惯组小系统动力学建模与非线性特性分析

基于"三心重合"的设计思想和飞行器的姿态需求,建立了含立方项非线性刚度的惯组小系统动力学模型.提出了惯组小系统存在系统动刚度和减振器动刚度的"双层级"概念.利用龙格-库塔法求解渐软非线性系统对正弦扫频激励的响应,得出减振器动刚度存在对激励幅值和激励频率的敏感区域,采用动刚度曲线表征了减振器的非线性软化特性.利用虚弧长延...     

并联机器人刚度与静力学研究现状与进展

并联机器人的刚度与静力学分析, 对于机构力学性能研究具有重要的理论价值和意义. 本文围绕杆支撑、绳牵引和钢带传动 3 种结构形式, 详细阐述了国内外并联机构刚度和静力学分析的研究现状. 着重从有限元、解析模型和性能分析 3 方面分析了杆支撑并联机构的刚度研究进展. 讨论了有关绳牵引并联机构中绳拉力、动载荷频率、绳牵引预紧力与刚度、静力学之间关系的研究成果. 根据钢带并联机器人结构的特殊性, 对钢带并联机构的刚度与静力学分析中可能遇到的失稳与振动问题进行了探讨. 最后, 对并联机器人技术发展情况进行总结与展望, 指出随着刚度分析与静力学分析的不断深入, 并联机器人的力学理论将会日趋成熟和完善, 为并联机器人机构优化设计提供更深入、系统的理论依据.      

工程系统可靠度的逻辑分析与优化设计

基于结构逻辑图的理论，提出了以下确界算子和上确界算子分别作为串联与并联系统可靠度的计算模型；形成了复杂工程系统可靠度的逻辑分析方法，在此基础上，应用多阶段决策算子法，成功地求解了工程系统可靠度的优化设计问题，给出了桁架结构优化的数值计算例题。     

工程系统可靠度的逻辑分析与优化设计

基于结构逻辑图的理论，提出了以下确界算子和上确界算子分别作为串联与并联系统可靠度的计算模型；形成了复杂工程系统可靠度的逻辑分析方法。在此基础上，应用多阶段决策算子法，成功地求解了工程系统可靠度的优化设计问题；给出了桁架结构优化的数值计算例题。     

接地惯容式减振器对悬臂输流管稳定性和动态响应的影响研究

输流管道广泛应用于机械、航空、核电和石油等重要工程领域.为防止管道结构因流致振动破坏造成的损失, 很有必要对其稳定性、动力学响应及其调控进行深入研究.本文提出一种由惯容器、弹簧和阻尼器并联组成的减振器模型, 研究了这种接地惯容减振器对悬臂输流管稳定性和非线性振动的影响. 首先, 基于哈密顿原理给出了带有接地惯容减振器非保守系统的非线性动力学模型; 然后, 利用高阶伽辽金方法对非线性方程进行离散化; 最后, 分别从线性和非线性角度分析了不同减振器参数下输流管道的被动控制效果, 着重讨论了惯容系数和减振器安装位置对悬臂管稳定性和动态响应的影响机制.线性理论模型的研究结果显示, 接地惯容减振器可显著影响悬臂管的失稳临界流速, 故通过调节减振器参数能有效提高输流管道的稳定性;惯容系数和弹簧刚度对系统稳定性的控制效果还与减振器的安装位置密切相关.非线性理论模型的分析结果显示, 惯容系数和减振器位置对输流管的非线性动态响应也有显著影响, 且这种影响还依赖于管道的流速取值; 在某些参数条件下, 减振器还可使输流管道由周期运动演化为复杂的混沌行为. 本文研究结果表明, 通过设计合理的惯容式减振器参数, 可提升悬臂输流管道的稳定性并有效抑制其颤振幅值.      

粗糙薄层弹性体接触刚度分析

薄层弹性体功能结构表面在工程领域有着广泛的应用前景,薄层弹性体的接触特性分析对功能结构表面设计与应用非常重要.采用随机粗糙表面模拟生成技术和有限元分析技术建立了粗糙薄层弹性体表面的接触刚度确定性分析模型,研究了薄层弹性体的接触特性,对基于半数值确定性分析方法的粗糙层-基体层串联模型用于粗糙薄层弹性体接触刚度计算的适用性进行了讨论,进一步分析了粗糙薄层弹性体串联模型接触刚度的误差来源.研究结果表明:当薄层弹性体的基体层厚度小于10倍表面均方根粗糙度时,由传统粗糙层-基体层串联模型分析获得的粗糙薄层弹性体刚度误差将超过15%,误差主要来源于粗糙峰的大变形和基体层的局部变形不均匀的共同作用.     

