基于尾流振子模型的柔性悬挂立管涡激振动分析

为了分析深海采矿柔性立管涡激振动响应特性,提出了一种高效的针对特殊边界的处理方法.基于欧拉梁模型和尾流振子模型,结合有限差分方法,系统研究不同边界条件、中间仓质量和海流剪切参数对深海采矿立管涡激振动的影响规律.结果表明:悬挂立管底部会产生较大位移,与传统两端铰接立管相比,相同激励下悬挂立管会激发出更高阶的振动模态,从原本5阶模态升至6阶;随着中间仓质量增加,立管振动的主导模态会随之降低,在同一模态下,悬挂立管底部位移逐渐减小,从0.460降至0.405,当模态转换时,底部位移均方根会迅速增大,由0.405升至0.413;底部位移随着均匀流速的增加呈现出波动趋势,在一定流速范围内,位移随流速线性变化;随着剪切参数增大,在同一模态下,立管底部的位移逐渐减小,当模态转换时,底部位移会增加.

基于Matlab的超磁致伸缩骨传导振子设计平台研发

针对声学领域中利用稀土超磁致伸缩材料(GMM)设计的微型骨传导振子结构设计计算复杂的问题,提出设计一款稀土超磁致伸缩骨传导振子的结构设计平台。在稀土超磁致伸缩换能器设计理论的基础上,利用Matlab强大的数据处理能力和GUI图形用户界面功能搭建了骨传导振子的设计平台。该平台可以对骨传导振子内部的GMM棒、激励线圈、预压力机构等部件进行设计计算,还可对骨传导振子的性能指标进行检验。该平台操作简单,可根据设计要求进行改变参数,有效地提高了设计效率。

基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计

铁路轨道作为移频信号的传输载体,其对于信号对象传输轨迹疏密度的辨别能力,决定了轨道体系对移频信号的测量准确性;为实现对信号对象传输频率的准确辨别,设计基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统;将电源模块输出的电量信号,按需分配至STM32F103微处理器、移频信号辨别模块与DSP测量单元之中,完善各级应用部件之间的连接关系,实现铁路轨道移频信号测量系统的硬件方案设计;确定移频信号的Duffing振子描述条件,针对其定义形式,构造移频信号的相空间,完成对铁路轨道移频信号的提取;求解铁路轨道的Lyapunov指数,并构建移频信号的Duffing方程,确定混沌测量参数的取值范围,实现对铁路轨道移频信号的测量,联合各级应用部件,完成基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计;实验结果表明,上述系统测量所得信号传输轨迹疏密度与真实轨迹疏密度相似度较高,并且测量结果准确率最高值达到了84%左右,说明其能够实现对铁路轨道移频信号的准确测量。

半球谐振子超精密修调方法研究

目的研究因谐振子质量缺陷而引起的频率裂解机制,进而对刚性轴位置进行质量高分辨率可控去除,提高陀螺精度。方法首先基于多区域配合划分法建立半球谐振子高精度有限元仿真模型,分析质量大小与位置对谐振子频差的影响规律。其次搭建谐振子振动特性检测平台,利用拍频法实现其频差值和刚性轴位置的精确辨识。最后结合仿真与辨识结果以及离子束加工方法确定谐振子超精密修调方案。结果优化网格划分方法后,谐振子有限元模型频差值小于0.0001Hz,当修调定位误差相同时,在一个范围内的质量去除比单点质量去除的修调效率更高;谐振子质量缺陷四次谐波刚性轴位置辨识精度可达0.1°,与常见的幅值法相比,其精度提高了一个数量级;通过三次点线结合方式进行质量修调后,谐振子频差值小于0.001Hz,修调效率与精度得到了提升。结论提出的谐振子仿真模型、振动特性测试方法以及离子束修调工艺精度较高且可行性较强,对实现半球谐振子性能高精度检测以及高质量加工具有重要意义。

电路及谐振子参数对YIG调谐振荡器相位噪声的影响

利用单一变量法,详细分析了某型YIG调谐振荡器不同电路参数(如基极反馈电感、负压电阻等)及谐振子参数(耦合环大小、小球饱和磁化强度等)对振荡器相位噪声的影响。结果表明,振荡器相位噪声随基极反馈电感的增大而增高,高频端的相位噪声相对低频端随负压电阻的增大改善更大;而对于YIG小球铁磁共振线宽ΔH,相对于高频端来说,相位噪声随ΔH的增大在低频端增高更多。总之,降低YIG调谐振荡器的相位噪声是根据各指标需求综合优化振荡器电路各参数的结果。

含信号调制噪声和频率波动的时滞分数阶振子的随机共振

本文研究了含信号调制噪声和频率波动的小时滞线性分数阶振子的随机共振.利用分数阶Shapiro-Loginov公式和Laplace变换技巧,本文首先推导了系统响应的一阶稳态矩和稳态响应振幅增益(Output Amplitude Gain, OAG)的解析表达式,然后讨论了分数阶、时滞和噪声参数对OAG的影响.结果显示:各参数对OAG的影响均呈现非单调变化的特点,表明系统出现广义随机共振.特别地,分数阶与时滞的协同作用可能诱导随机共振的多样化.这就为在一定范围内调控随机共振提供了可能.

