基于系统相似方法的叠堆型压电驱动器非线性动力学建模及实验研究

根据机械系统与电气系统的相似方法,将叠堆型压电驱动器的非线性电-机械耦合模型完全转换到电气域内,建立其非线性相似电路模型;给出了非线性相似电路模型中迟滞因子的辨识方法,并对某款商用叠堆型压电驱动器进行了迟滞因子的辨识试验;基于非线性相似电路模型和迟滞因子的辨识结果,对该款叠堆型压电驱动器的非线性特性进行了仿真分析,得到了其非线性位移迟滞回线;仿真结果与试验结果吻合,证明了该建模过程与辨识方法的正确性。该建模方法在电气域内对叠堆型压电驱动器电-机械耦合特性及非线性迟滞特性进行描述,建模过程物理意义清晰且简单实用,对于研究压电驱动器的动态特性及控制算法具有实际意义。

基于分离量纲分析理论的模型试验系统相似设计方法--以土–地下管廊振动台试验为例

基于量纲分析理论建立的模型试验相似设计方法,在应用于多介质耦合作用动力模型试验设计时,面临着理论计算结果与实际试验相脱节、无法根据各介质特性进行分别相似设计、难以实现介质间接触关联作用相似等问题。针对上述问题,首次提出分离量纲分析理论,基于该理论建立模型试验的系统相似设计方法,将该方法应用于土–地下管廊动力相互作用振动台模型试验的相似设计过程中,通过对土–地下管廊系统整体特性进行分析,将该系统拆分为“土体–地下管廊–接触面–地震波”四个次级子系统,研究土–地下管廊接触作用机制,析出控制“介质间接触关联作用”次级子系统特性的参量,配制保证接触特性相似的亲和相似材料,进而实现4个次级子系统根据各自特性进行分别的相似设计。为探究系统相似设计方法与传统相似设计方法的仿真度高低,分别设计地下管廊原型及不同相似设计方法所对应的地下管廊模型,开展原型及模型的振动台试验,试验结果表明:系统相似设计方法对地下管廊结构加速度响应的模拟无明显优势,但在地下管廊结构应变响应模拟方面,系统相似设计方法具有明显优势,能更加精准反映原型真实规律。