无阻尼多自由度系统对任意激振的瞬态响应数值解法及其程序设计

本文采用原坐标分析法建立了求解无阻尼多自由度系统对任意激振的瞬态响应的数学模型,並编制了其相应的计算机程序。该程序在WANG-2200VP型计算机上调试通过,既可计算系统的位移瞬态响应,又能直接计算弹性力(或弹性力矩)的瞬态响应。作者认为:本程序可作为计算无阻尼多自由度系统对任意激振力瞬态响应的通用子程序。     

求解一般粘性阻尼多自由度系统瞬态响应的原坐标分析法及程序设计

本文应用复模态理论和线性系统振型迭加原理,采用原坐标分析法,建立了一般粘性阻尼多自由度系统对任意激振力的瞬态响应的新的数学模型,并编制了相应的计算机程序。本文所建立的方法和程序,既可以用来求解系统的位移瞬态响应,又能用来直接求解系统的弹性力(或弹性力矩)的瞬态响应。该程序已用于工程实际计算,得到满意的结果。     

发电厂在电力系统中运行的状态方程

对于电力系统中经远距离输电的发电厂的运行状态,依据派克方程的理论基础,采用工程计算中常用的参数,可以建立五阶、四阶及三阶状态方程。其中五阶状态方程仅忽略了定子电阻,具有较高的精度。经简化后的三阶状态方程,也计及了阻尼绕组对电磁力矩的影响,与完全忽略阻尼绕组导出的三阶状态方程相比,更确切地反映了实际对象。     

2800四辊轧机主传动系统瞬态响应计算

本文导出有阻尼多自由度系统对任意激振力的响应函数,相应设计出求解在初始条件下系统对任意激振力的瞬态响应计算程序,并通过对2800四辊轧机主传动系统实际计算,获得与实验相符合的结果。     

磁阻式电磁离合器的基本原理

针对一种磁阻式电磁离合器,结合磁阻式电机分析了它的基本结构和原理。采用分析电机常用的磁路法计算该电磁离合器的传动力矩．得到了离合器的基本计算公式。并使用AnsoftMaxwell软件建立3D模型,通过仿真分析得到离合器的传动力矩,验证公式计算法的准确性。这种磁阻式电磁离合器传动力矩大,损耗小,运行可靠。     

伺服摆动气缸内置式磁流变阻尼器优化设计

为了实现摆动气缸的伺服精确定位,研究开发了一种内置磁流变阻尼器的伺服摆动气缸.提出了磁流变阻尼器的结构与磁路的集成优化设计模型.推导了磁流变阻尼器的阻尼力矩公式.以最大阻尼力矩和最小磁流变阻尼器体积为单目标函数,利用线性加权和法建立综合目标函数.采用遗传算法获得满足饱和磁感应强度和阻尼器核心结构参数要求的最优方案,使阻尼器的阻尼性能提高了64.4％.经电磁有限元分析验证该优化方案是可行的.     

轧机主传动机电耦合系统瞬态响应计算机仿真

针对轧机主传动机电耦合系统扭振的瞬态响应求解提出了一种计算机仿真方法。首先建立轧机机电耦合系统的物理模型,在此模型的基础上建立数学模型;然后将此数学模型用状态方程表达,确定系统各种模型参数广义质量矩阵［Ｍ］,广义刚度矩阵［Ｋ］,广义阻尼矩阵［Ｃ］和初始条件;最后应用四阶龙格－库塔法,计算出瞬态响应的仿真结果,将各种仿真曲线显示在屏幕上或打印出来。使用Ｔｒｕｅ－Ｂａｓｉｃ语言编制实现四阶龙格－库塔法的计算机仿真软件,并对此方法的步长的确定进行了详细的讨论,得出确定合理步长的计算公式。通过对１１５０初轧机主传动系统上轴系机电耦合系统瞬态响应的仿真计算,证实了计算机程序的正确性。     

电磁发射轨道受余弦函数磁压力作用的瞬态响应

研究影响电磁轨道发射的摩擦阻尼力因素.将电磁发射装置的轨道模拟为移动载荷作用下的弹性基础梁,采用欧拉梁理论建立梁的力学模型,利用积分变换及其逆变换等方法推导出简谐压力作用下轨道的瞬态响应解析解;通过MATLAB数值算例分析得到:弹性系数、粘滞外阻尼系数和摩擦阻尼系数对梁瞬态动力响应产生不同程度的影响.这为今后求解更高阶偏微分方程的初值问题及其改进电磁发射装置的性能提供了理论依据.     

