基于轴线检测的回转窑支承系统等寿命优化研究

回转窑运行中由于轴线偏移，支承载荷分配不均导致托轮轴疲劳断裂。本文通过对回转窑托轮轴进行力学分析，导出支承系统各托轮轴疲劳损伤与轴线偏差的关系，从而根据轴线检测得出各托轮轴剩余疲劳寿命；以轴线偏差调整量为优化变量，各托轮轴中最小的剩余寿命最大为目标函数建立优化模型，结合现场实例进行支承系统等寿命优化调整研究。研究结果表明常规的调窑方法存在很大的盲目性，应用等寿命优化调整的方法必要、可行，能有效防止托轮轴疲劳断裂事故，为回转窑的维护与调整提供理论依据，对现场生产有重要的指导意义。     

回转筒体轴向窜动的力学性能分析及控制

基于长期生产实践，针对回转窑筒体在运转时发生持续下滑，引起系统频发故障，造成停机的问题，应用弹性滑动理论和摩擦传动理论分析论证了窑体下滑的原因；给出了窑体轴向滑动速度的计算方法；介绍了控制窑体轴向窜动的方法。     

大型多支承变刚度回转窑支承载荷分配问题

回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的核心设备，是一种重载、大扭矩、多支点、静不定运行系统，由于其载荷和刚度分布复杂、各支承存在偏移，作用在它托轮上的支承载荷分配严重不均。本文针对回转窑载荷和刚度分布的特点，建立支承载荷求解的力学模型和线性方程组，导出支承载荷分配与支承偏差的关系式；用该方法对现场回转窑进行计算，得出该窑支承载荷分配的线性公式和一些分析结论，为生产中回转窑的状态分析、优化调控提供依据。     

大型超静定回转窑支承载荷求解通用方法

回转窑是冶金、水泥、耐火材料连续生产中的关键设备，是一种重载、大扭矩、多支点、超静定运行系统。本文针对回转窑载荷分布和刚度变化复杂的特点，建立起支承载荷求解的通用力学模型和求解矩阵，分别推导出窑头、窑尾为悬臂端和简支支承时，支承载荷分配与轴线偏差的线性关系式，并给出应用实例。这对合理调整与维护回转窑，保证它安全、高效地运行，有效提高企业经济效益有重要意义。     

最小二乘子域配点法求解高层简体结构的内力和位移

本文针对高层筒体结构在静力荷载作用下的内力和位移分析提出了最小二乘子域配点解法。把框筒分成若干个子域,每个子域折算为连续体,分析其受力性能并进行整体分析以建立数学模式,然后对其控制方程、子域交界条件等配点得到一组配点方程而易于求解。文中建议了满足位移边界条件的位移试函数,给出了框简结构算例,同时也给出了筒申简结构的处理办法。本文方法来知量甚少,全部计算可在微机甚至袖珍机上进行。     

浮筏隔振系统功率流特性分析

针对工程实际中浮筏隔振装置，建立了柔性基础上机组多支承弹性浮筏耦合隔振系统动力学普遍模型，提出了子系统动态特性综合分析法，给出了耦合系统动态传递方程及功率流表达式。根据工程中两机组浮筏隔振系统功率流理论计算结果，着重探讨安装频率与支承结构柔性耦合作用及其对隔振效果影响。研究结果表明：合理设计安装频率，可有效控制振动能量传输。     

基于SVD方法的lNS传递对准的可观测性能分析

在惯导系统一般的误差动态方程和速度观测方程的基础上，建立了姿态传递对准所必需的弹、舰相对姿态误差方程和观测方程。介绍了基于动态系统可观测性矩阵奇异值分解的状态变量可观测度的分析方法。用奇异值分解的方法，对同时采用速度和姿态传递的INS对准模型，分析了系统变量的可观测性和可观测度，为对准方程的可观测性结构分解和误差估计性能的改善提供了必要的基础。     

扁挤压筒的挤压力及应力场的光弹性分析

扁挤压筒是挤压大型铝壁板的重要工具，也是关键技术之一。与圆挤压筒相比，由于扁挤压筒型腔的线型特殊，理论计算相当困难，很难有精确的理论解。同时，非中心对称的型腔使挤压力的分布也不均匀，使得以均匀分布挤压力作为边界条件的数值计算产生了相应的误差，也使理论计算更加困难。本文制作了1：18的环氧树脂扁挤压筒整体模型，用低弹模的环氧树脂材料作挤压材料模拟挤压工况并将应力加以“冻结”，然后通过光弹性实验研究分析了挤压筒挤压时挤压力的分布特点以及筒体内部的应力场情况。结果分析得出：挤压力沿型腔高度大体上是均匀分布的，但沿型腔周向有着明显的变化；并在型腔的长轴位置出现应力集中。该实验结果为扁挤压筒的强度计算及结构设计提供了参考依据，也与数值分析解起到相互佐证的作用。如果把扁挤压筒的受力模型简化成中间带椭圆孔的无限大平面的弹性力学模型，理论最大应力值与实验结果比较接近。     

