双参数地基上弹性矩形板的非线性静力分析

基于能量变分原理,考虑地基耦合效应,建立了双参数地基上弹性板的非线性静力平衡方程.构造了一组满足全部边界条件的试探函数,应用伽辽金法对该组非线性方程进行求解,数值计算中考虑了系统各种参数变化对双参数地基上四边自由矩形板的非线性静力特性的影响.     

CPT系统效率分析与参数优化

为了解决谐振耦合拓扑结构不同的非接触电能传输(CPT)系统效率计算方法不统一的问题,通过对4种基本谐振耦合拓扑结构的CPT系统的分析,给出了CPT系统效率计算的一般方法.在此基础上,为提高CPT系统的效率,通过对一种电流型CPT系统的建模,对系统谐振耦合拓扑结构的参数进行了优化设计,实现了该CPT系统高效率的能量输出.最后,以该电流型CPT系统为试验模型,对提出的效率计算方法和优化设计进行了试验验证.结果表明:该电流型CPT系统谐振耦合拓扑结构最大效率的试验结果为92%,而其优化理论值为93%.     

树状多柔体系统动力学递推组集建模法

引入一种描述多柔体系统的随体坐标系,实现了刚体平动,刚体转动与弹性运动的分解,较好地消除了由于刚体大角度转动而产生的刚弹耦合非线性特性,根据约当变分原理,应用递推组集技术,由外层到内层逐层组装系统动力学方程,概括出一种树状多柔体系统动力学递推组集建模方法,降低了所需计算机存贮,最后给出了一个数值算例。     

截锥壳驻波颤振极限环研究

为研究大挠度非线性位移-应变条件下,截锥壳非线性颤振响应特性,基于活塞理论的气动力法,建立了超音速截锥壳非线性气动弹性运动方程.采用微分求积法对方程进行离散化变换,在驻波颤振假设下,用低阶固有模态缩减自由度数,模拟驻波颤振极限环幅值及随气动参数的变化过程.结果表明:前6阶模态下缩减自由度数,可获得较为精确的解;当气动压力参数增大至7 312时,系统经过Hopf分叉后进入极限环运动.     

高速列车齿轮传动系统谐振分析

利用有限元方法得到高速列车齿轮传动系统时变啮合刚度, 利用傅里叶级数模拟啮合刚度和传动误差, 用多项式拟合齿侧间隙, 建立考虑时变啮合刚度、传动误差与齿侧间隙等多种非线性因素的高速列车斜齿轮传动系统弯扭耦合动力学模型。结合非线性多尺度法, 推导了高速列车齿轮传动系统谐波共振频率因子, 利用数值积分法对齿轮传动系统动力学方程进行求解, 得到了齿轮传动系统的频率响应曲线, 分析了静态载荷、动态载荷与阻尼对系统谐振响应的影响。分析结果表明: 齿轮传动系统中存在多种谐振频率因子, 超谐共振会发生跳跃现象, 谐波振动会引发系统倍频振动。当相对激励频率低于1.00时, 系统波动剧烈。在列车实际运营中应制定合理的运营速度, 以避免谐振的发生。     

交叉迭代算法求解车辆-轨道非线性耦合方程的收敛性讨论

运用有限元法建立车辆-轨道非线性耦合系统动力分析模型,该模型将车辆-轨道系统以轮轨接触为界限分成车辆,轨道两个子系统并通过轮轨接触力的平衡和位移协调条件耦合在一起。通过交叉迭代算法分别求解车辆,轨道系统的运动方程,此时每一步都需要判断使之满足轮轨几何相容条件和相互作用力平衡条件,这样对时间步长的选取要求较高,但是如果时间步长超过某一限值,易于导致迭代失败。引入了修正因子对轮轨接触力进行修正,这不仅可以放宽对时间步长的选取,还能加速收敛,提高计算效率。为验证算法的正确性,不仅进行了算例验证,还给出了引入修正因子的交叉迭代算法求解车辆-轨道非线性耦合系统动力学方程的算例,算例中考虑了不同的时间步长和不同的修正因子对交叉迭代算法收敛速度的影响。计算结果表明引入修正因子的交叉迭代算法具有程序编制简单、收敛速度快、用时少、精度高的优点。     

