水轮机整机系统动力特性分析的多级模态综合方法

采用多级模态综合技术并利用结构旋转对称的特点,建立包括转动部件和固定部件在内的水轮机整机系统动力特性分析模型。考虑到油膜特性引起的矩阵不对称性是局部的,将实模态分析与复模态分析结合,仅需对极小规模的非对称矩阵解左右复特征值问题。给出的轴—板架系统复特征值结果与整体计算结果吻合,而计算时间大为节省。大型水轮机包括主轴、顶盖、下机架和上机架的整机系统的动力特性算例中,不仅得到了主轴弯曲振动频率,而且得到了固定部件与主轴耦合振动的频率和振型。算例表明了本文模型不仅理论先进,而且能用于工程实际计算。     

大翻转摆杆激励下水上浮基模型的运动响应

为进一步研究大翻转摆杆运动对浮基运动的影响,并检验齐次矩阵建模方法和数值模拟结果的正确性,在试验水池中进行了模型试验,用非接触六自由度运动测量仪和数据采集分析系统对浮基系统的运动响应进行了记录和分析。针对此浮基多体系统,用多体系统动力学的齐次矩阵方法建立相关数学模型并进行求解。试验数据和数值模拟结果吻合较好,说明齐次矩阵方法可有效、方便、快捷地模拟浮基多体系统的运动响应。结果表明,在上部结构运动的激励下,浮基也将产生运动,即多体之间存在耦合运动;漂浮在水面上的浮基运动,将激起浮基附近流场的变化,即浮基与水之间也存在耦合运动。     

热屈曲碳/碳化硅薄壁结构非线性振动响应特征分析

鉴于高超声速飞行器部分薄壁结构处于严峻的热声环境中,利用有限元法研究热声载荷联合作用下的复合材料薄壁结构随机动态响应。依据板壳理论构建复合材料层合板结构系统运动方程,然后将系统运动方程转换到模态坐标下,并采用有限元法数值积分求解结构随机响应;此后基于C/SiC薄板后屈曲状态下动态响应中位移和应力信息,分析了典型的非线性振动响应特征。结果表明热载荷和声载荷对处于热后屈曲状态下的C/SiC复合材料薄板结构响应的影响方式不同;与此同时,分析了结构表现出的三类典型运动:沿初始热屈曲平衡位置线性随机振动、沿两个屈曲平衡位置之间地跳变运动以及沿任一热后屈曲平衡位置小幅值随机振动。     

采用平衡悬挂系统的载重汽车的随机响应分析

以装有平衡悬挂系统和全悬浮驾驶室的三轴载重汽车为研究对象,建立汽车多自由度振动系统模型．为了便于采用实模态叠加法进行随机振动分析及优化设计．提出一种阻尼矩阵的等效方法,采用模态阻尼比将系统的实际阻尼矩阵化为对角矩阵,在此基础上导出系统的响应功率谱密度矩阵．最后,用路面平度功率谱密度函数构造车轮处输入位移功率谱密度矩阵,对汽车进行随机振动分析．通过参数研究,指出了该型车平顺性差的原因,提出了改进其平顺性的建议．     

非零开口的阀控非对称缸系统不变性补偿控制

针对比例控非对称缸正反方向运动响应不一致的问题,建立了非零开口的阀控非对称缸系统的线性负载流量模型,根据数学模型分析了系统的负载流量特性,定义了非对称系统的基本状态,并将其设为非对称系统的不变结构.提出了融合负载、结构、非对称叠合量等影响因素的不变性补偿控制方法,将系统的任意非对称状态通过不变性补偿控制等价于基本状态,使得非对称系统得到对称的负载流量特性.实验结果表明:通过不变性补偿控制,比例阀控非对称缸系统在阀线性区域,非对称系统负载压力不超过泵压的1/2时,负载流量与基本状态时的负载流量误差不超过11%;非对称系统在基于不变性补偿的基础上,采用统一的比例-积分-微分(PID)控制器,使得正反向运动响应能达到基本一致.     

