基于MATLAB的质量-弹簧-阻尼系统3种仿真方法研究

以常见的二阶质量–弹簧–阻尼系统为研究对象,通过分析该系统的物理过程并建立数学模型,首次采用MATLAB软件提供的.m文件、Simulink和Simscape 3种仿真方法完成对应模型的搭建,并在相同物理参数的条件下仿真、分析和比较,验证了针对该系统的MATLAB 3种仿真方法测试结果的一致性,同时介绍了3种方法的各自优势。按照MATLAB软件提供的元件模块化搭建系统,仿真及测试过程简洁、清晰,便于系统集成和拓展,为技术人员使用MATLAB软件在工程仿真与应用中提供了可靠的参考依据。

弹簧-坡面变摩擦阻尼器参数研究

本文是针对变摩擦阻尼器无系统研究方法及具体规范的支撑。通过理论推导得出单自由度体系在谐振激励下结构位移、耗能比计算公式并确定摩擦系数、坡面长度、坡度和碟簧刚度等为影响弹簧-坡面变摩擦阻尼器力学性能的重要参数,采用自编程序对弹簧-坡面变摩擦阻尼器进行参数分析,研究结果发现:(1)弹簧-坡面变摩擦阻尼器摩擦系数宜取0.5以上;(2)宜适当增加坡面长度且平面段长度宜小于结构屈服位移;(3)当弹簧-坡面变摩擦阻尼器耗能不足时,宜优先考虑增大坡度;(4)当增大坡度仍无法满足弹簧-坡面变摩擦阻尼器耗能需求时,可考虑增大碟簧刚度。研究结果为实际工程应用中弹簧-坡面变摩擦阻尼器参数确定提供参考。

基于结构-过程-结果模型的新疆农村养老机构质量评价指标体系的构建研究

目的以结构-过程-结果模型为指导,从结构、过程和结果3个维度,构建医养结合服务质量评价的指标体系。方法2023年8月至11月收集资料,以文献研究和相关政策解释为基础,结合2次专家咨询的意见建立指标体系。通过优序图法,确定各指标权重。采用肯德尔协调系数评价专家意见一致性,采用Cronbach’sα系数检验指标体系信度。结果2轮函询的专家积极系数均为100.0%。专家权威系数为0.83。第1、2轮专家咨询的肯德尔协调系数分别为0.344、0.350(P<0.001)。构建指标体系包括一级指标8个、二级指标24个、三级指标76个。服务结构质量指标、服务过程质量指标和服务结果质量指标的Cronbach’sα系数分别为0.837、0.829和0.820。结论本研究专家意见一致性较好,构建的指标体系可靠,为养老机构服务质量的持续改进提供一定的理论参考和借鉴。

含间隙机构无质量杆-弹簧阻尼组合模型的近似解法

提出了一种新的无质量杆 -弹簧阻尼组合 (MLSD)模型非线性动力学运动微分方程的近似解法。它通过求解无间隙机构来得到相应的含间隙机构的动力响应 ,无须求解系统的非线性微分方程组 ,使解决问题的难度大为降低 。

多个移动质量-弹簧-阻尼系统作用下梁的动力特性分析

本文建立了多个移动质量 -弹簧 -阻尼系统作用下梁与梁上系统的耦合振动方程 ,根据模态分析方法得到一组变系数、变维数的时变力学系统线性常微分方程组。作为特例 ,根据Pesterev和Bergman给出的单个移动系统作用下梁的动力分析结果验证了建模有效性和准确性。并对两个移动质量 -弹簧 -阻尼系统作用下梁的静载模型、移动力模型和移动振动系统模型的内力结果进行了比较。最后对梁在多个移动振动系统作用下的移动临界速度进行了分析。

双质量飞轮--四连杆-弹簧机构型扭振减振器弹性特性分析与优化设计

推导出了一种新型双质量飞轮式扭振减振器——四连杆-弹簧机构型扭振减振器的静态弹性特性和扭转刚度表达式,并对影响弹性特性的因素进行了分析。根据国内某款轿车的动力传动系统参数建立了典型工况下的多自由度扭振模型,对该传动系统进行了模态分析,并利用虚拟样机技术对设计参数进行了优化。通过对五挡下采用双质量飞轮式扭振减振器和传统离合器从动盘式扭振减振器的两套整车动力传动系统在关键位置的角速度输出进行比较得知,前者比后者隔振效率提高近40%。

