星载光电跟瞄转台动态特性分析EI北大核心CSCD

针对目前利用有限元方法分析星载光电跟瞄转台动态特性时存在的建模失真问题,提出使用广义弹簧单元对轴承和锁紧机构等效建模,并通过定义模态阻尼比,精确模拟转台的固有频率及响应特性。通过理论计算和基于模态试验数据的参数辨识,确定各等效单元刚度;通过基于扫频试验数据的参数辨识,确定结构模态阻尼。基于建立的等效有限元模型进行仿真分析,模态分析中前6阶固有频率与试验结果的最大偏差为5.1%,谐响应分析中X、Y、Z三个主方向的最大响应与试验结果的最大偏差为3.2%,固有频率与响应一致性良好,均在允许的误差范围内。说明使用广义弹簧单元对轴承和锁紧机构进行等效建模,通过模态和扫频试验数据确定转台刚度和阻尼特性是可行的,对同类型转台的建模仿真有一定借鉴作用。     

电子油门踏板的磁场仿真和实验研究

对于汽车电子油门踏板利用可编程霍尔传感器将踏板的位置变化转换为线性模拟电压输出,具有产品一致性好、寿命长等优点正越来越获得广泛应用;针对踏板磁钢片位置布局不良容易导致的传感器校准异常和输出非线性等问题,进行了踏板旋转件永磁磁路分析,并用ANSYS软件进行了磁场有限元建模仿真,分析了踏板旋转角度和传感器位置安装之间的影响因素,并在电子油门性能检测平台上进行了实验验证;实验结果表明,双路输出式电子油门踏板的输出线性度达到1.45%,同步度指标为0.12%,符合产品技术标准。     

涡旋柔性弹簧及组件性能实验研究

本文利用TSL系列弹簧刚度实验仪对用于斯特林制冷机中的单片柔性弹簧及柔性弹簧组件进行了实验研究。测试了四种不同尺寸弹簧刚度的动态特性,研究了单片弹簧的轴向刚度、径向刚度以及力矩特性,然后对柔性弹簧组件进行了实验研究,指出了不同组合方法下的刚度及弯矩特性,得到的数据可以作为斯特林制冷机设计的参考。     

列车外圆弹簧疲劳损伤的非线性超声测试

进行了列车外圆弹簧在疲劳载荷作用下所产生损伤的非线性超声测试。对列车外圆弹簧进行疲劳加载,利用专门的非线性超声测试系统激发和接收透过弹簧的超声纵波。在相应的信号处理后,建立了声学非线性系数与弹簧疲劳次数之间的关系。实验结果表明,当疲劳次数小于150万次时,由于弹簧材料内部位错、滑移带等微观缺陷还没有形成足以产生显著非线性的积累,该非线性系数增长不明显;当疲劳次数达到150万次至300万次之间的疲劳响应期时,非线性系数增加明显,表明弹簧材料的内部损伤快速增加;当疲劳次数超过300万次时,弹簧材料的内部损伤积累速度减缓,非线性系数增加放缓。该研究表明列车外圆弹簧的疲劳损伤程度与其声学非线性系数直接相关,利用该方法可以为材料和结构早期力学性能退化的检测和评价提供一种有效的途径。      

斯特林制冷机膜片弹簧设计与性能试验

膜片弹簧技术已成为低温制冷机工作时获得长寿命的关键核心技术。膜片弹簧是支撑往复运动活塞、实现间隙动态密封的关键部件。本文通过有限元应力分析,得到满足轴向/径向刚度和极限应力要求的形线,对设计完成的膜片弹簧进行性能测试及寿命试验,给出关键数据。结果表明,所设计的膜片弹簧性能及可靠性满足设计要求。     

柔性基础对ICF装置稳定性的影响

 为探讨土-结构相互作用（SSI）对惯性约束聚变（ICF）装置在地脉动作用下响应的影响,建立了某ICF装置刚性地基和柔性地基两种有限元模型。通过设置人工虚拟边界的弹簧单元和阻尼装置来考虑SSI效应,并且通过设置具有概率意义的弹簧刚度和阻尼系数,来模拟岩土特性参数的不确定性。两个模型地脉动随机响应结果的对比分析,揭示了柔性地基条件下SSI效应及岩土地基参数不确定性对装置的影响。研究表明,考虑岩性地基的柔性时,ICF装置主要部位的位移响应和转角响应分别放大了1.24和1.49倍。     

无自旋交换弛豫原子自旋陀螺非线性特性实验研究

采用基于圆偏振探测光的光纤Sagnac原子自旋进动闭环检测技术,实验测试了无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋陀螺在两种不同抽运状态下的角速度输入/输出特性,发现了SERF原子自旋陀螺输出的非线性现象。基于SERF原子自旋陀螺理论,建立了非线性响应模型并进行仿真研究,仿真结果与实验测试一致。研究表明:SERF原子自旋陀螺的非线性由原子内在相互作用决定,与总电子弛豫率R_(tot)密切相关。     

