空气弹簧自由边界模拟控制策略研究

针对空气弹簧水平多点支撑自由边界模拟系统存在的过约束、难收敛和非线性控制问题,首先,采用自由度解耦控制方式,在削弱系统内力的基础上,将空间自由度的控制目标分解为每一个控制通道的控制目标,解决了系统过约束问题;其次,利用改进积分分离(proportion integration differentiation,简称PID)控制算法克服系统超调,解决了系统震荡收敛问题;最后,采用经验数据对空气弹簧刚度进行实时二维插值补偿,解决了系统非线性问题。实测结果表明,该控制系统设计合理,系统运行过程平稳,通道间同步性较好,控制策略满足模态试验边界的模拟要求。

航天器多级自由边界模拟系统姿态平衡协调控制

为了消除天地力学环境不一致对航天器在轨运行精度的影响,需要在地面开展航天器在轨微振动环境模拟试验,因此针对航天器的设施部分和平台部分,在航天器上、下两端建立了自由边界模拟系统和自动控制模块,通过力闭环和位移闭环对航天器重力卸载过程的平衡协调控制算法进行了设计和实施;并通过硬件设施搭建和软件程序编写完成现场试验,验证了控制系统的可行性和稳定性,也为未来航天器地面模拟试验中重力卸载过程控制系统的设计提供技术支撑并积累了工程经验。

自由边界影响下定向断裂爆破裂纹尖端应力分布与扩展机理

天然岩体常含自由边界,对定向断裂爆破产生干扰。为探究自由边界对定向断裂爆破的影响,采用爆炸焦散线方法和高速摄影技术,研究了含自由边界时定向爆炸裂纹尖端的应力分布和扩展机理。自由边界的反射P/S波作用于定向爆炸裂纹,改变了裂尖应力分布,产生了“弧线形”裂纹扩展路径。定向爆炸裂纹扩展可分为3个阶段。(1)反射波作用前:裂尖受爆生气体“气楔”作用,产生Ⅰ型断裂,并沿直线扩展。(2)反射波作用时:反射P/S波均使裂尖受张拉-剪切作用,产生Ⅰ-Ⅱ复合型断裂,裂纹偏转趋向自由边界;在反射P波的作用下裂尖产生畸变焦散斑,裂尖应力由K场主导变为非K场主导,而在反射S波的作用下裂尖应力恢复为K场主导。(3)反射波作用后:裂尖在惯性作用下恢复为Ⅰ型断裂,沿直线扩展。在明确反射P/S波对定向爆炸裂纹作用的基础上,推导了自由边界影响下定向断裂爆破炮孔间距的计算公式,可为精细化定向断裂爆破提供理论参考。

具非局部扩散和反应项的自由边界问题

针对一个具有非局部扩散和反应项的自由边界问题进行研究,证明其解的存在唯一性,并运用迭代法研究解的渐近行为.特别地,当扩散发生时,证明了系统存在唯一正解,且在紧开拓扑意义下全局渐近稳定,表明弱竞争时两个种群能够最终共存.

双重孔隙介质中P1波在自由边界上的反射

对双重孔隙介质波动中的体波及P1波在半空间自由透水和不透水边界上的反射问题进行了详细的理论求解。通过数值计算,对双重孔隙介质中4种体波的弥散和衰减特性,以及不同边界上反射波振幅反射系数随P1波入射角和频率的变化进行了分析。结果表明:(1)P1、P2、P3和S波均具有弥散和衰减特性,P1波传播最快而衰减最慢,P3波传播最慢而衰减最快;(2)随着入射角的增大,反射P2、P3和S波的振幅反射系数均先增大后减小,反射P1波则先减小后增大,且边界透水条件对反射P2和P3波的振幅反射系数影响显著,对P1和S波的影响较小,但透水和不透水边界下振幅反射系数随入射角的变化趋势一致;(3)反射P2、P3波的振幅反射系数均随频率的增大而增大,且不透水边界下反射P2波的振幅反射系数大于透水边界下的反射系数,而反射P3波则相反;(4)随着频率增大,透水边界下反射P1波的振幅反射系数先增大后减小,不透水边界下先减小后增大再减小,反射S波的振幅反射系数随频率变化情况则与P1波相反。