建立弹簧-质量-阻尼系统数学模型的数轴法

提出一种建立弹簧―质量―阻尼系统其数学模型的简单方法——数轴建模法,即建立与系统平行方向的数轴,把弹簧或阻尼器的实际位移值当做有理数标在数轴上对应位置,然后按照有理数比较大小的结果确定相应质量块所受弹簧力或阻尼力的大小和方向,进而求得系统的微分方程。分别以单自由度系统、两自由度振动系统及多自由度系统为例,阐述了数轴法在建立机械振动系统的数学模型中的应用。结果表明此方法在列写弹簧―质量―阻尼系统的运动微分方程时非常有效。

一种新的高阶弹簧-阻尼-质量边界——无限域圆柱对称波动问题

提出一种描述力-位移时间卷积关系的高阶弹簧-阻尼-质量模型,并将其作为人工边界条件直接应用于弹性动力学无限域圆柱对称运动问题的时域数值求解.该人工边界条件不存在旁轴近似、多次透射等位移型外推人工边界条件普遍存在的高、低频失稳问题;与黏性、黏弹性边界等应力型人工边界条件相比,它具有高阶精度,且是严格高、低频双渐近的,也可以退化到黏性、黏弹性边界;该边界可以像黏性、黏弹性边界一样利用商用有限元软件中内置的并联弹簧-阻尼器、质量单元和时间积分求解器在商用软件中方便地实现,便于研究人员和工程师应用.分析的几个简单数值算例也验证了该边界条件的上述优点.

飞机主动侧杆的弹簧-阻尼系统力矩控制策略

主动侧杆(ASS)已成为目前的研究热点,可提供力反馈功能以模拟弹簧的作用,反馈的杆力随侧杆位移变化,且可自动回弹到中立位。针对飞机主动侧杆模拟弹簧控制问题,将主动侧杆等效为一个无质量的弹簧-阻尼系统,采用永磁同步电机作为力矩电机,其由PI电流环控制,根据位移-杆力特性曲线及阻尼特性得到交轴电流参考值,根据侧杆位移输出对应的转矩。并采用一种回中定位策略,根据侧杆不同的偏转角改变控制参考值。仿真和实验结果表明,该控制策略能够实现主动侧杆模拟弹簧功能,且杆力反馈具有较高的精度和稳定性,并可保证主动侧杆的快速精确回中。

惯容器及惯容器-弹簧-阻尼器悬架研究进展

介绍了惯容器和惯容器-弹簧-阻尼器(ISD)悬架的概念、提出背景及特点,总结了惯容器结构形式、动力学特征和非线性特性、频率响应特性和击穿现象。从ISD悬架结构形式、性能特点和网络综合理论的应用、ISD悬架空间布置和一体化设计等方面,系统说明了ISD悬架研究进展。归纳总结提出了惯容器及ISD悬架未来的5大研究方向,包括惯容器的创新设计、惯容器非线性研究、ISD悬架网络综合、ISD悬架的应用研究及ISD悬架一体化融合设计。

基于分布式弹簧-阻尼单元的桥头跳车动力荷载分析

对车辆桥头跳车问题,提出一种分布式弹簧-阻尼单元,该单元可以考虑车轮-路(桥)面接触长度和车轮的动力特性。基于此单元,结合车辆有限元动力分析,可对车辆上、下桥头错台时的竖向动力荷载进行定量研究。实例分析表明:①分布式弹簧-阻尼单元由于考虑了桥头跳车时车轮与桥面的接触长度,所得的车轮竖向动荷载比以往方法有所降低;②桥头错台跳车造成的竖向轮载冲击系数可能超过我国和美国桥梁规范设计值,需要引起重视;③下桥跳车时车轮动荷载降低,可能造成车轮脱空,影响行车安全性;④跳车动力荷载与行车速度、错台高度等因素有关,相关参数分析有利于对桥头错台高度和行车速度进行合理控制。

