钢丝绳隔振器的非线性动力学模型

基于非线性钢丝绳隔振器的静态力学特性,引入了频率软化系数,建立了非线性动力学隔振模型.基于该模型研究了钢丝绳隔振器对冲击激励与随机激励的动态响应,对结果进行了讨论.理论分析与数值模拟表明:引入频率软化系数的隔振模型比传统的线性动力学模型具有更好的隔振效果,更加符合实际情况.     

电子器件隔振系统的神经网络杂交建模研究

对一个由四个钢丝绳隔振器组成的某电子器件隔振系统动力学特性进行了神经网络杂交建模.建立了隔振系统的刚体动力学方程,发展了一种根据实验数据间接确定隔振器恢复力的方法.通过网络训练获得了描述钢丝绳隔振器恢复力特性的神经网络模型,与系统运动方程结合构建了隔振系统的神经网络串连杂交模型.仿真结果表明,杂交模型在不同量级的简谐激励下,均能够较为准确地预测结构多点的稳态响应,因而具有较高的精度.此外,杂交模型包含了系统的物理参数,便于进行参数影响分析.     

磁致伸缩主被动隔振装置中的磁机耦合效应研究

磁致伸缩材料和柔顺位移放大机构组成的主动驱动装置具有精度高、驱动力大等特点.将其与被动隔振装置并联,形成主被动隔振装置,可以弥补纯被动隔振在低频和微幅扰动工况下的不足.本文针对这类磁致伸缩主被动隔振装置进行磁机耦合效应研究.基于Jiles-Atherton模型,分析了磁致伸缩材料所受应力对有效磁场、磁化强度、磁致伸缩系数和材料杨氏模量的影响,表征了材料磁机耦合效应.在此基础上,建立了主被动隔振装置的动力学模型,分析了主动驱动装置与被动隔振装置间的耦合作用.在耦合作用影响下,若被动隔振装置刚度不同,即使输入磁场相同,驱动器产生的驱动位移和驱动力也不相同.磁致伸缩材料的变刚度效应使隔振装置整体等效刚度不再为定值,从而影响被动隔振效果.本文提出了通过柔顺机构参数设计减小前述两种耦合影响的方法.数值仿真结果表明,磁致伸缩主被动隔振装置在低于、接近和高于谐振频率三类扰动下,都能达到比被动隔振更好的振动抑制效果.此外,仿真结果验证了考虑磁机耦合效应的数值模型具有更高精度.      

发动机空间6DOF动力隔振拓扑模型仿真研究

汽车发动机悬置是典型的6DOF动力隔振系统,传统的动力隔振模型将动力机械整体视为刚体,而本文考虑运动零部件的影响,为汽车发动机悬置的结构设计带来了一种全新的视角。通过对发动机上运动零部件进行受力分析,找到引起发动机振动的最主要内在激励源;建立6DOF动力隔振空间拓扑模型,利用Simscape/Multibody仿真研究,验证了传统的动力隔振模型与空间拓扑模型之间存在理论误差;动力隔振拓扑模型更能准确描述6DOF动力隔振系统特性,所建立的汽车6DOF发动机Simscape/Multibody仿真模型可为后续的主动悬置设计提供重要基础。     

磁致伸缩主被动隔振装置中的磁机耦合效应研究

磁致伸缩材料和柔顺位移放大机构组成的主动驱动装置具有精度高、驱动力大等特点.将其与被动隔振装置并联,形成主被动隔振装置,可以弥补纯被动隔振在低频和微幅扰动工况下的不足.本文针对这类磁致伸缩主被动隔振装置进行磁机耦合效应研究.基于Jiles-Atherton模型,分析了磁致伸缩材料所受应力对有效磁场、磁化强度、磁致伸缩系数和材料杨氏模量的影响,表征了材料磁机耦合效应.在此基础上,建立了主被动隔振装置的动力学模型,分析了主动驱动装置与被动隔振装置间的耦合作用.在耦合作用影响下,若被动隔振装置刚度不同,即使输入磁场相同,驱动器产生的驱动位移和驱动力也不相同.磁致伸缩材料的变刚度效应使隔振装置整体等效刚度不再为定值,从而影响被动隔振效果.本文提出了通过柔顺机构参数设计减小前述两种耦合影响的方法.数值仿真结果表明,磁致伸缩主被动隔振装置在低于、接近和高于谐振频率三类扰动下,都能达到比被动隔振更好的振动抑制效果.此外,仿真结果验证了考虑磁机耦合效应的数值模型具有更高精度.     

