基于能量准则的板振动控制的LQR法

针对压电层合结构振动的主动控制问题,为了优化控制效果,本文基于现代控制理论提出了选用结构振动能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR法。首先,按能量准则推导了控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)的理论计算公式,为权系数矩阵的选取提供了一定的理论依据。然后,运用该算法,分析了压电层合板受到初始位移激励和冲击载荷作用下的控制过程,用Matlab进行系统仿真,得到了板中心点的位移和控制电压大小随时间变化的曲线。数值模拟的结果表明,该方法能达到更有效控制结构振动和减小控制能量消耗的目的,与一般的LQR控制方法相比,能满足系统多方面的设计要求且控制效果更优,从而验证了该LQR方法运用到结构振动主动控制中的可行性。

考虑三轴约束时孔洞的聚合机理及有效能量准则

通过体胞分析方法，对不同形状孔洞在从光滑试样到裂纹试样的三轴应力场中的聚合机理进行了较精确的有限元分析．计算结果表明：（1）孔洞的相互靠近和横向扩展是导致相邻孔洞发生内颈缩聚合的两种基本机制，在应力三维度Rσ等于1．25附近，这两种机制发生较明显的变化；（2）单纯以孔洞体积分数fC概念为基础的材料破坏参数一般敏感于应力三维度，不能很好地预报不同三轴应力场中材料的破坏．在此基础上，提出了描述孔洞聚合的有效能量MWV，建立了一个新的具有明确物理意义，不敏感于应力三维度的孔洞聚合判据MW＝（W）C，与现有准则比较，该准则能反映材料破坏对形状改变和体积改变的综合抗力，并能更好地刻画不同三轴应力场中孔洞的横向聚合．

基于能量准则的梁振动控制的LQR方法

针对压电层合结构振动的LQR控制方法,为了改善结构振动控制的效果,对选用结构振动能量和控制信号能量作为控制目标函数的算法作了初步研究,为LQR方法中的权系数矩阵(矩阵Q和R)的选取提供了一定的理论依据.运用该算法对压电层合梁的振动控制进行了分析计算,结果表明,该方法能达到有效控制结构振动和减小控制能量消耗的目的.

基于最小能量准则的参数估计圆周SAR三维成像方法

针对圆周合成孔径雷达成像模式下应用参数化估计的三维成像算法效率低、精度差的问题,提出一种基于最小能量准则的参数估计圆周SAR三维成像算法。该算法首先对成像场景进行粗略网格划分,利用参数估计的方法得到目标的粗略位置,其次利用最小能量准则和精细化网格的方法得到目标精确三维位置和散射强度系数,最后通过CLEAN技术消除已估计点带来的影响,实现场景的三维成像。仿真实验结果表明:所提成像方法能有效对圆周观测下目标进行三维成像,同时与传统算法相比,解决了传统算法效率低、对目标估计不准确的问题,验证了所提算法的有效性。

基于结构能量准则的阻尼器位置及参数优化

针对振动系统中阻尼器位置及参数优化问题,提出了分步优化方法,在考虑阻尼器自身重量的影响下,通过对一般阻尼结构模态阻尼比位置灵敏度的分析,建立了阻尼器位置优化模型,并根据结构能量最小的优化准则及阻尼器质量的约束条件,得到了相应部位上的阻尼器优化参数。以弹簧-质量振荡系统和板壳结构为例,进行了数值仿真验证,结果表明该方法可有效用于工程结构的振动控制。

一种基于能量准则的结构遗传设计方法

提出一种基于能量准则的结构遗传设计方法 .针对有位移及应力约束的桁架结构 ,引入准精确惩罚函数来处理约束 .应用应变能密度准则 ,以应变能密度最大作为目标函数来构造适应值函数 ,并分别与质量最轻为目标函数和应用传统惩罚函数方法的遗传设计结果进行了比较 .

用能量准则分析岩石应力-应变Ⅱ型全过程曲线的合理性

分析了现有关于2种类型的岩石应力-应变全过程曲线,在此基础上,根据大量基于MTS系统的室内岩石力学试验结果,运用能量准则分析了Ⅱ型曲线的合理性,指出Ⅱ型曲线由于采用了一种更为稳妥的控制方式,能够反映岩体破坏的真实情况,并可以为研究岩爆提供一个新的切入点。

用能量准则分析试验机-试样系统的稳定性

采用经典稳定性理论中的能量准则 ,分析了试验机 -试样系统的稳定性 ,得出了获得试样的荷载 -位移全过程关系曲线的条件 ,认为试验机的刚度及加载条件对试验结果具有重要影响。进一步分析认为 ,在普通的压力机上 ,针对上述条件采取适当措施 ,也能获得试样的荷载 -位移全过程关系曲线。

