目前使用SSMVEPBCI的限制以及未来发展方向。

非线性共振系统稳态运动方程组的约化

非线性共振系统稳态运动方程组是含有三角函数且未知量为模态振幅和共振相位的超越代数方程组 ,并且三角函数前的系数具有对等性 .利用三角关系 sin2 α+cos2 α=1 ,可将非线性共振系统稳态运动方程组约化 。

基于近似模型的海底光缆稳态运动仿真研究

针对海底光缆敷设过程中的稳态运动问题,采用试验设计法分析各参数对张力的影响程度,并通过近似模型法拟合。首先,建立海底光缆敷设过程中的稳态模型,确定影响张力大小的关键参数及取值范围;其次,进行皮尔逊相关系数分析,确定各参数影响比重;最后,拟合试验数据构建近似模型,通过NSGA-II进行寻优得到Pareto解集。结果表明:多项式响应面法具有良好的拟合程度,能够代替复杂数学模型实现对海底光缆敷设过程中张力大小的计算;定余量敷缆时张力随船速的增加而略有减小,敷设余量越大张力越小。

水下超空泡航行体的多稳态运动

超空泡技术可以大幅提高水下航行体的速度,但在实验中往往受入水状态的影响而运动失稳,针对该问题本文研究航行体的多稳态运动。基于动力学行为分布图和相轨迹图判定了航行体系统具有稳定运动、周期振荡、非周期混沌振荡3种稳态运动,以及稳定运动与周期运动共存、周期运动与混沌运动共存2种多稳态运动现象。并采用仿真工具验证了航行体的多稳态运动。从原理上定性解释了入水状态对航行体稳定性的影响。

三缸钻井泵的稳态运动规律及运转平稳性

研究了计入摩擦时三缸钻井泵的稳态运动规律,并用遂次逼近的数值方法解决摩擦力和摩擦力矩与泵运动规律间的相互依存问题;同时以3NB—1000泵为例讨论,分析了各种工况下曲轴的速度波动和力矩波动问题,指出工况点的变化标志着泵运转性能的变化;提出了以曲轴力矩波动系数γ作为评价泵运转平稳性的主要依据。

全充液弦索系统稳态运动的稳定性研究

应用Ｐｆｅｉｆｅｒ关于全充液腔内液体旋度平均化思想研究全充液弦索系统，使液体旋度仅与时间有关。根据动量定理、动量矩定理和Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程建立了系统动力学方程。对于系统的铅垂稳态运动，采用线性化理论和适当的变量代换导出了系统稳态运动的特征值方程，从而获得了研究系统稳态运动的稳定性判据。并指出多数情况下还要借助数值方法来讨论有关特征方程的特征值问题。

健康红细胞在稳态下的应力应变分析

红细胞的力学性能能够反映人体的健康状况,被广泛应用于医学和生物研究领域。细胞粘弹性双层膜赋予其几何结构穿梭毛细血管的能力。为探究载荷与细胞变形之间的对应关系,搭建三维有限元红细胞模型,引入材料属性和数学约束量化应力-应变曲线,针对具体物理场调整和简化模型,满足准确性的同时提高计算效率。研究稳定运动状态下的细胞,排除多物理场对单一力学性能的综合影响,准确获取变形指数与载荷的关系。同时,为非稳态问题的研究提供了一定范围内的解决方法和参考价值。结果表明:静力拉伸下,载荷方向与细胞对称轴垂直,变形指数DI≤2时,细胞骨架网络的剪切硬化行为可以忽略;稳态剪切流动下,载荷方向与细胞对称轴平行,变形指数DI~*≤0.3时,细胞呈降落伞式的运动形态,与实验结果吻合。变形指数为红细胞二维模型在非稳态问题中的应用提供了有效依据。

用级数法求解机组稳态运动方程

求解稳定运动时期机组的非线性微分运动方程所用的通常积分方法如龙格－库塔法，欧拉法等是费机时的，并且积分步长不能太大，否则解会发散。为了克服这些困难，提出了一种级数求解法。用这种方法，微分方程将变为一组代数方程．它们很容易求解。最后给出了一数值例子。