有阻尼多自由度系统载荷响应函数及其应用

本文开发线性系统的模态分析法,继作者建立的无阻尼多自由度系统载荷响应函数之后,进一步导出有阻尼多自由度系统的载荷响应函数,并将其应用于求解线性离散系统对任意线性外扰力的瞬态响应问题。根据本文导出的方法,编制了求解在初始条件下系统对线性外扰力的瞬态响应程序,并在PC-1501计算机上调试通过。本文导出的方法和程序已应用于4200厚板轧机主传功机构的动态响应计算,获得了满意的结果。     

自动化陀螺经纬仪中阻尼力矩器的设计

阻尼力矩器的实现原理及控制是自动化陀螺经纬仪实现快速寻北过程中的一个十分重要的环节.传统的电磁线圈式阻尼力矩器机构复杂,装配难度较大,零位稳定性较差.本文中分析了陀螺房体在施加阻尼力作用后的运动微分方程,提出了一种采用圆型板转子阻尼力矩器对陀螺房体施加阻尼力矩,实现快速寻北的方法;并实际介绍了该阻尼力矩器的设计原理和方法,给出了控制方程.研究表明,采用该阻尼力矩器具有简化输电结构、减小整机外形尺寸、增加仪器零位稳定性的优点.     

φ1150初轧机主传动系统扭振研究

在现场综合测试的基础上，分析了采用可控硅供电的１１５０初轧机主传动系统的扭振状况。应用作者建立的有阻尼原坐标分析法，对主传动系统的扭矩响应波形进行仿真，结果与实测波形一致。这为轧钢机主传动动态计算提供了一种新的方法。     

电动汽车横摆力矩拉盖尔函数模型预测控制

针对后轮轮毂电机驱动电动汽车横向稳定性的控制问题,建立了分层控制结构。上层控制器基于拉盖尔函数模型预测控制理论,跟踪理想横摆角速度,同时考虑附加横摆力矩约束,得出附加横摆力矩需求;下层控制器以后轮轮胎利用率为目标函数,考虑轮胎附着约束和执行器约束,通过求解二次规划问题将附加横摆力矩分配到两个后轮。选取前轮转角阶跃输入和双移线2种工况,利用Carsim与Matlab/Simulink进行了联合仿真,仿真结果表明:在高附着路面条件下,所设计的控制方法减小了汽车瞬态响应的反应时间和超调量,提升了汽车瞬态响应的品质;在低附着路面条件下,所设计的控制方法使汽车能跟踪理想横摆角速度,避免汽车转向失稳。     

双旋弹丸弹道修正组件控制响应模型研究

为提高靶场试验中修正组件的打击精度,获得更好的滚转控制效果,评估滚转控制算法和弹道修正策略的性能,建立具有实际指导意义的双旋弹丸弹道修正弹修正组件控制响应模型,提出了一种数值仿真与试验测试相结合的执行机构建模方法.该方法通过获取双旋执行机构在阶跃冲击下的时域响应特性,结合拉氏变换计算传递函数,建立电磁控制力矩动态响应模型;通过飞行试验进一步获得准确的气动力矩和隔转阻尼力矩模型,建立了双旋弹道修正组件固定鸭舵滚转控制响应模型.风洞环境下的控制试验结果表明:双旋弹丸弹道修正组件控制响应模型能够以较高的精度评估组件动态控制响应特性,误差小于1.5%.试验验证了建模方法的可行性,也为后续弹道修正策略和控制算法研究提供了精确可靠的分析模型.      