板簧扭振减振器高精度力学模型研究

在中小长细比板簧扭振减振器结构分析中,多采用Euler-Bernoulli梁理论而不考虑剪切变形的影响。为解决由此导致的减振器参数计算误差偏大的问题,基于Timoshenko梁理论推导了考虑剪切变形影响的板簧扭振减振器簧片力学模型,并采用有限元法进行了验证。结果表明:基于Timoshenko梁理论的解析结果与有限元数值结果吻合较好,并优于Bernoulli梁理论计算结果,证明了此理论公式的正确性和可靠性。所推导的力学模型能方便设计人员的使用,有助于推动板簧扭振减振器计算理论的深化和拓展,丰富板簧扭振减振器的计算方法。     

激光陀螺捷联惯性组合的系统结构抗振控制

针对激光陀螺捷联惯性组合在砂石土路及颠簸路面上跑车出现的精度很差的现象，将问题的症结定位在系统刚度上，提出了一套行之有效的解决方案。通过优化支架设计、匹配减振器的硬度、调整支架质心和加表质心的重合度、改善支架减振器的支撑方式等，取得了突破性进展，并在恶劣路况下进行了多次反复跑车验证试验和振动试验，达到了国内最高水平和国际水平。     

冲击波加载铁电体的电响应研究

本文对垂直模式冲击波压缩铁电陶瓷电响应的理论有所改进。我们不仅考虑铁电介质的电介弛豫和电导率弛豫,而且还计及冲击波阵面在样品中传播的时序效应的影响。外电路由串联电阻、电感和并联电容组成。计算结果表明理论与实验符合很好。     

串联式扭转减振器各级固有频率的测试计算

采用实验测试的方法获得各级扭转减振器的传递函数等信息, 对于各种不同的测试方法分别推导了不同模型下各级减振器固有频率的计算公式; 比较了不同测试方法各级扭转减振器固有频率的计算值和精确值. 结果表明, 对于不同的模型, 各级减振器固有频率的计算值和精确值是一致的, 或存在较小的误差.     

体系可靠度计算中改进的等价平面法

具有多个失效模式的结构体系可靠度计算是一个复杂的多维积分问题,很难直接得到结果,往往需要采用近似计算。在失效模式间的相关性较弱时一些近似计算方法可以得到较好的估计值,但是当各失效模式相关性较强时这些近似方法的误差较大。最初的等价平面法是用来计算并联体系失效概率的,但是需要进行迭代求解,而且其误差较大。本文推导了串联体系的等价平面法(EPM法)的解析公式,在此基础上提出了改进的等价平面法(IEPM法),该方法既可以计算串联体系也可以计算并联体系的失效概率,解决了体系可靠度在各失效模式相关性较强时近似计算误差较大的问题。经大量的算例验证,说明该方法在失效模式相关性较强时具有较高的计算精度。     

多层波纹钢板式干摩擦减振器实验研究

多层波纹钢板式干摩擦减振器具有结构简单、加工工艺好、减振效果显著等特点 ,具有广阔的应用前景 ,与传统的减振材料及结构相比 ,波纹钢板减振器具有耐高低温、耐腐蚀、承载能力更大、寿命更长以及可靠性更高等优点。本文研究了多层波纹钢板式干摩擦减振器制备工艺方法、动静态实验方法以及动静态特性 ,并研究了影响波纹钢板隔振性能的主要影响因素。实验结果表明 ,多层波纹钢板式干摩擦减振器具有良好的迟滞阻尼性能 ,减振器的刚度和能耗系数都随变形量的变化而呈非线性变化 :减振器的性能决定于钢板厚度、波纹高度、相对自由间隙和钢板层数等参数。对于不同参数的减振器 ,频响曲线的共振频率范围变化不大。该种减振器可以在较宽的频率范围工作。研究结果为多层波纹钢板减振器的进一步应用研究奠定了基础     

钢丝绳抗弯刚度的测定

利用钢索张力测力传感器测定钢丝绳抗弯刚度，导出钢丝绳抗弯刚度的计算公式，其计算结果与实测值及文［１］的结果相吻合．采用抗弯刚度的计算公式同时可计算出钢丝绳的张力．     

齿轮传动系统刚度的确定方法

本文介绍齿轮传动系统刚度分析方法．根据齿轮轮齿刚度计算模型，给出了传动系统弹簧刚度的计算方法．为确定齿轮传动输入轴与输出轴间的转角误差提供了基础．     

部分充液多胞元结构的面内动态力学特性研究

为探究部分充液多胞元结构的抗冲击防护性能,结合充液内凹胞元的落锤冲击试验,建立了充液内凹胞元、部分充液内凹多胞元结构的冲击动态特性二维FEM数值分析,计算得到了部分充液内凹多胞元结构的变形破坏模式,讨论了不同冲击速度下部分充液内凹多胞元结构的动力学响应特性。结果表明:在充液胞元破损后,水介质会流入相邻未充液胞元,形成二次鼓胀吸能效应,从而有效提高结构壁面的变形吸能水平;结构中的充液区域和未充液区域的变形破坏模式分别为鼓胀拉伸和屈曲弯折;随着冲击速度的提高,结构的单位体积应变能以及对初始冲击载荷的削弱作用均得到增强。横向充液方式可以等效为变刚度弹簧的串联布置,该方式仅影响结构的局部刚度,纵向充液方式可以等效为多层变刚度弹簧的并联布置,该方式会影响结构的整体刚度;充液区域与未充液区域的等效刚度呈动态变化,结构变形模式由各区域实时的等效刚度决定。当载荷冲击速度较高时,横向和纵向部分充液内凹多胞元结构对初始冲击载荷的削弱能力均优于未充液内凹多胞元结构。     

