考虑人载的汽车多自由度3维动力学模型

在目前的汽车柔顺性分析中,通常使用的2/4/7自由度动力学模型一般都未考虑车中人载质量,而在有人载与无人载时,汽车的动力学模型是不同的,它们代表了不同的动力学系统。因此未考虑人载质量的汽车动力学模型不能全面、准确地给出汽车的动力学特性,不能准确地反映柔顺性所包含的车身垂直方向、俯仰与侧倾振动,以及车轮跳动的加速度等物理量的变化。本文提出了考虑车中人载质量-座椅附加系统的汽车振动分析的3维动力学模型,给出了系统相应的动力学方程,并以轿车为例,给出了不同模型的动力学特性与响应的仿真分析结果,说明了汽车在考虑了人载-座椅附加系统后的多自由度3维动力学模型的正确性与必要性。     

弹性力学中的一种非协调数值流形方法

通过引入数学和物理双重网格，将插值域与 积分域分别定义在不同的覆盖上，即在数学网格上进行插值函数的构造，物理网格上完成 系统能量泛函积分运算，最后通过覆盖权函数将二者联结在一起. 它的优点是单元网格划 分随意，不受复杂边界形状和二相材料界面的限制，单元可以是任意形状，是较之于有限 元方法更一般的数值模拟方法. 在4节点四边形数值流形方法中，由于单元总体位移函数 包含的完全多项式不完全，使得计算精度不够精确，为此，在单元总体位移函数上附 加非协调位移基本项，使之趋于完全，提出了弹性力学问题的一种改进的数值流形 方法------非协调数值流形方法. 通过内部自由度静力凝聚处理，导出了消除内参后的单元应变矩阵 和单元刚度矩阵，使得在不增加广义节点自由度的前提下，大大提高了数值流形方法的计 算精度和计算效率. 同时对非协调项进行了显式处理，可以对工程实践起到更切实的帮助. 数值试验表明，它们能够保证收敛，有较高的精度，对畸变不敏感，从而证明了该方法的 可行性.     

多自由度振动系统的一类凸集响应

对激励用凸集合建模的线性时不变振动系统定义了响应集的概念，将多自由度振动系统的凸集响应问题转化成寻求响应集的问题，从而降低了求解的难度．并提出了求解一类凸集载荷的响应集的支撑超平面法．对有限时刻的响应集，导出了求任意方向边界点的解析解，而对无限时刻的响应集，建议了一种求任意精度的凸多胞形近似的方法．最后给出了一个实例，得到了不同时刻的响应集，并将凸集响应与谐波响应及非平稳随机响应作了对照     

六自由度静定支持与约束技术在飞机载荷校准试验中的应用

在研究以往飞机载荷校准试验时非静定支持与约束方式的基础上,首次提出了飞机六自由度静定支持与约束方法;根据载荷校准试验得到的飞机受力分析结果,对飞机起落架支持与约束载荷进行了分解和简化,建立了飞机六自由度静定支持与约束工程模型;结合某型飞机的载荷校准试验对该方法进行了试验验证,结果表明:采用该方法可实现对飞机约束载荷的理论计算和实时监控,保证了飞机机翼等复杂结构部件在高载校准工况下试验过程的安全、可控;使飞机机翼的试验载荷量级提高到了限制载荷的43%,机翼载荷建模精度可控制在3%以内。     

基于飞行力学的惯导轨迹发生器及其在半实物仿真中的应用

讨论了在高超声速飞行器半实物仿真中,使用飞行器六自由度模型生成捷联惯导轨迹发生器的方案,使半实物仿真中的捷联惯导系统与飞行力学六自由度模型和飞行控制系统有机地融合到一起。介绍了六自由度模型的坐标系定义,描述了发射坐标系下由32个方程组成的高精度六自由度模型。指出了六自由度模型中惯性器件测量的比力和角速度理论值,比力和角速度是由飞行器飞控系统作用后所产生各种力和力矩的综合结果,而不同于传统轨迹发生器中由事先设定的速度和姿态变化而得。将发射坐标系下的导航信息推导到高超声速飞行器需求的当地水平导航坐标系下。数字仿真表明,提出的轨迹发生器满足高超声速飞行器半实物仿真的算法精度要求;半实物仿真表明,捷联惯导系统与六自由度模型、飞行控制系统能够有机结合,导航结果精度满足指标要求,支撑了高超声速飞行器飞控系统的性能指标评估。     

防台钻井隔水管脱离状态下振动响应模型试验

防台钻井隔水管近海面脱离后的振动特性关系到实际的生产安全。通过模型试验对其脱离状态下的振动特性进行研究。试验结果表明:脱离后,由于隔水管上端自由度得到释放,雷诺数较低时,其振动形态表现为刚性体自激振动的振型;随着雷诺数的增大,其振动响应中同时存在弹性支撑刚性体的自激振动和两端连接柔性管的模态振动,体现为主次频的关系;随着雷诺数的进一步增大,主次关系发生转变,对应于振型的转变;顺流向与横流向上的振型转变并不同步,顺流向上的振型转变需要更大的流速;相比于正常连接状态,脱离后的振型分布有向隔水管上端移动的趋势。     

含剪切自由度的厚薄通用三角形层合板单元

基于一阶剪切变形理论（FSDT）,构造了一种新型的消除剪切闭锁的三角形层合板单元,简记为CDST-S6单元。该单元剪应变场及单元转角场由结点包含有两个剪切自由度的DST-S6单元理论确定,不需要借助减缩积分、假设应力或应变等辅助数学手段,也不会产生对稳定性带来影响的附加零能模式,较好地解决了厚薄板单元的剪切闭锁难题,且其公式推导过程和最终的表达式比目前能考虑剪切变形的绝大多数层合板单元更为简单,可方便地进行有限元数值求解分析。数值算例表明,CDST-S6单元有较高的精度和收敛性,是一种厚薄通用的优质层合板单元。     

基于dSPACE的二维自由度控制系统

以慧鱼组合模型构建的二维自由度工作台为控制对象,采用dSPACE半实物仿真平台和Simulink软件,建立半实物控制系统。Simulink模型搭建的控制器,通过dSPACE的RTI(Real Time Interface)模块库下载到dSPACE处理器中,控制实物二维自由度工作台。试验结果验证了该半实物控制系统能准确的完成控制要求,达到了预期的半实物控制目的。     

两自由度汽车悬架系统振动的理论与实验验证

将汽车悬架系统看成是一个两自由度的质量-弹簧-阻尼振动系统,采用复数向量法获得了车体和轮胎振动的解析解,以及振动系统的一阶和二阶振动模态的频率。在建立的实验模型上,采用锤击法和扫频实验获得了振动系统的一阶和二阶振动模态频率。实验结果与理论分析的结果相吻合,证明了结果的可靠性。研究还发现,悬架系统在振动系统的一阶振动模态频率处的隔振效果不明显,车体仍有较大振幅的振动;然而悬架系统在振动系统的二阶振动模态频率处的隔振效果非常显著,车体振动的幅值很小。研究结果能够为汽车悬架系统的设计以及驾驶员选择合适的路况提供有益的参考。     

四自由度高速并联机器人的研究

综合新型四自由度并联机构的实际约束条件,建立了新型机构的运动学分析模型,求取了机构位置反解的显式解,建立了位置正解的Newton-Raphson数值迭代算法,优化了机构的尺度参数.针对我国食品生产与包装的实际需求,基于新型并联机构和机器视觉等先进技术,构建了面向食品生产与包装的自动高速并联机器人分拣系统.