爆炸试验室基础隔振系统设计与应用

针对某爆炸试验室的基础隔振系统的改造,首先提出了一种由钢丝绳和碟形弹簧组合而成的新型隔振器,给出了相应的基础隔振方案,并对组合隔振器进行了试验研究。然后,采用两自由度、有阻尼计算模型对隔振系统的动力反应进行非线性分析,研究了隔振层刚度和阻尼对隔振系统动力反应的影响,优化选择了隔振系统的有关参数。研究结果表明,当隔振层刚度约为110 kN/mm,阻尼比为0.20~0.35时,隔振层动荷载接近最小,且其他动力反应满足设计要求。改造后的爆炸实验室的抗冲击能力比改造前提高了50％。     

电子器件隔振设计实验研究

为了使精密电子产品在恶劣的环境下能够正常工作,必须对其采用适当的隔振措施。本文对某电子器件的三种不同隔振设计进行了试验研究,重点对比了不同设计在随机振动、正弦扫频振动环境下的隔振性能。试验结果表明,钢丝绳隔振器具有强的非线性特性,不同设计的隔振效果差异非常明显。采用阻尼板的设计方案,虽然隔振效果较好,但其加工难度较大,对使用环境要求较高。采用钢丝绳隔振器加铝质仪表板的设计方案,隔振效果较好,但由此带来其它的相关问题需要设计人员权衡考虑。     

基于菱形压电作动器和内模控制策略的微振动隔振研究

提出了一种以菱形压电作动器为隔振元件,并结合内模控制策略的微振动主动隔振方法。首先设计并分析了菱形压电作动器,分析其力电耦合特性;以单自由度主动隔振系统为例,建立了隔振系统的动力学模型。在此基础上,设计了基于内模控制的主动隔振策略,进行了含有模型误差、迟滞等多工况的数值仿真分析。仿真结果表明,隔振位移传递率最大可达94%。菱形压电作动器结合内模控制策略的振动主动控制技术具有较好的隔振能力,为进一步微振动平台的主动隔振设计与实验研究奠定了基础。     

气动八作动器隔振平台的主动隔振研究

多自由度隔振平台可以有效地隔离运载器传递到卫星的振动载荷。本文采用气动八作动器隔振平台实现卫星的六自由度隔振。首先应用牛顿欧拉法建立了气动八作动器隔振平台的动力学模型,设计了平台的主动控制律,然后对平台的主、被动隔振特性进行了仿真分析。仿真分析和实验结果显示主动隔振使平台各方向的低频隔振性能均得到改善。     

泡沫铝冲击吸能器被动冲击隔离技术研究

对隔振系统中引入泡沫铝冲击吸能器进行探讨.首先,在综合考虑最大加速度和最大相对位移这2个影响舰船设备防护的重要指标情况下,对舰船单层隔振系统中引入泡沫铝冲击吸能器进行了理论分析,在此基础上进行了实验验证.通过实验结果可知,泡沫铝冲击吸能器能有效消除舰船设备的二次冲击.实验结果与理论结果吻合较好,可为泡沫铝冲击吸能器的应...     

An improved constant volume cycle model for performance analysis and shape design of PDRE nozzle

An improved constant volume cycle(CVC) model is developed to analyze the nozzle effects on the thrust and specific impulse of pulse detonation rocket engine(PDRE).Theoretically, this model shows that the thrust coefficient/specific impulse of PDRE is a function of the nozzle contraction/expansion ratio and the operating frequency. The relationship between the nozzle contraction ratio and the operation frequency is obtained by introducing the duty ratio, by which the key problem in the theoretical design can be solved. Therefore, the performance of PDRE can be accessed to guide the preliminary shape design of nozzle conveniently and quickly. The higher the operating frequency of PDRE is, the smaller the nozzle contraction ratio should be. Besides, the lower the ambient pressure is, the larger the expansion ratio of the nozzle should be. When the ambient pressure is 1.013 × 105 Pa, the optimal expansion ratio will be less than 2.26.When the ambient pressure is reduced to vacuum, the extremum of the optimal thrust coefficient is 2.236 9, and the extremum of the specific impulse is 321.01 s. The results of the improved model are verified by numerical simulation.     

六面体柔性桁架多体结构的模态测试实验研究

采用半正弦冲击波形，通过内力激振的方法对六面体空间柔性格架结构进行了模态实验研究，得到了系统的前四阶固有频率和模态振型。比较实验结果与理论计算结果，二者能够很好的吻合，验证了理论计算方法的正确性。实验结果表明采用内力激振的方法能够有效的激起结构的固有频率，所得的振动参数可为下一步空间柔性格架振动主动控制提供直接依据。     

Linear and non-linear vibration and frequency response analyses of microcantilevers subjected to tip-sample interaction