一个肿瘤生长自由边界问题解的整体存在性和唯一性

该文研究一个反应扩散方程组的自由边界问题,它来源于描述抑制物作用下无坏死核肿瘤生长的数学模型．作者运用抛物型方程的Lp理论和压缩映照原理,证明了这个问题局部解的存在唯一性,然后用延拓方法得到了整体解的存在唯一性．

基于粒子群算法和ANSYS的层合板自由边界处层间正应力的优化研究

由于层合板结构相邻铺层之间材料参数的不匹配,层合板受外载作用时,板的自由边界处会产生奇异的三维层间应力场。笔者以层合板自由边界处层间正应力为目标,对层合板的铺层结构进行了优化。优化方法采用粒子群算法(PSO)与有限元相结合的方法,开发了PSO和通用有限元软件之间的接口程序。笔者还采用ANSYS自带的零阶优化方法进行了优化,并与PSO方法做了比较。优化算例分别考虑了面内拉伸载荷和面外横向载荷。优化结果表明:零阶方法的优化结果对初始值敏感,初始值不同,得到的优化解也不相同。而PSO方法由于是利用随机生成的初始值并通过进化来搜寻全局最优解,从而避免了初始值的影响,且PSO在寻优效率上具有显著的优势。

一种卫星在轨自由边界条件模拟方法

随着观测精度的提高,卫星观测设备对微振动愈加敏感,需要在地面开展卫星在轨微振动环境模拟试验及测试验证,而卫星在轨自由边界条件的模拟对于提高地面试验的有效性至关重要。文章提出了一种低频弹性支撑方法,用于模拟卫星在轨飞行时的自由边界条件;并基于该方法,设计和研制了一套模拟试验装置,通过模态和频率响应分析以及型号的整星微振动模拟试验,评估了模拟自由边界条件对卫星动力学特性的影响,也证明了低频弹性支撑模拟方法的有效性。

常利率抵押贷款模型及其自由边界问题

对常利率抵押贷款模型及其相联系的一维抛物障碍问题的自由边界性质进行了讨论,得到了该问题解的存在唯一性,自由边界的光滑性,凸性及其在原点附近的渐近性质等.

抛物型方程自由边界问题

研究了一类变系数抛物型方程两相自由边界第一边值问题，通过对方程作适当系数因子和积分变换技巧将其化为积分方程，再利用Schauder不动点定理证明了方程解的存在性和唯一性。

一个肿瘤生长自由边界问题解的渐近性态

该文研究根据Byrne和Chaplain的思想建立的一个描述抑制物作用下无坏死核肿瘤生长的数学模型,这个模型是一个非线性反应扩散方程组的自由边界问题.作者运用反应扩散方程理论中的上下解方法结合自由边界问题的迭代技巧,研究了解的渐近性态,在营养物消耗函数f、抑制物消耗函数g和肿瘤细胞繁衍函数S的一些一般条件下,证明当常数c_1,c_2(肿瘤细胞分裂速率和营养物、抑制物扩散速率的比值)都非常小时,在一定的初边值条件下肿瘤趋于消失,在另外一些初边值条件下肿瘤半径趋于一个常数,进而时变解将趋于一个稳态解.

一个肿瘤生长自由边界问题的研究

本文研究一个描述肿瘤生长的自由边界问题.这个自由边界问题是对Byrne和Chaplain相应肿瘤生长模型的一个改进,研究了该问题解当t→∞时的渐近状况,证明了未血管化的肿瘤体积不会无限制地增大,它或者趋于消失,或者趋于一个休眠态,依营养物浓度的大小和抑制物浓度的大小而定.

一类热传导自由边界问题的数值解法

考虑一类抛物型偏微分方程的自由边界问题,在进行边界拉直坐标变换后,用泰勒级数展开方法给出该问题数值解的求解过程,这一数值方法计算量小.通过一个具体数值算例对所求的数值解和前人已经获得的解析解进行误差比较,发现其效果理想.