电磁脉冲测试系统的非线性辨识建模与性能补偿

给出了准阶跃信号激励下电磁脉冲测试系统非线性模型参数在连续域的直接辨识算法。结合实际研制的光纤传输式脉冲电压测试系统及其时域动态校准数据,建立了由4阶多项式非线性环节和3阶传递函数线性环节组成的测试系统Hammerstein模型,实测结果验证了辨识模型的准确性。在此基础上,构建了由动态线性补偿滤波器和静态非线性校正器组成的补偿环节,将测试系统的下限截止频率由数十kHz拓展至直流,稳态响应时间由s级降至ns级,有效改善了系统的动态性能,实测脉冲波形的重建结果验证了补偿环节设计的有效性。     

硅橡胶拉伸行为的应变率相关性测试和表征

为了研究硅橡胶在不同应变率下的冲击拉伸响应,对硅橡胶板材进行了应变率为0.001 s–1的准静态单向拉伸测试、应变率为15 s–1的中应变率单向拉伸测试以及应变率分别为350 s–1和1400 s–1的高应变率单向拉伸测试。实验结果表明,硅橡胶的单向拉伸力学行为呈现出明显的非线性弹性和应变率相关性特征。在实验结果的基础上,提出了一个可用于描述硅橡胶在不同应变率下拉伸力学响应的宏观唯象黏超弹性本构模型。该模型假设硅橡胶在拉伸加载下的力学响应是超弹性响应和黏弹性响应的组合,其一维流变学形式可以简述为一个超弹性的弹簧和一个松弛时间率相关的Maxwell体的并联。模型拟合结果与实验结果的对比显示,该模型能有效表征硅橡胶在大应变率范围内的非线性拉伸力学行为。     

一种光电载荷非线性隔振装置的研究

针对光电载荷对隔振性能的需求,提出一种采用菱形连杆机构作为负刚度组件,具有高静、低动刚度特点的非线性隔振器（简称菱形HSLDS隔振器）。采用静力学分析方法,建立了隔振器数学模型,研究了刚度参数设定以及非线性调节方法;利用谐波平衡法（HBM）求解动力学方程,分析了各参数对隔振性能的影响关系;采用动力学仿真软件ADAMS及实物样机对理论模型与结论进行了验证。测试结果表明:菱形HSLDS隔振器具有较方便的参数调整能力,零位刚度及刚度非线性可通过拉簧参数与连杆参数进行设定、优化,隔振的刚度非线性优化程度受主隔振器阻尼以及零位刚度参数影响。相比于传统线性隔振器,菱形HSLDS具有显著的非线性隔振优势,可较好地满足光电载荷隔振需求。     

一类相对转动时滞非线性动力系统的稳定性分析

建立了具有时变刚度、非线性阻尼和谐波激励的一类相对转动时滞非线性动力系统的动力学方程.采用多尺度法推导出时滞动力系统的分岔响应方程,运用奇异性理论研究系统结构稳定性,得到主共振稳态响应方程的转迁集以及不同参数下分岔曲线的拓扑结构.应用Hopf分岔理论讨论了时滞动力系统动态稳定性,给出了系统产生极限环的条件,最后用数值模拟的方法研究了时滞参数对系统极限环幅值的影响。     

分体型COIL谐振腔支撑致稳系统设计与仿真分析北大核心CSCD

采用工字型光学平台、调平支腿与钢丝绳弹簧进行有机组合,设计了一种分体型COIL光学谐振腔支撑致稳系统。首先建立了工字型光学平台的有限元分析模型,以提高系统的第一阶固有频率、最大化材料利用率为目标,开展结构优化分析与设计,并对光学平台优化设计结果进行了验证,结果表明,优化设计是有效的,提高了光学平台的第一阶固有频率,优化了材料的分布情况。进一步,建立了支撑减振致稳系统的动力学模型,对平台系统的减振致稳性能进行了评估,分析了钢丝绳弹簧大阻尼比特性对平台系统减振致稳性能的影响,结果表明,钢丝绳弹簧较大程度上提高了平台系统的减振致稳性能。     

基于薄层单元与弹簧单元的滚动直线导轨副动力学建模

针对某大型光机装置中使用的LM型直线导轨-滑块的结合面,采用薄层单元与弹簧单元模拟其接触面,建立了大行程传输结构模拟件的有限元模型。通过模型修正方法,根据模态试验结果对薄层单元弹性模量以及弹簧刚度进行了识别。模型修正后,结构前三阶模态频率计算结果与试验结果最大差别为2.23%,地脉动载荷下各测点位移响应计算结果与试验结果最大差别为7.61%。计算结果与试验结果具有较好的一致性,验证了模型的有效性。     

菱形HSLDS隔振器负刚度机构质量及摩擦力影响分析

以菱形负刚度机构HSLDS（high static low dynamic stiffness）隔振器（简称菱形HSLDS隔振器）为研究目标,采用虚功法建立负刚度机构等效摩擦力模型,并以拉格朗日方法建立包含负刚度机构质量及摩擦力因素的动力学方程;利用谐波平衡法（HBM）求解动力学方程,分析了负刚度机构质量及摩擦力对隔振的影响及其优化措施,并通过实物样机验证了理论模型的合理性。实验结果表明:负刚度机构质量及摩擦力对隔振均产生不利影响,应尽量减小;将负刚度机构连杆较短侧连接于载荷平台端,可以减小负刚度机构质量对较高频段隔振性能的影响;在限定隔振器刚度参数以及铰接副接触参数且同时满足刚度与摩擦力优化条件下,通过增大连杆机构杆长差的方式可以优化低频段隔振性能,并降低负刚度机构摩擦力对高频段隔振的影响。     