全角半球陀螺谐振子结构设计研究

围绕全角半球谐振陀螺的典型使用环境特征,对谐振子结构方案进行了深入研究。仿真分析了“等壁厚”“上薄下厚”“上厚下薄”3种结构方案的振动特性差异,发现在谐振子平均尺寸相同的情况下,“上厚下薄”方案的工作频率最高,相邻模态频率间隔最大,且受冲击影响最小。进一步,定量仿真分析了内球面半径、内圆角半径及内支撑柱直径等结构参数对“上厚下薄”谐振子振动特性以及抗冲击性能的具体影响,为陀螺的设计加工提供了有效参考。

一种基于扼流结构的基站天线碗状振子异频去耦方法

针对双频嵌入式布局的基站天线中存在高频振子辐射性能受低频振子严重干扰的问题,提出一种基于扼流结构的基站天线碗状振子异频去耦方法。设计了含去耦结构的基站天线,在低频振子臂上加载微带形式的扼流结构,通过分析扼流结构的等效电路、在高频天线工作频段的感应电流及单站雷达散射截面(Radar Cross-Section,RCS),调整扼流结构的性能参数,有效降低低频振子对高频振子的影响。通过设计具有去耦功能的双频双极化基站天线阵列,验证所提方法的可行性。结果表明,低频振子具有良好的阻抗匹配特性,所提方法能有效减弱高频振子受低频振子影响导致的交叉极化恶化问题,且能够稳定方向图波束宽度。

弹簧振子隔离器模型动态刚度特性试验及仿真研究

隔离器的动刚度和冲击刚度是隔离器性能评估的核心技术指标,需要对其进行准确的评估,已满足不同使用环境的需要。动刚度的测试方法主要有椭圆法、振动激励法和自激振荡法,冲击刚度测试技术主要有跌落法和落锤法。根据试验件的特性,合理选择测试方法,能够极大地提高效率。本文采用振动激励法对弹簧振子隔离器模型进行动刚度仿真及试验分析,采用跌落法对弹簧阵子隔离器模型进行冲击刚度仿真和试验分析。基于仿真分析和试验分析对比明确了测试的有效性,并根据相关的试验数据,梳理了动刚度和冲击刚度各种测试方法的优缺点,以供相关的测试技术人员参阅。

基于加工误差仿真的半球谐振子优化设计

针对半球谐振陀螺谐振子制造过程中存在的加工误差,采用有限元仿真,分析了半球谐振子结构参数、尺寸公差和形位公差变化对其工作模态频率和临近模态频率的影响,研究了半球谐振子形位公差变化对频率裂解和品质因数的影响。通过仿真分析可知,半球谐振子结构参数壁厚、半球中心半径及内倒角半径都会影响模态频率;半球谐振子形位公差中的内外球心距离误差对其工作模态影响较大,中心轴平行误差对频率裂解和品质因数影响较大;半球谐振子壁厚、内倒角半径、小柱半径及内外球心距离误差变化会使工作模态频率与相邻模态间存在干扰。在此基础上,提出了半球谐振子结构参数及形位公差优化设计建议,并通过半球谐振子品质因数Q值和频率裂解测量对该建议进行了验证。

基于有限元仿真修正超声振子频率差值

现有超声振子适配多把型号差异较大的刀具时,因存在较大的频率差值而不能使用同一频率来适配这些刀具,这导致不同型号的刀具需要适配不同的超声振子,从而增加了加工成本,降低了加工效率,不利于加工生产。为了解决这一问题,根据现有修改频率差值的方法提出了通过改变超声振子核心零件结构的方式来修正适配振子的频率差值。通过单因素实验探讨了法兰盘直径、孔径和孔数对适配后振子频率差值的影响,通过正交实验探究了这些因素的显著性,并确定了最优参数。同时利用有限元软件对适配后的振子进行模态和谐响应分析,结果表明优化后适配振子频率差值均小于1.5 kHz且振型合理,节点偏移量小,可以实现同个振子在中心频率范围内适配3把不同刀具的效果。

基于改进强耦合振子的微弱脉冲信号检测方法

强耦合振子可用于微弱脉冲信号的检测和波形恢复,但其对微弱脉冲信号的检测频率会受到系统内置频率的限制.在系统内置频率固定的情况下,系统只能对一定频率范围内的脉冲信号进行有效检测和波形恢复,在检测更高频率的脉冲信号时会出现波形失真.本文分析了耦合振子内置频率和微弱脉冲信号检测频率之间的关系,提出两种改进强耦合振子结构以扩展微弱脉冲信号的频率检测范围.通过引入非线性恢复力耦合项,非线性恢复力强耦合振子可以有效保留信号的高频分量,在更高频率的脉冲信号输入时也能较好地保留信号特征.双振子强耦合系统通过引入Van der Pol-Duffing振子,加强了系统内部结构的稳定性,同样达到了扩展脉冲信号频率检测范围的效果.此外,基于变迭代步长和混沌检测的频率相关性,提出了一个未知频率脉冲信号检测方法,以改变迭代步长的方法代替改变系统内置频率来进行频率扫描,并且利用混沌检测的频率相关性,将接收信号和恢复信号的相关系数和纯噪声输入情况下的相关系数进行对比,根据两个相关系数之间的明显差异可以有效检测出脉冲信号.通过仿真实验进行验证,所提方法可以有效检测出未知频率的脉冲信号,并且所提的改进强耦合振子结构相对于强耦合振子有较大的性能提升.

