VECTOR BOND GRAPH REPRESENTATION OF FINITE ELEMENT METHOD IN STRUCTURAL DYNAMICS

In this paper we have shown that the invariance of energy(kinetic energy,potential energy)and virtual work is the common feature of vector bond graph and finite element method in struc-tural dynamics.Then we have discussed the vector bond graph representation of finite elementmethod in detail,there are:(1)the transformation of reference systems,(2)the transformation ofinertia matrices,stiffness matrices and vectors of joint force,(3)verctor bond graph representationof Lagrangian dynamic equation of structure.

冷轧拉矫机传动系统动力学建模与仿真

拉矫机广泛用于现代冶金企业宽幅薄板带连续生产线,其发展面临的核心问题是对布置于矫直机前后的张紧辊组驱动电机功率的优化匹配.围绕此工程需求,基于功率平衡法、键合图法等理论,建立传动系统功率键合图模型,以某现代钢企冷轧板带产线在役差动式拉矫机为案例,研究其功率传递动态特性.结果表明在拉矫传动系统生产不同规格带钢时,差动式拉矫机传动构型在启动初期低转速阶段,主传动电机功率发生波动概率增大,引发构件变形量增加进而导致设备安全服役概率下降,通过现场工业试验计算得到模型的均值绝对百分比误差为9.3%,验证了模型准确性.

航空航天类机电系统设计及仿真课程实践式教学探索

机电仿真技术在缩短研发周期、减少重复劳动方面有着巨大优势,近年来已成为复杂系统研发中的重要一环。针对目前传统机电类课程设计中重理论、轻实践的问题,该文提出一种以实践为核心,理论与实践相融合的教学方式,旨在培养学生的创新设计综合素质和解决工程实际问题的能力,顺应国家在该领域未来发展的人才需求。该文从理论教学与实践教学设计两方面进行阐述,并以实际系统为例,着重介绍多平台联合仿真实践的教学案例。上述教学方式,能够充分锻炼研究生的创新设计综合素质和解决工程实际问题的能力,并为后续机电类课程的教学设计提供经验。

含新能源直流电网的状态反馈控制

为适应直流电网智能、高效、经济地运行,实现网络中不同分布式电源、客户端的协同运行,基于六端树状直流电网物理仿真平台需求提出了一种适用于含新能源并网的电网系统级控制策略。将该六端电网视为一个多输入多输出的系统,利用键图方法提取出网架的状态空间方程,分析该系统的动态特性后确定闭环极点配置的优化目标,并提出用线性系统综合的方法设计了状态反馈控制器。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建了该模型,并与传统主从裕度控制方法做了仿真对比。结果显示所提状态反馈控制器对新能源带来的电压波动具有明显抑制效果。

层流流体管路分段集中参数键图模型研究

对传统管路分段集中参数模型进行修正 ,通过引进动摩擦液阻 ,提出了适用于研究层流管路动态特性的分段集中参数键图模型 .对比该模型与特征线法 (method of characteristics)的仿真结果 ,表明所提出的管路模型是一种高精度模型 .该模型结构简单、计算参数少 。

基于键图法的直流电网系统模型

为适应直流电网智能、高效、经济运行的要求,实现各换流站间的协调控制,基于六端直流电网物理仿真平台,将多端直流输电系统视为一个多输入、多输出、多控制目标的系统整体进行了数学建模。提出了适用于多节点、系统级仿真的换流器简化模型,分别讨论了各端电源、负载模型的简化方法,利用键图方法对六端树状直流电网进行了等效建模,并提取出其状态空间方程。最后根据电力系统的常规运行要求对直流电网的具体控制目标进行了数学提炼,写出控制问题的约束条件和指标函数,为进一步设计、优化协调控制器提供了基础。

基于典型流道液阻的集成块线网动态特性仿真

分析了液压集成块线网动态特性仿真的研究意义,指出将功率键合图法和计算流体动力学(CFD)方法相结合是进行系统动态特性研究的有效方法。提出应用CFD方法对集成块线网中存在的典型流道流场进行分析,获得相关局部阻碍的阻力系数,依此建立起包含动态摩擦的线网分段集中参数键合图模型。通过数字仿真和实验结果的比较,检验了线网的动态性能,并分析了液流压力损失与孔道结构的关系,初步探讨了流道中典型结构的改进对线网系统特性的影响。

无人机液压弹射系统的模型研究与仿真

以气囊式蓄能器作为主要动力源、滑轮组作为增速机构的无人机液压弹射系统为研究对象,介绍了系统弹射阶段的工作原理,提出一种分析滑轮组模型的新方法,建立了系统的简化模型,并利用功率键合图法推导出了系统的数学模型。以一个实际系统为例进行仿真,得到了液压缸进油腔压力和无人机及滑车速度的变化曲线。通过类比证明该研究方法是可行的,为类似系统的设计和研究提供了理论的指导。