高温超导磁浮动态性能的实验研究

在世界各国高重复使用单级入轨运载系统的概念研究中,磁悬浮助推发射技术具有低成本、高性能等优点而成为下一代发射系统可供选择的先进技术,提高动态特性可以有效的保证系统工作的稳定性和可靠性,对于磁浮系统及其磁浮技术的应用研究具有一定的指导意义.本文针对高温超导永磁磁浮机构,建立相应的动态性能测试平台,通过激振和响应回馈信号分析获得系统的刚度和固有频率等动态参数,研究和分析一定振幅、频率条件下悬浮气隙的变化对系统动态性能的影响,并探讨了磁浮系统在动态环境中的自稳定行为和可能的控制策略,为缩比磁悬浮发射试验平台的建立提供可靠的技术依据.     

一类弹性和阻尼双分段非线性约束系统周期响应特性研究

考虑动态条件下的两种典型分段非线性约束, 根据广义耗散Lagrange原理建立一类具有弹性和阻尼双分段非线性约束系统动力学模型. 采用平均法求解得到系统在周期激励下的幅频响应关系. 分别比较系统在不同分段非线性约束条件下的时域响应、分岔响应和幅频响应, 得到受分段非线性约束的系统响应特性以及约束条件变化时系统响应的变化规律. 对比两种约束条件下的幅频响应, 研究得到系统稳定性受不同分段非线性因素影响及两种分段非线性约束之间的相互影响规律.     

红外超光谱干涉光谱仪探测器高阶非线性响应研究

针对红外超光谱干涉光谱仪的技术特点,分析其探测器非线性响应的形成机理,仿真含有高阶非线性误差的干涉数据,并研究二、三阶非线性响应对光谱的影响;提出一种迭代方法,即通过交叉迭代使光谱带外畸变最小,从而确定校正系数进而校正非线性响应;通过获取不同温度黑体观测的干涉数据,用交叉迭代法校正实测数据并复原光谱,将未吸收波数光谱响应与黑体辐亮度进行拟合。结果表明:二阶非线性响应主要影响带外数据,三阶非线性响应主要影响带内数据,仅校正二阶非线性响应时,光谱带内数据仍会有残留误差;交叉迭代法可以校正探测器的非线性响应,且三阶非线性校正的精度比二阶的提高了约7.26%;校正后的拟合优度比校正前的提高了约0.4%,校正后的干涉数据更准确。     

基于Simulink的压缩式制冷系统动态特性分析

利用移动边界法建立了蒸发器和冷凝器的动态数学模型,并建立了压缩机和电子膨胀阀的稳态数学模型,根据各部件间耦合关系在Simulink平台上建立了压缩式制冷循环的动态仿真模型。研究了在压缩机转速、膨胀阀开度发生变化时制冷系统的动态响应,并研究了在室内负荷发生变化,即冷冻水温度或流量发生变化时制冷系统的动态响应,得到了制冷系统高低压两侧的压力以及蒸发过热度对这些扰动参数的动态响应。结果表明,当冷冻水温度阶跃升高1℃或冷冻水流量阶跃增加20%时,蒸发压力及冷凝压力都是先升高,然后经过微弱的降低后达到新的稳态。     

弹簧振子在光滑水平面内的运动规律

在非线性双自由度运动的弹簧振子中,光滑水平面内运动的模型具有运动微分方程简单、变量可分离的特点.本文通过极坐标描述法,建立了弹簧振子在光滑水平面内的运动微分方程.将与径向运动有关的变量分离出来,建立了径向运动微分方程,并基于其非线性的特点进行了定性分析和近似求解.使用MATLAB数值求解,模拟弹簧振子的运动轨迹,验证了本文的定性分析结论和两种特殊情形下的近似解的精度.     

CCD光谱辐射计的非线性特性建模与校正

采用自主研制的CCD光谱辐射计,对CCD探测器的积分时间和光强灰阶2个关键参数的非线性参数依赖特性进行实验与建模,给出CCD的微分非线性量化表征函数,并以此为基础实现CCD在多级尺度下自动积分时间调整测量的非线性修正.以激光作为输入光源进行双参数调节响应特性测试,并对CCD光电转换非线性特性进行分析.根据数据集曲线族的结构特征重构数据表征空间,在新的表征坐标下进行CCD的参数依赖非线性变化关系的拟合建模.结果表明,在多级尺度范围内,该模型能够通过2个参量描述CCD光谱辐射计产生的非线性偏差变化的精确函数关系,即实现了相关双参数在CCD光电转换过程中产生非线性偏差现象的精准量化表征.采用该模型进行非线性校正后与监测功率计进行比较,发现该模型能够有效地将非线性偏差降低至±2%以内.