含谐振子的负泊松比超结构隔振性能研究

空间机械制冷机在轨工作的微振动是影响空间光学遥感器在轨性能的重要因素。本文针对空间制冷机微振动隔离需求,基于二维正弦曲线负泊松比超结构,添加谐振子提高低频隔振性能。首先针对二维正弦曲线负泊松比超材料进行参数分析,确定二维正弦曲线负泊松比胞元的壁厚;然后,通过添加谐振子的方式降低隔振频率,确定谐振子以及弹簧板的尺寸;最后,进行结构的隔振性能分析。结果表明,添加谐振子能够有效提高关注频率处的隔振效率,使得结构在所需的三个频点处的隔振效率优于80%。

二维旋转谐振子势中单粒子的跳频压缩及演化

本文主要研究二维旋转谐振子势中单粒子的动力学行为,通过跳频的方式分析该粒子的压缩演化过程,并分析了相应的物理机制.一方面,研究跳频过程对回旋半径模式的压缩演化,通过选择适当的跳频时刻,分析跳频过程对压缩的影响.研究表明,回旋半径坐标的压缩程度并未在跳频时刻发生改变,但可在后续的演化中出现更强的压缩现象.另一方面,主要研究跳频过程中心导向模式的压缩演化.通过参数的选择,分析了两种压缩模式,即发散模式和振荡模式的压缩及演化.有趣的是,在中心导向模式压缩中,外势存在一个由旋转角速度决定的临界势阱纵横比.压缩模式在此处发生突变,且在振荡模式中,势阱纵横比趋于该临界值时,将出现明显的压缩.

基于微型振子阵列的可穿戴触觉电视的研发

盲人因视觉障碍无法通过光学获取信息,本文基于换能原理设计了一种触觉电视,可把图像数据转换为振动数据,使人体通过皮肤触觉作为媒介接收信息,可帮助盲人使用触觉感知周围事物和图像信息。

弹簧振子类试题数据设计的自洽性研究

在命制弹簧振子类试题设计数据时不能想当然,要根据动力学方程得出物体的运动规律,然后恰当的设计数据.结合具体的两个案例,分别给出单弹簧振子和双弹簧振子类试题数据是否自洽的论证方法.

含减振子结构的模块化钢结构栈桥减振控制分析

为分析模块化钢结构栈桥水平方向减振控制,提出一种新型的结构体系—含减振子结构的模块栈桥结构。通过设计,用半刚性节点将带式输送机与栈桥主体结构相连接,在带式输送机底部与栈桥主体结构之间设置黏滞阻尼器,将带式输送机转变为减振子结构,形成含减振子结构的模块栈桥结构。采用有限元分析方法,在频域内以控制栈桥主体结构和带式输送机水平方向振动响应为目标,对半刚性节点刚度、阻尼系数进行参数分析,计算结果表明存在最优参数,可使模块栈桥水平方向振动得到控制。在时域内将含减振子结构栈桥设定为最优参数,分析其在风荷载作用下的减振效果。结果表明:这种体系能够较好地控制结构风振响应;存在最优的半刚性节点刚度系数和阻尼器阻尼系数,可以明显减小栈桥主体结构和带式输送机的风振动力响应。

量子非谐振子和双势阱模型中的六次与八次混合非谐项的基态能隙

量子非谐振子和双势阱是重要的数学物理模型,其中,计算源自于非简谐项的基态能隙是一个重要的问题。对于含有纯非谐项的情况,我们最近的研究发现可以用同一个公式来描述它们源自于纯非谐项的基态能隙,意味着这两个模型中的非谐效应存在着某种联系。上述发现是关于的纯非谐项的情况,在本文中我们将继续关注含有混合非谐项的情况,我们计算了六次与八次混合非谐项所产生的基态能隙,发现它们仍然由同样的公式来描述,从而进一步确认了这种未知联系的存在性。

不同传感器在弹簧振子简谐振动实验中的应用对比研究

随着科技的发展,越来越多的传感器应用到物理实验中,PASCO公司的传感器和手机phyphox软件都能开展弹簧振子简谐振动实验,比较了不同传感器在该实验中的使用方法,优缺点和实验难点。

一定是对称的吗——一道弹簧双振子问题分析

1问题的提出2023年福建省七地市第一次模拟考有一道弹簧双振子的题目.该类题目平常只需定性分析两振子的运动,定量关系在高中不作要求.该题的选项B、C引起师生的热烈讨论.基于此,本文定量分析了两选项,并借用GeoGebra软件作了进一步讨论与验证,希望能给大家一些参考.