空间管路结构振动控制技术研究

飞行器在服役过程中,管路结构会产生大量级振动响应,严重时会发生断裂失效。振动控制是延缓管路结构失效,提升可靠性的主要途径。本文通过边界简化及焊接部位建模,建立了复杂空间三维管路结构动力学模型,模态仿真结果与试验模态结果对比最大误差小于3%。在此基础上,使用金属减振器进行振动控制。通过计算,获得随机振动载荷下使用金属减振器前后空间管路结构的减振效率为8.46%;通过试验获得金属减振器实际的减振效率达到14.26%。本文计算和试验结果表明使用金属减振器能够显著降低复杂空间管路结构的振动响应。

轨道梁参数随机的磁悬浮列车-轨道梁系统概率密度演化分析

为研究轨道梁随机参数对磁悬浮系统动力响应的影响,建立磁悬浮车辆-控制器-轨道梁时变随机动力分析模型,考虑轨道梁弹性模量、质量密度和阻尼比的随机性,采用数论选点法构造S维代表点集,运用Voronoi区域剖分概率空间并赋予点集初始概率,进而建立响应的概率密度演化方程。采用Newmark-β法和带TVD(total variation diminishing)格式的双边差分法求解概率密度函数、标准差、均值和满足99.75%概率保证率的响应最大值。首先采用文献结果和随机模拟法验证了模型的计算精度和效率,然后研究轨道梁随机参数和车速对车桥动力响应的影响。结果表明:基于概率密度演化理论的随机模型高效准确,与随机模拟法相比计算效率提高1~2个数量级;考虑轨道梁随机参数影响的车桥响应呈现明显的随机演化特征,响应的敏感程度为:轨道梁跨中加速度>轨道梁跨中位移>车体位移>电磁悬浮力;车桥随机响应受车速影响较大;随机弹性模量对车辆竖向振动有主导作用,随机阻尼比和质量密度的影响很小但不容忽略。

基于固有振型的非确定性振动结构稳健拓扑优化

考虑结构材料弹性模量和质量密度的随机性,构建以期望固有振型为目标的振动结构稳健拓扑优化模型,其中引入加权系数构建包括原目标函数均值及其标准差的新目标函数,引入原约束函数的标准差及满足约束的概率指标作为稳健性约束条件。利用Monte Carlo模拟法求目标函数和约束函数的均值和方差。在计算目标函数和约束函数对设计变量灵敏度的基础上,采用序列线性规划方法进行优化求解。两个数值算例及其结果验证所建模型的合理性和方法的有效性。

随机减振中两类不同作用的动力吸振器

本文在随机激励下将两类不同作用的动力吸振器进行了比较 ,提出了在随机激励下控制振体与基础之间相对运动的第 2类动力吸振器最佳参数的计算公式。

基于随机响应的隔震体系简化模型参数计算

为简化计算,将隔震结构等效为双自由度体系简化模型.论述了利用结构随机响应评判隔震简化模型参数几种不同取值方式的一般原则,建立了计算简化体系等效参数的多目标优化参数识别模型.取简化结构与原结构主要随机响应的方差作为目标函数,用结构基本周期等效的条件确定简化体系优化初值,并用复合形法进行交互式优化运算.文末采用一个实际隔震工程作为算例,显示了采用结构随机响应进行隔震结构简化模型等效参数识别的优越性.

巨-子型有控结构体系在地震激励下的响应控制特性

为研究巨-子型有控结构体系MSCSS(Mega-Sub Controlled Structural System)在地震作用下的响应特性,建立了MSCSS在随机地震激励下的动力方程,推导了结构响应计算表达式,对MSCSS在随机平稳及非平稳地震激励下的响应控制特性分别进行了对比计算研究,讨论了相对结构参数,如主子结构质量比、相对刚度比对MSCSS位移及加速度响应控制效果的影响.研究结果表明,与传统普通巨型框架结构体系相比,MSCSS在控制位移、加速度响应方面具有显著效果.

随机参数结构最优控制的闭环响应分析

在模态坐标下对结构降阶进行最优控制,用近似离散化的方法得到结构闭环响应的近似解来代替精确解。考虑结构中物理参数和几何参数的随机性,将这些随机参数用随机因子来表示。在此基础上,利用求解随机变量函数矩的方法,导出了在最优控制的作用下,随机结构位移闭环响应的均值和方差的计算表达式。通过算例考察了结构各个参数的随机性对闭环响应的影响,经与Monte Carlo数值模拟法结果比较,验证了文中理论分析和计算方法的正确性。

两类不同振动下的动力吸振器

对动力吸振器用于抑制两类不同振动时进行了比较，提出了一种抑制随机振动的动力吸振器的最佳参数的计算公式．

基于概率的桁架结构随机振动响应分析研究

研究了具有随机物理参数和几何参数的桁架结构在随机振动激励下的动力响应问题。从结构在随机振动激励下其振动响应在频率域上的表达式出发,利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法,导出了桁架结构的位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。通过算例分析了结构物理参数和几何参数的随机性对桁架结构在随机振动激励下动力响应随机性的影响,得出了若干有用的结论,为随机桁架结构的动力设计奠定了基础。