基于冲击屈曲能量准则的磁脉冲缩径塑性失稳判据

磁脉冲成形是利用磁压力对金属坯料进行塑性加工的高能、高速率加工方法,与常规成形工艺相比有诸多优点,为高强度、难成形材料开辟了新的成形加工途径。而瞬时近似正弦衰减的脉冲磁压力和不均匀起皱变形,使圆管磁脉冲缩径压缩失稳判据研究非常棘手。文章选择王仁提出的冲击屈曲能量准则进行此塑性屈曲判据研究。首先,应用该能量准则确定冲击载荷作用下圆管产生塑性屈曲的临界冲击能量;然后,通过使临界冲击能量与磁压力脉冲第一波对工件变形和运动做功相等,建立圆管产生径向塑性压缩失稳的临界判据。研究表明,产生径向屈曲塑性变形的临界放电电压随径厚比增加而提高,其试验值与判据确定的理论值吻合较好。应用该判据能够预测使圆管产生失稳屈曲的临界放电电压(能量),使均匀径向塑性变形的定量分析成为可能。

纵横弯曲时临界压力的能量准则

本文对把纵横弯曲时使弯曲变形趋于无限的轴向压力定义为临界压力的思想提出商榷

基于能量准则的铝质活塞柴油机寿命预测

热疲劳寿命是评价柴油机可靠性的一个主要指标。作者以12150型柴油机活塞为例,根据主机的"起动-停车"波形,运用ADINAT/ADINA程序计算了活塞的温度场、循环应力应变场以及当量应力应变场,将试件热疲劳和高温低周疲劳模拟试验及基于能量准则的应力应变分析计算的结果用于活塞的寿命预测上,得出了较理想的结论。证实了用总应变能密度进行柴油机活塞疲劳寿命预测是行之有效的方法,同相热疲劳模式的评价结果是最合适的。

基于应力波效应的磨料射流破煤能量准则

磨料射流是一种操作简单、切割效率高的绿色加工技术。在矿山开采、油气开发等领域,被广泛应用于破碎煤岩。磨料射流破煤是射流能量传递、转化和释放的过程。射流能量以循环、冲击载荷形式直接加载于射流-煤岩接触区域,并以球面应力波形式向煤岩内部传递。当应力波能量高于煤体破坏阈值,煤体发生破坏。然而,目前磨料射流破煤过程中的应力波传播规律及有效破煤范围不明确。因此,基于应力波效应分析了局部微裂纹时起裂时的煤岩能量密度,结合磨料射流特性,建立了描述磨料射流破煤能量准则;采用能量等效方法,基于SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar,分离式霍普金森杆)实验,研究了相同入射能量下煤样能耗规律及破坏特征,计算了能量准则中的煤岩参数;在此基础上,采用DIC(Digital Image Correlation,数字图像相关法)实验获取了磨料射流冲击下应力波传播规律,并采用能量准则计算了磨料射流破煤的理论范围;通过对比实际和理论破煤深度,验证了磨料射流破煤能量准则。结果表明:磨料射流冲击过程中,煤体发生破坏的能量阈值决定于应力波波速、煤岩破碎能耗密度、碎块平均粒径及磨料射流冲击频率。随入射能量增加,煤样应变率增大,能耗密度增加,但入射能量有效利用率降低;煤体吸收的能量,主要是被用于微裂纹扩展,且破碎后的碎块平均直径与煤样应变率呈一次函数关系。球面应力波传播过程中具有明显时空特征,且沿传播方向能量发生衰减;又由于煤体原生孔、裂隙发育,应力波会出现聚集、叠加,导致局部能量增加。当应力波能量高于煤体裂纹起裂时的能量阈值时,煤体出现破坏。

基于能量准则的框架剪力墙结构优化设计研究

对框架剪力墙结构中剪力墙位置优化设计问题建立了数学模型,针对剪力墙位置分析的离散变量广义0-1规划问题,采用微粒群算法对其优化数学模型进行求解,并由INVENTOR三维建模软件对其进行了模态分析和数字模拟。结果表明,微粒群优化算法对剪力墙位置优化分析和计算是有效的,从而为框架剪力墙结构中剪力墙位置的设计提供有效的方法和依据。

基于能量准则的钢筋混凝土框架结构智能优化设计

对钢筋混凝土框架结构优化设计问题建立了基于能量准则的数学模型,采用随机权重粒子群优化算法对其数学模型进行求解,并由Inventor软件对其进行了模态分析和数字模拟。结果表明,随机权重微粒群优化算法对钢筋混凝土框架结构优化设计问题的分析和计算有效,从而为钢筋混凝土框架结构的合理设计提供可行的方法。

直杆塑性动力屈曲的能量准则和特征参数解

提出弹塑性应力波作用下直杆动力屈曲的定量求解方法,将临界应力和惯性指数作为一对特征参数求解.由相平衡邻位形准则得出屈曲控制方程和边界条件,由所导出的能量转换和守恒准则得出压缩波阵面上的附加约束方程,由此得出了问题的完备定解条件,从而提出了求解直杆塑性动力屈曲的特征参数方法.