基于一阶剪切变形理论的变曲率曲梁的几何非线性方程

基于一阶剪切变形理论和轴线可伸长的精确几何非线性理论,推导了变曲率曲梁在热机载荷共同作用下的几何非线性控制方程。通过引入轴线伸长率,变形后的轴线弧长被当作基本未知量之一,基本未知量均被表示为变形前的轴线坐标的函数,使问题的求解区间仍为未变形时的曲梁轴线长度;给出了在给定曲梁轴线参数方程时,利用本文控制方程进行几何分析所需的初始曲率、变形前曲梁几何关系的数学表达式;介绍了几种常见的曲梁边界条件。所给数学模型可为轴线可伸长的变曲率曲梁的几何非线性分析和计算提供理论参考。     

伏拱对赵州桥力学行为的影响

采用数值计算的方法分析了赵州桥上的两对伏拱对桥身拱轴线形状及拱券应力分布的影响，一方面阐明了伏拱的存在使桥体的圆弧形拱轴线与符合力学原理的恒载压力线十分接近，另一方面，说明伏拱的存在明显消除了桥体拱券中的拉应力，加强了桥体的安全性，从而对这座千年古桥的卓越力学性能有了进一步的认识。     

三轴转台框架间动力学耦合及解耦研究

本文对三轴转台框架间的动力学耦合问题进行了分析和计算，并给出了三轴转台动力学一般方程。针对某型号转台，给出了它的动力学方程。根据逆系统理论证明了转台模型的可解耦性，并给出了解耦后的线性模型方程。     

基于惯性参考系基准的快速传递对准方法

研究了以惯性参考系为基准的新型传递对准方法。推导了计算惯性坐标系和计算体坐标系传递对准动态误差模型,并给出了相应的"速度+姿态"观测方程。基于惯性参考系的对准方法通过链式法则将子惯导输出的姿态矩阵描述为三个变换矩阵之积,其中两个变换矩阵通过对准时间和主惯导提供的位置信息可得到精确求解,剩余的变换矩阵(子惯导体坐标系至惯性坐标系间的变换矩阵)通过子惯导陀螺仪的输出进行解算,其误差通过传递对准估计得到的失准角进行补偿。对提出的两种对准方法进行摇摆实验验证,方位对准误差优于4’(1)。与传统基于导航坐标系的方法相比,基于惯性坐标系的方法直接将误差定位到惯性坐标系上,具有算法简便的特点。     

建立惯性仪表安装误差数学模型的理论研究

安装误差对系统精度有较大的影响,对捷联惯性系统的影响尤为突出,为此从仿射坐标系的坐标变换理论入手,分析并推导了建立惯性仪表安装误差数学模型的坐标变换矩阵公式,为惯性仪表安装误差数学模型的建立、测试及在惯性导航系统中的补偿提供了理论依据。     

Analysis of dynamical buckling and post buckling for beams by finite segment method

IntroductionThe stability or dynamical buckling of structures is the parametrically exacted vibration ofstructures,and itis a nonlinear vibration problem[1].Dynamical stabilityof beams was studiedusing Galerkin variation method by Russian scholar,and B.B.…     

Construction of optimal laws of variation in the angular momentum vector of a dynamically symmetric rigid body

We consider the problem of construction of optimal laws of variation in the angular momentum vector of a dynamically symmetric rigid body so as to ensure the transition of the rigid body from an arbitrary initial angular position to the required final angular position. For the functionals to be minimized, we use combined performance functionals, one of which characterizes the expenditure of time and of the squared modulus of the angular momentum vector in a given proportion, while the other characterizes the expenditure of time and momentum of the modulus of the angular momentum vector necessary to change the rigid body orientation. The control (the vector of the rigid body angular momentum) is assumed to be bounded in the modulus. The problem is solved by using Pontryagin’s maximum principle and the quaternion differential equation [1, 2] relating the vector of the dynamically symmetric rigid body angular momentum to the quaternion of orientation of the coordinate system rotating with respect to the rigid body about its dynamical symmetry axis at an angular velocity proportional to the angular momentum vector projection on the axis. The use of such a model of rotational motion leads to the problem of optimal control with the moving right end of the trajectory and significantly simplifies the analytic study of the problem of construction of optimal laws of variation in the angular momentum vector, because this model explicitly exploits the body angular momentum quaternion (control) instead of the rigid body absolute angular velocity quaternion. We construct general analytic solutions of the differential equations for the boundary-value problems which form systems of nine nonlinear differential equations. It is shown that the process of solving the differential boundary-value problems is reduced to solving two scalar algebraic transcendental equations.     