非线性弹性地基上四边自由矩形薄板的分岔与混沌运动分析

研究了非线性地基上矩形薄板的分岔与混沌运动．运用Hamiltion能量变分原理,建立了非线性弹性地基上四边自由矩形薄板的非线性振动方程．应用分离变量法和Galerkin法对方程进行求解,得到仅以gr（r）为未知函数的Mathieu--Duffing型非线性参数振动方程．在数值分析中,分别对该方程取某一连续变化的参数为变量进行分析,分别作出系统运动的分岔图以及进入混沌运动的庞加莱映射图、相平面轨迹图和时间历程曲线波形图,以揭示地基板系统进入分岔与混沌运动的规律．     

铁路提篮拱桥车桥耦合振动分析

采用车桥耦合振动理论，分别建立了铁路车辆和提篮拱桥的动力模型及其运动方程．将车辆和提篮拱桥分为2个由非线性轮轨接触力联系的振动子系统，采用迭代法求解这2个子系统．用自编的车桥耦合振动软件对提篮拱桥的车桥耦合振动进行了分析，并对桥梁的横向与竖向位移、动力放大系数、车辆脱轨系数和轮重减轻率进行了评价，在所讨论的工况下，均满足我国相关规程的要求．     

高速受电弓-接触网系统动态受流性能的仿真分析

采用了MSC-MARC软件对受电弓-接触网系统的动态受流性能进行了仿真,分别建立了接触网和受电弓两个子系统的有限元模型,通过接触实现了两个子系统的耦合,进行弓网的动态分析．通过仿真,将低速下得到的结果与国外的结果相比较,验证了软件分析结果的正确性．针对高速铁路一种受电弓-接触网的设计参数,对弓网之间的相互作用进行了分析,得到了高速下接触网的动态抬升量,接触压力和离线率,通过参数的调整保证弓网可靠作用达到良好的受流．对高速受电弓与接触网的相互作用进行了大量的仿真并对结果进行分析,为进一步研究高速下受电弓与接触网不同参数的配合奠定了基础．     

不可压缩流中二元翼运动的分支问题

考虑两个自由度的机翼在不可压缩流作用下运动的分支问题,弹簧的非线性刚度考虑为立方项.化方程为四维一阶微分方程,解析求出了系统发生叉式分支与Hopf分支的临界流速值,研究了在两个参数平面上的平衡点和极限环的稳定性及其个数.最后用数值模拟方法给出了一组三维相空间极限环.     

Stochastic optimal control for first-passage failure of nonlinear oscillators with multi-degrees-of-freedom

To enhance the reliability of the stochastically excited structure,it is significant to study the problem of stochastic optimal control for minimizing first-passage failure.Combining the stochastic averaging method with dynamical programming principle,we study the optimal control for minimizing first-passage failure of multidegrees-of-freedom（MDoF）nonlinear oscillators under Gaussian white noise excitations.The equations of motion of the controlled system are reduced to time homogenous difusion processes by stochastic averaging.The optimal control law is determined by the dynamical programming equations and the control constraint.The backward Kolmogorov（BK）equation and the Pontryagin equation are established to obtain the conditional reliability function and mean first-passage time（MFPT）of the optimally controlled system,respectively.An example has shown that the proposed control strategy can increase the reliability and MFPT of the original system,and the mathematical treatment is also facilitated.     

基于TMS320F28335的SHEPWM数字实现

大功率交流传动机车牵引传动系统受器件开关频率的限制,在高速运行区需要采用同步调制的方法．本文对实际应用中最常用的特定消谐PWM（SHEPWM）技术的基本问题进行了深入分析与研究,针对双极性电压型逆变器建立了SHEPWM的数学模型,并在此基础上研究了特定消谐非线性方程组的计算方法及曲线拟合优化方法,以及基于载波方式的数字实现方法,从而简化了SHEPWM的角度计算和数字实现．研究了基于TMS320F28335的特定次谐波消除脉冲生成方法及不同载波比之间的切换条件,最后通过仿真和实验分析、验证了其正确性．     

参激屈曲梁非线性现象的数值模拟

研究了一端固定一端滑动承受轴向简谐载荷的屈曲梁的非线性振动现象,建立了系统的非线性偏微分控制方程,利用Galerkin法,得到微分动力系统,采用数值模拟研究了系统基本参数共振和主参数共振的两种情况,得到了响应的时间历程及相图,揭示了系统的倍周期分岔、暂态混沌和混沌运动等复杂动力学行为.     