一种新型自由界面子结构模态综合法的研究

将键合图用于动态子结构分析和研究 ,获得其相应的特征谱矩阵和振型矩阵 ,提出一种新的求解自由界面模态综合法的基本原理 ,推导出两个子结构自由界面模态综合法的计算方法。文中给出的算例表明 ,基于键合图方法的自由界面模态综合法方便、有效、结果准确 ,并确保了整体结构分割前和综合后的键合图模型的统一。

基于键合图方法的自由界面模态综合法及其应用

将键合图用于动态子结构分析和研究 ,提出了一种新的求解自由界面模态综合法的基本原理 ,推导出两个子结构自由界面模态综合法的计算方法 ,获得其相应的特征谱矩阵和振型矩阵。文中给出的算例表明 ,基于键合图方法的自由界面模态综合法方便有效 ,结果准确 ,并确保了整体结构分割前后的键合图模型统一。

自由界面模态综合法的研究及应用

提出用键合图方法获取结构的主模态 ,推导出两个直串式的子结构自由界面模态综合法 ,计算整个结构的振型 ,结果表明 ,基于键合图方法的自由界面模态综合法不仅有较高的综合效率 。

功率键合图法在血液循环系统计算机仿真中的应用

根据生物流体系统同工程流体系统所具有的相似性，将功率键合图建模方法应用于人体血液循环系统的计算机仿真当中，对一个简化的人体血液循环系统模型进行了仿真研究；所得仿真数据同基本的生理规律符合较好。

电流变隔振器系统的键合图分析及动特性仿真

基于电流变液体特殊的阻尼可调的力学性能,针对电流变隔振器的结构特点,论述了其工作原理,采用键合图方法仿真和模拟评价隔振系统性能的两个参数——动刚度和响应滞后角.从理论的角度证明了电流变隔振器在低、高频段均有良好的隔振效果,该隔振器可利用“智能”的电流变液体,依靠外电场的控制及时准确地调控液体的粘度,实现对系统阻尼力的干预调节,达到发动机宽频带范围内主动隔振的目的.

液压转向系统功率键合图模型的研究

依据功率键合图原理,研究BZZ5型液压转向器和负荷传感全液压转向系统的建模方法。这种功率键合图模型较通常使用的传递函数和方块图模型更接近于真实的非线性的物理系统,并比传递函数和方块图使用方便,且便于修改,可用来对液压转向器及液压转向系统进行更有效的计算机仿真和优化设计。

基于管路特性的锥阀振动特性分析

管路特性对普通锥阀的稳定性有影响。为了探究管路特性对锥阀振动的影响,基于功率键合图法建立管路的分段集中参数模型,利用Simulink仿真平台仿真分析管路特性对锥阀振动特性的影响。结果表明:总体上,管路特性能抑制低频振动,并且促进高频振动;当管长较大或管径较小时,锥阀易出现高频振动;当管长较小时,锥阀易出现低频振动;当管径较大时,锥阀稳定性显著增强。

二通插装阀动态特性优化设计

在对插装阀液压系统工作特性进行研究的基础上,利用功率键合图建立插装阀液压系统的动态数学模型,进行插装阀液压系统动态仿真。应用优化方法对插装阀液压系统动态特性进行优化设计,计算结果表明优化后的插装阀动态特性得到明显改善。

基于键合图的热工流体网络建模方法研究

应用功率键合图理论研究了热工流体网络的仿真建模问题,并从基本物理规律出发对其进行了仿真建模;采用分段集中参数法分析流体的流动过程,避免了以往把流体压缩性集中于若干网络节点上所造成的计算偏差,使模型的动态特性更符合实际。结合具体算例对该建模方法进行验证,证明其适用于常见的可压缩或不可压缩流体网络,具有较好的精确性和工程实用性。

基于功率键合图的自动符号建模与仿真软件

介绍了基于功率键合图的自动符号建模与仿真软件结构、组成及应用实例。以软件的建模部分为例 ,讨论了基于第二代面向对象方法 Fusion法进行功率键合图图形编辑器系统分析、设计及用 Visual C+ + 实现的过程。

汽液两相流键合图建模与仿真

为了研究汽液两相流管道系统动态特性,从质量守恒、能量守恒和动量守恒方程出发,采用交错网格有限体积法,推导出汽液两相流通用微分方程的离散形式,结合键合图理论建立了分段集总参数键合图模型。为了求解工质热力性质,利用多领域统一建模语言Modelica建立了键合图模型的仿真程序,并以直流锅炉受热管为例,在Dymola平台上进行仿真。仿真结果反映了热负荷阶跃变化时管内压力、温度、含汽率动态变化与分布情况,为管道系统设计与分析提供了依据。

层流流体管路的键合图模态分析法

为了分析层流管路的振动特性,在其高精度分段集中参数键合图模型的基础上,将键合图模态分析法应用于层流管路的振动分析,可以同时获得第1类模态和第2类模态及它们的同形模态。此法避免了复杂的数学问题,易于处理管路分支,特别适合处理机液耦合系统,细化模型后可满足高精度要求。