随机振动动力吸振器参数的最优设计

对主振动系统分别受外力激励和基础激励的随机振动动力吸振器进行分析比较 ,以主质量位移方差最小作为优化目标 ,同时考虑吸振器本身位移的许用范围 ,提出了两类基于随机振动的动力吸振器最优参数的计算公式。通过算例分析 ,吸振效果明显 ,证明所给公式是有效的 ,这对动力吸振器的优化设计和使用选择具有理论指导意义。

时变参数时滞减振控制研究

时滞动力吸振器对谐波激励有着良好的减振控制效果,但对随机激励的减振控制效果却并不明显,具体表现为时滞动力吸振器对随机激励的减振控制效果与被动吸振器几乎相同.针对上述问题,提出了一种新的时变参数时滞减振控制方法.在原有时滞减振控制方法的基础上,首先将时滞增益系数由定值形式变为时间函数形式,然后通过时变优化得到多组时滞控制参数并使其以一定时间周期循环作用于减振控制过程,通过这种方法进一步改善了时滞动力吸振器减振性能.最后以二自由度时滞动力吸振器减振模型为例,以主系统的振动响应为仿真对象,运用精细积分法求解了具有时变时滞参数的时滞动力学方程,以此得到了在谐波激励和随机激励作用下主系统振动的时域仿真结果.研究结果表明,在时变参数时滞动力吸振器的控制下,主系统无论是受谐波激励作用还是受随机激励作用,其振动位移、振动速度和振动加速度均比在定值参数时滞动力吸振器控制下时有大幅的减小,时滞动力吸振器的减振性能有了明显的改善.

车辆随机振动响应分析

以1/4车辆单自由度模型为研究对象,根据牛顿第二定律,建立了车辆垂直方向的振动数学方程。通过虚拟激励法,构造路面虚拟激励,推导出频率响应函数,进而计算各响应量的统计学特征。经过实例仿真,表明车辆结构参数对系统响应量是有影响的,应当重视车辆结构参数的选取。

阻尼动力吸振器的仿真设计

建立了单自由度主系统安装多个吸振器的计算机仿真模型 ,通过仿真实例讨论了吸振器各参数变化对总体吸振性能的影响并用实验给予了验证。

新型复式皮囊蓄能器动态性能分析

为改进皮囊蓄能器的动态性能,提高其抑制液压流量脉动噪声及缓和负载变化压力冲击能力,介绍了新型复式皮囊蓄能器的设计原理。从黏弹性力学出发,建立了复式蓄能器动态性能方程组,仿真分析新型蓄能器和旧式单皮囊蓄能器系统动态性能的差异。基于推导的广义Maxwell力学模型,分析了新型动态系统的性能与其内部参数的联系。计算表明,在低频及等温情况下,新型复式蓄能器比旧式蓄能器能更好地吸收压力脉动和缓和压力冲击;新型蓄能器的复式结构提供更多可调节的内部参数,也为提高液压系统工作性能准备了物质条件。

随机结构系统建模问题研究

初步研究了随机结构系统的建模问题。本文首先给出了随机结构系统建模的一般定义。然后,以随机结构分析的扩阶系统方法为基础,建议了一类二阶段迭代的随机建模方法。最后,通过仿真算例,说明了二阶段建模方法的实用性。

随机激振下双层减振问题的分析

利用随机振动理论对双层减振问题进行探讨，推导出双自由度系统质点绝对加速度及相对位移均方值的函数表达式。给出了系统响应与系统结构参数间的关系曲线，并得出随机激振下双层减振系统结构参数的确定方法。

随机激励下动力吸振器参数优化方法

以二自由度振动系统为例,将多个频率下主振动系统的幅频值叠加来构造目标函数,选取合适的最优化方法优化设计动力吸振器的参数,并通过求解、分析振动系统的频域响应和时域响应,比较了设置动力吸振器前后以及取不同频率间隔时动力吸振器的减振效果.结果表明,随着频率间隔的减小,动力吸振器的减振效果变好,但当频率间隔减小到一定程度时,动力吸振器的减振效果变化不再明显.对二自由度振动系统吸振器参数优化设计的思想可以推广到复杂多自由度振动系统中,为随机激励下的动力吸振器参数优化设计提供了一种实用、有效的方法.

随机激振下双层减振系统结构参数的确定

从电子设备和元件的减振问题出发，利用随机振动理论对双层减振问题作了研究；推导出双自由度系统质点绝对加速度及相对位移均方值的函数表达式，给出了系统结构参数与系统响应间的关系曲线；得出了随机激振下双层减振系统结构参数的确定方法．

移动荷载作用下双参数弹性地基板动力响应分析

同时考虑干扰源的运动性和随机性,对双参数弹性地基上的无限大Kirchhoff薄板的动力响应进行了研究。获得了运动的确定性和随机性的点源作用下双参数弹性地基上无限大Kirchhoff薄板的Green函数、脉冲响应函数、频率响应函数和位移场的理论解。详细分析了随机动力响应的时域统计特性。在随机性问题的研究中,发现地面系统对运动平稳随机载荷作用下的随机响应不再是平稳过程。为今后进行地面结构可靠度设计和疲劳设计提供了一定的理论依据。