地震方向对转子系统随机响应的影响

目的研究地震方向和转子不平衡与水平地震耦合随机激励对悬臂双盘转子系统随机振动的影响,对转子系统的动力参数的合理确定及随机振动控制提供了依据.方法应用虚拟激励法,通过计算机数值模拟,分析了悬臂双盘转子系统的随机响应.结果分析结果表明,水平方向地震时转子系统的随机响应相对比较强烈;地震和转子不平衡耦合随机激励对转子系统的随机振动的影响不相悖,但也不是线性叠加的关系;由于悬臂端圆盘所受到的约束相对比较差,故随机振动的响应较为强烈,主要的随机振动能量发生于低频,应该提起注意.结论利用虚拟激励的方法分析双盘转子系统的随机振动响应是可行的,分析结果对转子系统的进一步研究及提出转子系统工程实用的简化设计方法,既具有科学意义又具有实用价值.     

带TMD及Maxwell阻尼器结构的随机地震响应

为了对同时设置TMD及Maxwell阻尼器的建筑结构随机地震响应进行分析,将结构响应以第一振型展开,所得运动方程中质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵均非对称,故采用扩阶复模态理论对其解耦,获得了结构以第一振型表示的地震响应的解析表达式。算例分析结果表明:同时设置TMD及Maxwell阻尼器的结构比单一设置TMD或Maxwell阻尼器的减震效果更好,而且可以有效减少阻尼器的受力。     

阀控非对称缸系统神经网络多逆模型切换控制研究

为提高存在负叠合量的阀控非对称缸系统的控制性能,提出基于神经网络的逆系统控制方法,利用神经网络逼近的逆模型与原系统复合,将复杂非线性系统转变为线性系统进行控制,建立了阀控非对称缸系统的数学模型,系统在(x_0,u)的邻域内存在相对阶,证明了系统的可逆性;采用基于遗传算法改进的BP神经网络(GA-BP)求解逆模型,并针对伺服阀存在负叠合量,以及流态存在层流和紊流两种状态的问题,建立系统的多个逆模型集,提高了逆系统的求解精度。利用AMESIM和Simulink联合仿真平台,基于参考速度切换的原则,对系统采用比例-积分-微分(PID)闭环控制器。结果表明:普通PID控制的液压缸伸出运动响应和缩回运动响应不一致,伸出运动存在0.20 mm的稳态误差,误差波动范围为0.06 mm,而缩回运动稳态误差较小,约为0.02 mm,但误差波动较大,约为0.09 mm;多逆系统复合控制的伸出缩回运动响应较一致,伸出和缩回运动均存在0.02 mm的稳态误差,误差波动范围为0.04 mm,验证了多逆模型切换控制方法可以消除阀控非对称缸系统的非对称性,降低波动负载干扰影响,提高系统的响应精度。     

非对称系统的振动方程的响应求解

解耦对称系统的振动方程时,只需用右模态向量即可满足正交性条件,对非对称系统,讨论其振动系统响应的求解算法,则需引入左模态向量。本文首先将二阶非对称阻尼系统的振动方程转化为一阶状态方程形式,构造状态矩阵的左、右状态向量,然后利用左、右状态向量的正交规范化条件解耦非对称系统状态方程,在简谐激励下化为一组可解的一阶线性微分方程,最后采用积分因子法建立了这些一阶线性微分方程的求解算法,从而获得原非对称二阶系统的稳态响应。算法紧凑灵活,易于在大型工程结构动力分析中编程使用。     

数控凸轮轴磨床综合误差分析与建模

为提高某数控凸轮轴磨床的磨削精度,保证凸轮轴轮廓误差达到需求标准,针对磨床的运动误差和热误差进行分析和研究;分析了凸轮轴磨床主要运动部件相互之间运动关系,提出了利用耦合关系,耦合磨床运动误差与热误差方法,方法对磨床具有通用性,且可直接观察到误差项的来源,对误差补偿极为有效;首先,运用多体理论及坐标变化方法,将磨床抽象为多体系统;其次,将磨床磨削运动主要部件划分成两条运动链,即“工件-床身”链和“砂轮-床身”链;将运动链与磨削点组成一个闭环系统,此闭环系统即为简化的磨削运动过程;最后,建立各运动体坐标系,求出运动体变换矩阵,耦合热误差与几何误差,建立精密加工约束方程,推导凸轮轴磨床综合误差模型,为加工补偿提供理论基础。该方法已在实际生产中得到验证,结果表明：补偿后的磨床,磨削精度增加,实际凸轮轴轮廓经检测误差降低显著。     

有相位差非平稳随机激励下系统的响应

线性系统在有相位差非平稳随机激励下的响应是工程研究中十分有意义的问题。本文在用有限元离散建立系统方程的基础上,在状态空间应用复模态理论推导了线性系统受非平稳随机激励的位移的均方响应,且给出了减缩模态准确地处理非经典阻尼的计算形式和多相位调制白噪声激励下的系统相关响应的解析表达式。该方法可以方便地处理桥梁结构或其它结构的集中阻尼问题。对比算例表明,在工程设计中考虑相位差的影响是十分必要的。     