不同模量理论弹性支承连续梁及框架

弹性支承连续梁及框架结构的内力不仅与各杆件的刚度有关，而且与支承结构的刚度有关．当引入拉压不同模量后，各杆件的抗弯刚度EI不再为常数(与经典力学不同)，而是内力的函数，使结构内力计算成为非线性问题．用分段积分法推导出不同模量弹性支承连续梁及框架的中性轴公式和内力计算表达式并编制非线性内力计算迭代程序．通过实例计算对比分析不同模量与经典力学相同模量两种方法计算结果的差异，最后提出对该类结构计算的合理建议以及利用不同模量对结构进行优化的结论．     

准零刚度隔振床静态特性分析

基于正负刚度并联原理,通过碟形弹簧与螺旋弹簧并联,设计了压杆式准零刚度元件,并构建了一种准零刚度隔振床。分别对碟形弹簧和压杆式准零刚度元件进行静力分析,得出压杆式准零刚度元件产生准零刚度的条件;推导了准零刚度隔振床各个自由度的系统回复力-质心位移特性和刚度-位移特性多项式表达式,分析了耦合刚度及系统结构参数对准零刚度隔振床静态特性所产生的影响。研究结果表明:当系统在静平衡位置小幅振动时,耦合刚度对系统影响不大;螺旋弹簧与碟形弹簧刚度比、压杆式准零刚度元件与竖直方向夹角对系统静态特性具有较大影响,选择合适的参数可使准零刚度隔振床具有良好的低频隔振效果。     

基于LCF-Kriging模型的结构多失效模式可靠度计算

针对多失效模式下结构体系可靠度计算中的代理模型构建成本与计算精度如何权衡的问题，本文以减小体系失效概率预测方差为出发点，推导出最大贡献函数（LCF-Largest Contribution Function）来识别对体系失效概率方差影响较大的样本。LCF函数可减少对体系失效概率方差影响较小区域内样本数量，进而提高代理模型的计算效率；通过置信水平和允许相对误差建立LCF函数的学习停止条件，能够保证已有样本信息不浪费。本文选取能够对多个功能函数联合构建的多输出Kriging模型作为代理模型，基于LCF-Kriging模型并结合MCS对体系可靠度进行计算，功能函数的相关性可通过各失效模式的逻辑关系予以考虑。数值算例表明，在适当的学习停止条件下，对于串联、并联和串并混联的结构体系可靠度评估，本文方法均能在计算精度和计算效率之间达到满意平衡。     

串联结构体系可靠度的二元泰勒级数展开

本文给出串联结构体系可靠度的二元泰勒级数展开表达式，并给出有关一维无穷积分的数值解法。当用于计算串联结构体系的可靠度时，与一元泰勒级数展开式相比，计算效率大大提高，精度足以满足工程应用要求。特别是如果不考虑级数展开式中的二次修正项，则使结构体系可靠度的计算变得非常简单。     

弹簧-金属丝网橡胶组合减振器迟滞力学模型及实验研究

金属丝网橡胶材料是一种完全由金属丝编织成的多孔复合材料,与传统螺旋卷制金属橡胶材料相比,其改进了成型工艺,剔除了制备过程中大量的手工工艺干扰,提高机械化程度,重合度更高,拥有更稳定的力学性能.由于金属丝网橡胶材料具有承载能力高、阻尼大、耐高温、耐低温、耐老化、抗油抗腐蚀等优良特性,在很多方面强于传统橡胶,多用于航空航天、船舶、军事武器等军工工业.弹簧-金属丝网橡胶组合减振器具有可设计刚度和较高承载能力,但因其具有复杂的非线性迟滞特性,目前相关材料的本构模型还难以准确描述其力学特性.本文在弹簧-金属丝网橡胶组合减振器静态迟滞力学性能实验的基础上,结合其干摩擦阻尼迟滞特性,提出了一种迟滞力学性能理论模型.根据减振器迟滞实验恢复力-位移曲线特点,利用参数分离的方法将迟滞曲线分解为弹性恢复力和干摩擦阻尼力,分别建模求解等效刚度和干摩擦阻尼系数,以此建立了组合减振器理论模型,并与实验结果进行对比及进行误差分析,验证了理论模型的准确性.