半主动调谐质量阻尼器对随机人群荷载振动控制

为提高人行桥的舒适度,提出了一种可变质量与阻尼的半主动调谐质量阻尼器(STMD)。该STMD不但能通过水泵和电磁阀等驱动装置实时调节质量以重调频率来适应人行桥动力特性的变化,而且能实时改变电涡流阻尼的磁导间距来调节阻尼系数以提高耗能效果。首先介绍了STMD变质量及变阻尼的算法及模型试验,然后进行基于人群激励概率性随机模型的案例分析。对比研究了无控结构、优化设计的被动TMD、变质量STMD、变阻尼STMD及变质量变阻尼STMD在随机协同人群荷载下的100次加速度响应,通过这100组加速度的最大值、均方根(RMS)值及最大1-s RMS值共3个舒适度评估指标的最大值、平均值和标准差,分析了不同TMD的减振效果及鲁棒性。研究结果表明,由于人群荷载和人体参数的随机性,结构的动力响应有较大的差异。整体而言,可同时变质量变阻尼的STMD具有最佳的减振效果,且其标准差也最小,即具有最好的鲁棒性。

桥梁抗风型TMD对车-桥耦合振动系统减振性能研究

为研究桥梁抗风型调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)对车辆荷载引起结构振动的减振效果,并揭示车载作用下的TMD激振机理,提出了基于模态动能演化的多自由度结构TMD控制方法,确定了安装TMD的最优设计参数和布设位置;考虑桥梁有限元模型动力求解的通用性,基于桥梁三维动力分析系统BDANS软件建立了车-桥-TMD动力耦合分析系统;以经典单自由度移动弹簧质量过简支梁模型为研究对象,分析了车-桥-TMD系统振动特性,结合某深水区非通航桥梁抗风型TMD工程实例分析了TMD对车致振动的减振效果和机理。研究结果表明:TMD行程幅值与减振效果呈现正相关特点,即行程幅值越大对车-桥动力效应引起的振动减振效果越好;安装TMD可以显著提高结构的等效阻尼比,满足等效阻尼比>1%的工程需求,提高桥梁结构振动的稳定性;TMD在一定条件下可以减小车辆通过时引发桥梁竖向位移冲击效应,最大可减少3%左右;TMD对车-桥2个子系统的加速度瞬态峰值均起到了一定的抑制效果,尤其对桥梁结构竖向振动加速度作用效果明显,安装TMD后的桥梁跨中竖向振动加速度RMS值减少约20%;对大跨钢箱桥梁而言,相比较小的车辆荷载冲击效应,一阶竖弯呈邻跨反对称特性的桥梁结构在车辆通行过程中更容易激起TMD,使桥梁结构获得更佳的减振效果。

双质量飞轮-周向短弹簧型扭振减振器弹性特性设计原理及性能分析

分析了双质量飞轮 -周向短弹簧型扭振减振器机构特点及其特殊的多级式非线性弹性特性的实现原理 ,建立了该减振器非线性弹性特性的解析表达式及各级扭转刚度的计算公式 ,阐述了该减振器结构设计的要点 。

弹簧-阻尼动力学单元螺栓连接结合面研究

螺栓连接结合面在机床结构中大量存在,结合面的动态特性对机床整机动态性能的影响不容忽视,结合面动态特性的准确分析计算对机床整机动态性能优化设计具有重要意义。在对结合面的研究中,基于ANSYS软件,采用12弹簧-阻尼动力学单元建立结合面的刚度-阻尼模型,并考虑了螺栓连接结合面的影响锥问题,选用软件自带的combin14单元,对三段梁缩小模型进行自由状态下的模态分析。分析结果与实验测试结果有较好的一致性,证明了模型的实用性和准确性。