多跨输电线平面振动特性的并行算法

利用单跨输电线的传递矩阵得到三跨输电线的控制方程，设计了两种并行算法求解该控制方程，并应用于一个工程实例。在ＩｎｍｏｓＴ８００Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ上实现了上述两种并行算法。计算结果与实测结果相比较，表明传递矩阵法是一种有效的求解多跨输电线平面运动固有频率和振型的方法，而并行算法应用于此类问题也可获得理想的加速比。     

不对称问题的极小残量方法

讨论用极小残量法来解决不对称问题．先简单介绍用极小残量法解决对称问题的基本算法．然后把不对称问题转化为对称问题，在转化过程中，可简化中间的不必要步骤，给出了不对称问题的简单算法．最后作了数值试验，取得了满意效果．     

任意网格差分法及其在电接触问题中的应用

本文提出一种求解平面非线性热传导问题的任意网格差分格式,并成功地利用电路分析中发展起来的稀疏矩阵消去法求解非对称差分方程组。本文方法可适应任意复杂区域,具有通用性强、格式简单,计算精度高,计算量少等特点。     

实非对称矩阵部分特征值问题的对称算法

本文以幂法为基础,提出各特征值互异且欲求的部分最大特征值为实的实非对称矩阵特征值问题的对称算法,并给出收敛性证明.     

机器人运动分析和动力学建模的一种简明方法

文章提出并讨论了一种利用旋转矩阵的导数矩阵分析机器人运动和推导机器人动力学模型的方法，文中推证的一组刚体旋转矩阵与角速度矢的关系式是该方法的基础，所提方法在文中的运用表明，它可以取代以往过于繁琐的图解法和递推法，成为一种简明有效的机器人运动分析和动力学建模方法，作为该法运用结果，文中分别给出了ｎ自由度机器人雅可比矩阵和动力学模型的一种简明封闭式，这里的方法可作为一般刚体运动分析和动力学建模理论的补     

三维非轴对称饱和土动力刚度矩阵

基于三维非轴对称饱和弹性土层动力响应分析的基本解,推导出有限厚饱和土层和饱和半空间精确动力刚度矩阵,再由层间内界面连续条件建立三维非轴对称分层饱和土体总刚方程。该方法不要求对土体自然层(有限厚度)作薄层离散,也可方便处理层内荷载的影响;总刚方程可直接用于计算边界元法中边界积分方程要求的影响函数(GREEN函数)。     

动水压力的边界元方法

本文介绍了用边界单元法分析动水压力的原理,并且对于二维问题给出了常量边界元的支配方程以及有关系数矩阵的计算公式。实例计算的结果表明,边界单元法具有工作量少、精度高、适应性强的优点。文中还讨论了当坝体上游面倾斜、库底倾斜或水库为无限远时对作用在坝体上游面上动水压力的影响。     

带TMD结构的随机地震响应分析的新方法

基于状态空间表达的TMD-结构动力微分方程,运用虚拟激励法,引入精细积分法进行计算,提出求解带TMD结构的非平稳随机地震响应计算的新方法.该方法避免了复模态法的复杂性,能精确快速求解带TMD结构的平稳和非平稳随机地震响应.采用结构的最大弹性层间位移角限值作为控制指标建立极限状态方程,基于首次超越破坏理论,进行了无控和TMD控制下结构的可靠度对比分析,建立起结构动力可靠度作为评价控制效果的性能指标.以1栋8层的剪切型钢框架结构作为算例,结果证实本方法的正确性.     

一类振动问题中阻尼矩阵的等效方法及应用

多自由度振动系统中,很多问题的阻尼矩阵是确定的,但系统的模态关于这些阻尼矩阵不具有正交性,如果采用模态变换,由于阻尼矩阵不能化为对角矩阵的形式,因此不便于采用实模态迭加法进行振动分析．针对这一问题,本文提出一种阻尼矩阵的等效方法,即采用模态阻尼比对这类系统的实际阻尼进行等效,并考察其有效性,以便于采用模态迭加法对复杂多自由度系统进行随机振动分析．最后,采用该等效方法对某型号汽车进行随机振动分析,为改善该型号汽车的平顺性提供了建议．