基于能量准则的压电悬臂梁振动控制

基于现代控制理论,选用结构控制能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR法,利用压电材料对悬臂梁进行结构振动的主动控制。首先,按能量准则编写程序对简支条件下控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)进行理论计算。然后,利用Matlab系统仿真,演示了梁中点受初始位移激励时,一阶模态位移的控制曲线和控制电压随时间变化的曲线。最后,以表格的形式表示了R取不同值时,在初始位移激励下,振动停止的时间及其控制电压的最大值,从而体现出该方法能达到更有效控制结构振动和减小控制能量消耗的目的。

最小能量准则用于1995年河北沙城M_L 4.1地震序列破裂性质的探讨

运用变分原理,我们得到了最小地震波辐射能量约束准则并用于研究震源的物理过程.通过研究1995年ML4.1河北沙城地震序列主震和余震的动力学过程,可知主震和余震震源的动态破裂过程明显不同;ML4.1主震的破裂速度与瑞利波速相近,约为剪切波速度的0.89倍;而28个余震的破裂速度远远小于剪切波速度,大约是剪切波速度的0.05到0.55倍.根据裂纹扩展模型,计算得到其余震的地震波辐射效率多在10%以下,这也说明了余震的地震效率较低.我们认为余震震源的动态破裂过程应与断层内部新生裂纹的扩展有关,而非简单的岩体间的相对滑动.余震震源的动态破裂传播与破裂能占主导地位的小地震有关.这些小震所带来的破裂能也导致了断层的进一步扩展.在对该地震序列的研究中,我们发现主震与余震的震源破裂过程在能量分配上有着本质的区别.因此当地震断层尺度相当小时,破裂能的贡献不能忽略,它的大小将显著地影响地震波辐射能的大小.

基于三剪能量屈服准则的岩石弹塑性耦合模型

为建立能够准确描述岩石变形过程中能量演化规律的力学模型,提出利用三剪能量屈服准则和弹性剪应变能获取岩石黏聚力与内摩擦角,以及基于三剪能量塑性势函数获取剪胀角的方法,依据所提方法和岩石循环加卸载试验数据,得到了各级围压下不同塑性累积阶段岩石的弹性模量、黏聚力、内摩擦角及剪胀角等参数,发现随着塑性变形的增大,弹性模量呈负指数关系减小,黏聚力峰前线性增大而峰后呈负指数减小,内摩擦角满足比例参数为1、形状参数为1.5的Weibull函数,剪胀角线性减小;随着围压的增大,弹性模量和黏聚力均呈线性关系增大而剪胀角呈线性减小。建立岩石三剪能量弹塑性耦合力学模型,实现了模型在有限差分软件中的二次开发并编写了能量演化监测程序。模拟岩石室内试验,结果表明所建模型能较准确地描述岩石后继屈服过程中的硬化软化、剪胀、围压效应以及能量演化等力学行为。研究成果可为从能量角度研究岩体失稳提供理论支撑和现实手段。

基于能量准则的板翅式换热器封头塑性载荷研究

针对基于能量准则的板翅式换热器封头强度设计问题,给出了比率塑性功曲率(Ratio Plastic WorkCurvature,RPWC)准则塑性载荷和塑性功曲率(Plastic Work Curvature,PWC)准则塑性载荷确定方法。两种准则的封头塑性压力结果一致表明大变形效应对封头结构有强化效果。5种接管开孔率的塑性压力比较结果表明,PWC塑性压力最大,RPWC塑性压力其次,PWC工程塑性压力最小,RPWC塑性压力对应的比率塑性功小于PWC零曲率塑性载荷对应的比率塑性功。RPWC准则相对PWC零曲率准则临界塑性指标更严格,具有偏安全、简便直观的特点,适合板翅式换热器封头这类复杂结构的塑性压力计算,而PWC工程塑性载荷可用于工程设计载荷的保守估计。

基于能量准则的SDOF阻尼减震结构最大地震位移

粘滞阻尼耗能能减小结构地震反应。根据振动等能量准则 ,由地震动力能量方程推导了单自由度 (SDOF)弹性体系的地震最大位移反应与阻尼比的关系。与地震动力时程数值分析方法计算得到的结果对比表明 :该文理论结果较好地反映了 SDOF结构的最大地震位移反应。在地震动特征周期处产生类共振时阻尼减震效果更为显著。利用振动等能量准则方法可较为简便地确定阻尼减震结构体系的最大位移反应和进行减震设计。