约束阻尼结构拓扑优化设计的进化算法

约束阻尼结构的阻尼材料优化布局是约束阻尼结构振动控制设计中的关键问题,它直接影响到振动能量耗散与全局能量流分布。在约束阻尼结构设计中引入拓扑优化渐进优化算法,以约束阻尼胞单元为设计变量,建立以模态阻尼比为目标函数,约束阻尼材料用量为约束条件的拓扑优化模型。分析结构模态阻尼比相对于阻尼胞单元位置的敏度,导出灵敏度计算表达式。提出基于渐进优化算法的优化准则,通过逐步删除利用率低的材料,使目标模态阻尼比达到最大化,给出了数值计算的例子,理论计算结果验证了拓扑优化方法的正确性和有效性。     

平面铰链五杆机构的优化综合平衡

考虑到摆动力和摆动力矩完全平衡将会使机构结构更复杂、惯性大幅增加,故在建立机座三自由度受迫振动模型的基础上,分别以其平均动能、平均势能以及平均动能和平均势能之和为目标函数,建立平面铰链五杆机构的优化平衡一般模型,采用凸规划方法对优化模型进行求解计算.以平均动能目标函数为例,计算优化综合平衡后机构的摆动力和摆动力矩及机座的振动响应.结果表明,优化综合平衡后机构的摆动力和摆动力矩以及机座的振动响应均明显降低.因此该方法可有效优化综合平衡平面铰链五杆机构.     

插齿机主传动六杆机构的优化设计

本文首先讨论了在插齿机主传动机构中使用的六杆机构的优化设计问题,并建立了一个多目标数学模型.然后,提出了一种利用计算机本身特点而不引入参数约束条件的直接方法,来求解变区间中的函数极大值的极小化问题;提出了用多目标优化对可调机构的优化设计进行处理的方法;采用了一种带附加条件约束的修正线性加权方法来处理多目标优化问题.最后,对上述方法给出了应用实例和计算结果.     

膜结构动态抗褶优化内核的双重互易法实现

动载荷作用下膜结构褶皱的计算及其在结构、声、电磁耦合条件下的优化对计算方法的精度、稳定性和效率三方面都有着较高要求。结合问题特点专门设计的优化内核对优化方法的选择和优化的成败起到关键作用。文章对动载荷下膜振动瞬态问题的求解采用了双重互易边界元法。为了保证计算的稳定性,对时间导数项进行径向基函数插值时,将配点集选为内部节点集。时间差分算法方面,比较了Houbolt算法和阻尼Newmark算法的表现,为保证计算精度,采用了无阻尼Newmark算法。文章所述方法综合采用了上述措施,能适应富含褶皱的位移场的计算,在稳定性、精度和效率上能满足优化内核的设计要求。     

悬索桥简化抖振反应谱研究

为了解决传统抖振分析方法较复杂的问题,采用简化振型函数的方法,总结了一种考虑背景响应的简化悬索桥抖振反应谱计算方法.通过实例计算验证,表明采用这种型函数方法是高效、准确的.采用这种方法分析了结构阻尼比、气动导纳函数、气动自激力及主梁跨径等参数对悬索桥抖振响应的影响.结果表明:对混凝土等阻尼比较大的桥梁,背景响应的影响不可忽略;气动导纳取Sears函数时,抖振响应分析结果可能会偏危险;不考虑自激力影响,抖振响应将偏大10％～150％左右,背景响应比例会偏小10％～130％左右;跨径超过2000m的超大跨径桥梁,背景响应的作用可以忽略.     

滚珠丝杠传动的优化设计

用优化设计方法进行滚珠丝杠传动的设计，对设计的目标函数及约束条件进行了分析讨论。针对新设计及选用标准产品两种情况，提出了为达到最高传动效率的优化设计方法及计算程序框图，结果表明，该方法及计算程序不仅改变了过去设计只靠结构分析方法，而且可提高设计质量，缩短设计周期。     

广义阻尼模型及其在混凝土重力坝地震响应分析中的应用

基于黏弹性材料的广义流变模型,推导出一种广义阻尼模型及相应的结构动力学方程,分别选用指数函数和高斯函数为广义阻尼模型的卷积核函数,采用Newmark直接积分法计算了Koyna大坝的地震响应,分析了松弛参数、时间积分步长对大坝地震响应的影响,比较了广义阻尼模型和黏滞阻尼模型情况下大坝的地震响应。结果表明：地震作用下广义阻尼模型的响应峰值均大于黏滞阻尼模型的响应峰值;松弛参数越大,广义阻尼的响应峰值越接近黏滞阻尼的响应峰值;指数模型对数值积分时间步长的要求高于高斯模型。