基于ALE有限元的轮轨稳态滚动接触分析

基于Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE)有限元方法建立稳态轮轨滚动接触的三维有限元模型。该模型用接触面上相对滑移速度定义轮轨滚动接触的黏着和蠕滑条件,并在虚功率方程中通过Lagrange乘子法引入接触界面上无切向滑移约束,更好地计算分析接触斑的黏着特性。该模型不但可以考虑材料、几何和接触非线性问题,还可以考虑车轮滚动速度、轮轨的实际几何形态以及惯性力的影响,并能分析接触斑的接触应力和相对滑移速度的分布情况。用该模型对单轮对在轨道上稳态滚动时的接触状态分析表明:基于该模型计算得到的轮轨滚动接触的接触斑形态和Hertz理论的椭圆假设有较大差别;通过相对滑移速度来描述接触斑滑动和黏着状态,更有利于描述轮轨的相互作用;明显观察到接触斑里的摩擦力分布和相对滑移速度的自旋效应;接触斑里摩擦力的旋转分布对轮轨系统的振动、轮轨的黏着和磨损的产生有较大影响。

水下滑翔机稳态螺旋运动的时空尺度分析

水下滑翔机是一种节能型水下航行器,其转弯运动可近似视为稳态螺旋运动的一部分。为指导水下滑翔机在限制水域(近海底或近壁面)内的转向运动,本文对水下滑翔机稳态螺旋运动的时间、空间尺度特征开展分析。基于水下滑翔机的运动学和动力学方程,建立了其稳态螺旋运动的仿真方法,并与已公开发表的结果进行对比验证。分析稳态螺旋运动的轨迹特点,给出了其时间、空间尺度特征描述方法,并建立了时空尺度特征的研究思路。以Seawing水下滑翔机为例,定量地揭示了时空尺度特征随控制参数间的变化规律,并发现了上浮和下潜运动中变化规律的不同之处。

核电水池水下焊接ROV线缆稳态力学特性

设计搭载有焊接装置的有缆水下机器人(ROV);建立部分处于空气中、部分处于水下的线缆稳态力学模型;将常微分方程组形式的模型求解问题转化为初始值求解问题,并以ROV和线缆之间连接点的状态值为初始值,通过四阶龙格-库塔算法求解得到ROV运动速度、水深、线缆入水角和线缆长度等因素与线缆的张力、法向剪切力和副法向力矩等稳态力学特性之间的变化规律。研究结果表明:本文所提出的方法可用于评估多种因素对ROV稳态运动的影响,并能够为改进ROV的设计和控制策略提供参考。

NS-2运动场景对路由协议仿真的影响

用NS-2仿真各种路由协议性能时用到的传统运动场景发生器存在两个缺陷:运动状态不能迅速过渡到稳态,节点速度的均匀分布区间起始值只能为0。为了弥补上述缺陷,Tracy Camp研制了稳态运动场景发生器。通过仿真验证了采用该发生器可大大缩短仿真时间,在此基础上仿真AODV和DSDV两种路由协议,首次从吞吐量、协议包开销、平均延迟三个方面对稳态运动场景下的两种路由协议性能进行分析,得出结论表明采用稳态运动场景进行路由协议仿真是非常必要的。

计及短周期误差的直齿轮副近周期运动及其辨识

齿轮副中的齿距偏差等短周期误差使系统出现复杂的周期运动,影响齿轮传动的平稳性.将该类复杂周期运动定义为近周期运动,采用多时间尺度Poincaré映射截面对其进行辨识.为研究齿轮副的近周期运动,引入含齿距偏差的直齿轮副非线性动力学模型,并计入齿侧间隙与时变重合度等参数.采用变步长4阶RungeKutta法数值求解动力学方程,由所提出的辨识方法分析不同参数影响下系统的近周期运动.根据改进胞映射法计算系统的吸引域,结合多初值分岔图、吸引域图与分岔树状图等研究了系统随扭矩与啮合频率变化的多稳态近周期运动.研究结果表明,齿轮副中的短周期误差导致系统的周期运动变复杂,在微观时间尺度内,系统的Poincaré映射点数呈现为点簇形式,系统的点簇数与实际运动周期数为宏观时间尺度的Poincaré映射点数.短周期误差导致系统在微观时间尺度内的吸引子数量增多,使系统运动转迁过程变复杂.合理的参数范围及初值范围可提高齿轮传动的平稳性.该辨识与分析方法可为非线性系统中的近周期运动研究奠定理论基础.

CVE-2型混沌激振器运动的数值仿真和混沌识别

建立了使用滑动轴承的 CVE- 2型混沌激振器所产生的运动的数学模型 ,并对其进行了数值仿真和混沌识别。结果表明 。

最优化方法在船舶运动预报中的应用

在采用时域方法求解斜浪中船舶的水平运动响应时 ,计算中出现的横向“漂移”现象一直是困扰工程师们的难点 .作者引入最优化理论 ,提出了一种预报船舶运动的新方法 .理论分析和数值计算结果表明 ,采用本文方法预报船舶在波浪中的稳态运动响应是可行的 ,且能有效地消除船舶水平运动响应计算中的发散现象 .