配电网谐波的产生及治理措施

分析了配电网谐波产生的原因,指出随着现代工业的发展,大量换流设备不对称负荷等非线性用电设备在配电中的应用,这些负荷产生大量谐波注入电网,造成电压波形畸变,电能质量下降。此外当配网无功补偿电容器选择不当时,还会引起谐波放大,造成更严重的后果,因此应采取措施治理。     

多时间因素柔性流水线上经济批量排产模型及求解

由于辅助时间在生产过程中必然存在,在分析各类辅助时间因素的基础上,将其归类独立于柔性流水线模型并与经济批量排产模型相结合,最终得到一个混合非线性规划模型。将启发式法与遗传算法相结合,构建一类混合遗传算法进行求解。最后,通过实例验证多时间因素的独立能明显改善目标值。     

大地测量Stokes边值问题的自然边界元解法

对球近似的大地测量边值问题,从扰动位的Poisson积分公式出发,推导了大地测量Stokes边值问题的重力异常球谐函数级数表达式,再基于虚功原理,将重力异常球谐函数级数表达式写为变分方程,即大地测量边值问题的自然积分方程,然后再用离散化技术,将所得到的自然积分方程转化为代数线性方程组,通过对代数线性方程组求解,即可得大地测量Stokes边值问题的数值解.     

一类分数阶非线性微分方程组的显式算法

讨论了一类分数阶微分方程组的一种数值算法,根据Caputo导数的性质,将分数阶微分方程组转化为Volterra积分方程组,再利用求解普通积分方程的Adams技巧,建立了分数阶微分方程组的一种显式数值算法,证明了该算法的收敛性与稳定性,并给出了数值仿真实例,证实了算法的有效性.     

A comprehensive evaluation method for kinematic accuracy of space manipulator based on analytic hierarchy process

The kinematic accuracy of space manipulator determines whether the spacecraft performs normally or not. Problems pertaining to structural deformation have received increased attention in recent times. In the space manipulator systems, flexible arms and joints can induce drastic dynamic instabilities. In applications such as the space station, kinematic error due to structural deformation can jointly affect the performance characteristics. And it is crucial for accuracy control of space manipulator to establish a precision index. Here we analyze the dynamics characteristic of flexible space manipulator considering the hysteresis of harmonic reducer based on method of nonconstraint boundary modal. For the sake of describing the output accuracy, we integrate the method of analytic hierarchy process(AHP) to establish a comprehensive evaluation index. A numerical simulation is performed to analyze the nonlinear dynamic characteristics of space manipulator with harmonic reducer. With the analysis of accuracy assessment, the relation among the hysteresis angle, rigidity and output accuracy is revealed. Considering the elastic modulus of flexible space manipulator and the hysteresis angle of harmonic reducer, we conduct an evaluation of output characteristics of flexible space manipulator with the proposed comprehensive evaluation index. The accuracy evaluation of output characteristics based on the proposed comprehensive evaluation index is implemented in the initial stage of space manipulator’s design, which can not only solve the problems existing in the design but also save cost savings for ground tests. The results can be used in designing and optimizing future space manipulators, which may provide valuable references for design and thermal control of the space manipulator.     

桥梁断面非线性自激气动力经验模型

为探讨桥梁断面的非线性自激气动力,基于平衡位置的Taylor级数展开式,建立了简谐运动下桥梁断面非线性自激气动力模型,获得了其复数和实数表达式,并说明了表达式中非线性气动参数的识别方法.该模型反映了简谐运动下桥梁断面非线性自激气动力的谐波叠加特性,可应用于桥梁的非线性气动稳定性分析.最后,应用该模型对某桥梁断面在简谐运动下的非线性自激气动力风洞试验时程数据进行了拟合.拟合结果表明,两者的误差在3%以内,验证了该模型的正确性.