岩体贯切破坏在不同侧向自由边界的声发射演化

采用机械式隧道开挖可提升施工自动化与工程安全性的成效,但因机械式掘削刃口开挖过程的力学机制仍属浑蒙,而掘削机具与弱面位置的互制关系,对于岩体破坏行为有着重要的影响。以脆性岩体为研究目标,探求楔型刃口贯切受测岩体的接触破坏机制,为工程实际提供参考。由正向楔型贯切仪器的建置,并采用非损伤的声发射技术,以楔型刃口为尖状及90°楔角的试验条件下,改变不同贯切位置,以无侧围压方式进行模拟开口不连续的弱面状况,并采用裂缝开口位移控制,使加载于尖峰行为后,不致失稳开裂,以求取完整的贯切加载历程。试验结果显示,不同贯切位置的裂缝开裂路径,存在着几何相似特性;随着逐渐靠近侧向自由边界,其最大贯切力与最大贯切深度均随之降低,但对于标称贯切压力则影响不大。而声发射技术所接收的微震事件,可代表微观裂缝的生成,其与宏观裂缝的初裂与延伸作一比较,证实声发射定位结果十分良好;随着贯切位置逐渐靠近侧向自由边界,丛聚现象发生时机将提早发生,且弹–塑性交界半径则有减小的趋势。

一类具两条自由边界的自由边值问题

1977—1978年,L.C.Evans研究了两种不可溶混液体在水平的一维孔隙介质中流动引起的一个自由边值问题,自由边界有一条.我们研究两种不可溶混液体在铅直的半无界孔隙介质中的不稳定流动引起的自由边值问题.在此种情形下,将会出现两条自由边界.我们证明了这一问题局部解的存在唯一性.

自由边界条件的二维无规混合磁性系统磁特性的微磁学研究

采用能量极小原理的微磁学方法对异类自旋组成混合Heisenberg自旋体系进行模拟计算,研究比较自由边界条件和周期边界条件下的二维铁磁/反铁磁无规混合系统的磁特性,发现在自由边界条件(FREE)和周期边界条件(PERIOD)下的二维无规混合磁性系统的M-H磁化曲线的阶梯效应中存在异同.通过二维Ising模型和自旋组态的研究,解释自由边界条件下系统的平均自由度较周期边界条件下系统的自由度大是产生阶梯效应差异的原因.

气井稳态水锥自由边界问题的边界元法

在天然气藏中 ,底水气藏占有很重要的地位 ,因而水锥的控制及数值模拟就成为气藏开发的一个重要问题 ,文章提供了计算气井水锥自由边界问题的边界元方法。首先把水锥剖面视为由气、水两区域构成 ,指出了以气体拟压力作为未知量的变系数椭圆型方程的自由边界问题 ;其次使用特殊的基本解和直接边界积分给出了问题的混合边界积分方程组 ,再利用周期变换和机械求积法导出了离散方程组。周期变换提高了求解的精度 ,而机械求积法简化了离散方程组系数矩阵的生成。由于离散方程组是建立在边界上 ,故网格点少 ,只包含边界处的未知量 ,因而只需要较小的计算量就可求解 ,利用迭代算法能很快就能确定水锥的位置。实算表明 ,本方法简单易行、计算量小 ,能够提高模拟质量 。

有相变的变系数抛物型微分方程自由边界问题

研究一类变系数抛物型微分方程的自由边界问题,根据变系数这一特点,用积分插值法建立方程的守恒差分格式。在方程有相变的情况下,相应地用显式差分格式逼近微分方程,得到离散点温度值随时间或空间变量变化的规律。

两端自由边界工件磁测应力计算方法的改进

为了减小CCY-84型磁测应力仪残余应力递推公式中累积误差对计算结果的影响,针对两端自由边界的工件,基于同一测点应力与其测量顺序无关的思路提出了改进的计算方法,并在实际测量770mm×1200mm×2820mm球墨复合铸铁轧辊工作层残余应力中得到了应用。

一类非线性方程自由边界问题的注记

研究一类带有奇性的两点边值问题,利用此结论,构造了一类非线性抛物方程自由边界问题的相似解,并探讨了解的属性.