Despite their simple structure and design, microcantilevers are receiving increased attention due to their unique sensing and actuation features in many MEMS and NEMS. Along this line, a non-linear distributed-parameters modeling of a microcantilever beam under the influence of a nanoparticle sample is studied in this paper. A long-range Van der Waals force model is utilized to describe the microcantilever-particle interaction along with an inextensibility condition for the microcantilever in order to derive the equations of motion in terms of only one generalized coordinate. Both of these considerations impose strong nonlinearities on the resultant integro-partial equations of motion. In order to provide an understanding of non-linear characteristics of combined microcantilever-particle system, a geometrical function is wisely chosen in such a way that natural frequency of the linear model exactly equates with that of non-linear model. It is shown that both approaches are reasonably comparable for the system considered here. Linear and non-linear equations of motion are then investigated extensively in both frequency and time domains. The simulation results demonstrate that the particle attraction region can be obtained through studying natural frequency of the system consisting of microcantilever and particle. The frequency analysis also proves that the influence of nonlinearities is amplified inside the particle attraction region through bending or shifting the frequency response curves. This is accompanied by sudden changes in the vibration amplitude estimated very closely by the non-linear model, while it cannot be predicted by the best linear model at all.     

冲击波超压测试系统二次仪表频域特性

从二次仪表对冲击波的峰值、持续时间和比冲量3个主要参数的影响出发,首先构建了冲击波信号用以分析冲击波信号特性;搭建了适配器等效电路,对适配器的低频特性进行了实验研究;在MATLAB平台上构建了5种常用滤波器模型,模拟了不同类型滤波器和不同截止频率下测试系统的输出。模拟和实验结果表明:适配器的低频特性影响冲击波信号的持续时间和比冲量;在5种滤波器中贝塞尔滤波器最适合冲击波测试系统;滤波器截止频率对冲击波超压峰值影响明显;小型试验对测试系统的带宽要求高。     

Dynamic flight stability of hovering model insects: theory versus simulation using equations of motion coupled with Navier–Stokes equations

In the present paper, the longitudinal dynamic flight stability properties of two model insects are predicted by an approximate theory and computed by numerical sim- ulation. The theory is based on the averaged model （which assumes that the frequency of wingbeat is sufficiently higher than that of the body motion, so that the flapping wings＇ degrees of freedom relative to the body can be dropped and the wings can be replaced by wingbeat-cycle-average forces and moments）; the simulation solves the complete equations of motion coupled with the Navier-Stokes equations. Comparison between the theory and the simulation provides a test to the validity of the assumptions in the theory. One of the insects is a model dronefly which has relatively high wingbeat frequency （164 Hz） and the other is a model hawkmoth which has relatively low wingbeat frequency （26 Hz）. The results show that the averaged model is valid for the hawkmoth as well as for the dronefly. Since the wingbeat frequency of the hawkmoth is relatively low （the characteristic times of the natural modes of motion of the body divided by wingbeat period are relatively large） compared with many other insects, that the theory based on the averaged model is valid for the hawkmoth means that it could be valid for many insects.     

区间桁架结构动力特性分析的区间因子法

对于具有区间参数的桁架结构的动力特性分析问题,提出了一种新的分析方法即区间因子法。利用区间因子法,结构材料物理参数、几何尺寸均可表达为其区间因子和确定性量的乘积,进而结构的固有频率和振型也可显式表达成区间因子们的函数。利用区间算法,推导出了结构固有频率和振型的上、下限与均值的计算表达式。通过算例,分析了结构参数的不确定性对结构动力特性的影响,并验证了本文模型和方法的合理性与可行性。本文方法的优点是能够反映结构某一参数的不确定性对结构动力特性的影响。     

基于扭摆的微冲量测量方法及实验研究

超高微重力水平的卫星平台在空间引力波探测、地球重力场测量中发挥着重要的作用,脉冲微推力器可以帮助微重力卫星实现姿态控制.微冲量是评价脉冲微推力器性能的重要指标之一,常用的基于扭摆的微冲量测量方法有两种,方法一是根据单个冲量元瞬间作用于无阻尼扭摆后,扭摆转动最大角位移计算冲量,方法二是根据高固定频率的连续脉冲作用于有阻尼...     

抛投式机器人高过载弹射泡沫塑料的共振吸能特性

针对抛投式机器人弹射过程中存在的高过载问题,使用缓冲材料对机器人进行减过载处理。讨论了缓冲材料在高过载情况下的吸能特性,根据抛投式机器人缓冲保护壳的结构和缓冲材料的性质,建立了单自由度支座激励系统数学模型,并对其系统固有频率和放大系数进行了分析。利用弹射器内弹道加速度测量系统测量了弹射器的激励曲线和机器人在缓冲材料作用下的响应。实验结果表明,当缓冲系统的固有频率与弹射器的激励频率接近时,系统产生共振,机器人所受过载增加。通过调整缓冲系统的参数,改变其固有频率,使系统放大系数小于1,避免产生共振。