绳索-弹簧机构工作空间分析

对于绳索牵引并联机构,因绳索只能承受拉力而不能承受压力,因此完全约束的n自由度绳索牵引并联机构至少需要由n+1根绳索来驱动,冗余驱动会导致成本增加,绳索拉力求解复杂。绳索牵引并联机构中,在末端执行器与机架之间选择适当位置引入弹簧,构成绳索-弹簧机构,由弹簧来提供被动力,则可以实现绳索驱动器与自由度数目相同的可控绳索-弹簧机构。以平面3根绳索1根弹簧机构为例,建立模型,求解可行工作空间,分析弹簧参数对绳索-弹簧机构可行工作空间的影响,采用遗传算法对机构构型进行优化,并对比分析优化前后的工作空间指标。结果表明,绳索-弹簧机构在构型优化选择适当的弹簧参数后,可以显著改变工作空间及其质量,为后期规划动平台的运动轨迹提供参考。

大肠癌生存者在医疗机构-社区转诊模式下的生活质量研究

目的探讨由肿瘤专科医师和社区医师分担的医疗机构-社区转诊模式对大肠癌生存者生活质量的影响。方法将61例大肠癌生存者分为研究组31例和对照组30例。研究组纳入医疗机构-社区医疗模式,在肿瘤专科医师指导下由社区医师进行干预、随访,在干预前及干预3个月后应用欧洲癌症研究与治疗组织(EORTC)设计的生活质量测定量表(QLQ)体系中的核心量表(QLQ-C30)进行生活质量评价;对照组无干预,在入组时及3个月后采用QLQ-C30进行生活质量评价。结果研究组干预3个月后,研究组与对照组的情绪功能〔(67.3±12.5)分比(56.7±13.2)分〕、总体健康功能〔(81.4±6.9)分比(72.4±6.4)分〕、失眠〔(23.7±16.9)分比(50.3±30.1)分〕、便秘〔(20.8±11.7)分比(36.3±17.2)分〕、疼痛症状〔(0.9±0.7)分比(1.9±1.7)分〕评分比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论医疗机构-社区医疗模式下大肠癌生存者的生活质量明显提高。

基于电涡流-调谐质量阻尼器的海上风电筒型基础结构减振研究

针对海上风电结构在极端风荷载作用下会发生不利于工程安全的大幅振动问题,从理论推导与工程应用两个方面研究了基于新型电涡流-调谐质量阻尼器(Eddy Current-Tuned Mass Damper,EC-TMD)在海上风电筒型基础结构应用的可行性。首先,基于电涡流阻尼器(ECD)减振机理,将新型水平和摆式EC-TMD中的电涡流阻尼采用数值模拟中常规阻尼器等效替代;随后,利用Warburton公式对EC-TMD结构阻尼比和频率比进行优化;最后,将EC-TMD应用于江苏响水海上风电复合筒型基础结构实际工程模拟中。结果表明:极端风荷载工况下,EC-TMD可有效降低塔筒顶部振动位移幅度达21%~33%,说明其对海上风电筒型基础结构减振具有工程应用价值。

水下板式-浮筒型防波堤附加质量与阻尼系数研究

文章提出的水下平板—浮筒型防波堤作为一种新型的深海防波堤结构形式,具有重要的海洋工程应用前景。而附加质量和阻尼系数是决定该型结构水动力响应效果的重要影响因素。文中采用边界单元法依据波浪辐射、绕射理论对水下板式—浮筒型防波堤的水动力特性进行了研究,系统分析了这种结构形式防波堤的附加质量及阻尼系数和平板、浮筒间距及浮筒厚度的相互关系。

带有弹簧-质量-圆柱壳耦合结构自由振动分析

采用子结构导纳法研究了简支边界条件下带有多根弹簧-集中质量-圆柱壳耦合结构的自由振动。根据已有结果,通过求解多根弹簧等效刚度的推导思路,采用柔度法得到各子结构矩阵元素的柔度系数,进而求得集中质量带有多根弹簧的圆柱壳耦合结构自振频率及模态理论公式,并与已有文献结果作对比,证明了理论推导的正确性。应用理论方法进一步求解了集中质量带有三根弹簧圆柱壳耦合结构的自振频率及振型,并与建立的ANSYS有限元模型分析结果对比,二者结果的误差可忽略不计,再次验证所提出理论的合理性及正确性。