一种机械结构结合面动力学参数识别方法

机械结构结合面刚度和阻尼的确定是对结构进行动态分析和优化设计的关键问题之一。本文提出一种结合面动力学参数识别方法。该方法通过实测结构少量几个点上的振型和传递函数确定结合面参数。它不要求预先建立结构各部件的解析模型,也不需要实测整个结构完整的动态信息,因此适用于复杂结构结合面动力学参数的识别。文章阐明了结合面参数的识别原理,并讨论了如何消除实验误差对识别结果的影响。用本文方法识别了一台钻床的结合面参数,得到了令人满意的结果。     

Geometrical theory of fluid flows and dynamical systems

Various dynamical systems have often common geometrical structures and can be formulated on the basis of Riemannian geometry and Lie group theory, provided that a dynamical system has a group symmetry, namely it is invariant under group transformations, and further that the group manifold is endowed with a Riemannian metric. The basic ideas and tools are described, and their applications are presented for the following five problems: (a) free rotation of a rigid body, which is a well-known system in mechanics and presented as an illustrative example of the geometrical theory; (b) geodesic equation and KdV equation on the group of diffeomorphisms of a circle and its extended group; (c) a self-gravitating system of a finite number of points masses and a geometrical interpretation of chaos of Hénon–Heiles system; (d) geometrical formulation of hydrodynamics of an incompressible ideal fluid on the group of volume preserving diffeomorphisms, where an interpretation of the origin of Riemannian curvatures of the fluid flow is given; (e) geodesic equation on a loop group and the local induction equation for the motion of a vortex filament, where the geodesic equation on its extended group is found to be equivalent to the equation for a vortex filament with an axial flow along it.

It is remarkable that the present geometrical formulations are successful for all the problems considered here and give an insight into the deep background common to the diverse physical systems. Furthermore, the geometrical formulation opens a new approach to various dynamical systems, which is rewarded with new results.     

用三线摆测定物体对非质心轴的转动惯量

对三线摆的线性近似模型和转动惯量计算公式的由来作了简要说明. 分析了三线摆扭振系统 质心偏移对转动惯量测试的影响，给出了扭振系统质心与三线摆中心轴对齐的判别准则和用 三线摆测定物体对非质心轴转动惯量的工程实用方法. 通过工程实例说明了该方法的有效性 与可靠性. 最后讨论了提高转动惯量实测精度的几项具体措施.     

New integrable problems of motion of a rigid body with a particle oscillating or bouncing in it

Some qualitative aspects of the problem of motion about a fixed point of a rigid body with a particle moving in it in a prescibed (sinusoidal) way was treated in [1–3]. The mechanical system comprised of a rigid body containing an internal mass that moves along a fixed line in the body was considered in several works [4–5]. Recently, an integrable case of this system was found, in which the body is dynamically axisymmetric and moves under no external forces while the particle moves on the axis of dynamical symmetry under the action of Hooke's force to the fixed point [5].In the present note we introduce a more general integrable case in which the particle moves on the axis of dynamical symmetry and is subject to an arbitary conservative force that depends only on the distance from the fixed point. Separation of variables is accomplished and the solution is reduced to quadratures. As a special version of this problem, the case when the particle bounces elastically between two points is briefly discussed.     

单轴旋转惯导系统旋转性误差分析及补偿

对单轴旋转惯导系统因旋转而引入的各项误差进行分析,研究其误差特性及补偿方法。针对单轴正反连续旋转方案,在假定惯性测试组件的器件误差和其他非旋转性的误差在精确标定的情况下,推导了因旋转轴安装不正交引起的涡动、轴系间隙引起的晃动、测角器件误差、旋转控制引起的换向超调误差、角位置、角速度不准确等因素而引起的误差的表现形式,定性和定量地分析了各误差对于系统精度的影响。针对对系统影响显著的旋转轴不正交误差,提出了一种基于系统自身旋转轴正反旋转的误差标定及补偿方法并进行了仿真实验。在给定条件下的仿真结果表明,该方法能够准确标定出旋转轴的不正交误差,标定精度达到角秒级。