非对称型SD振子的动力学行为研究

基于SD振子,建立了非对称型SD振子模型及其运动方程。利用等价替换法与代入法求解8次方程,分析平衡点,研究该系统的分岔现象。运用平均法求其幅频方程,并利用Matlab等软件对该模型进行数值模拟,得到幅频响应曲线、系统的分岔图、相图和Poincare截面。结果显示,该系统具有与SD振子不相同的丰富非线性动力学特性,拓展了SD振子的研究和应用范围。     

基于耦合Duffing振子和Van der pol振子系统的微弱信号检测研究

传统的微弱信号检测在检测信噪比较低的信号时效果不理想,基于此提出了一种基于Duffing振子和Van der pol振子的耦合非线性系统,建立了非线性耦合模型,详述了耦合系数对耦合非线性系统的影响。采用Simulink数值仿真的方法,分析了Duffing振子和Van der pol振子耦合非线性系统的动力学行为,阐述了基于相平面变化进行微弱信号检测的工作原理。并且具体分析了耦合系统在色噪声背景下的微弱信号检测效果,取得了很好的效果。     

Duffing振子和Van der Pol振子耦合的动力学行为分析

针对耦合非线性混沌振子复杂的动力学行为,本文将Duffing振子和Van der Pol振子进行耦合,建立了Duffing振子和Van der Pol振子的耦合模型。与单个振子相比,耦合Duffing振子和Van der Pol振子表现出了更加丰富的动力学特性,采用Simulink仿真的方法,通过不同策动力幅值、不同耦合系数、不同频率下耦合非线性振子的相图和庞加莱截面图分析了耦合非线性振子的动力学行为,研究了耦合振子对微弱周期信号的敏感性和对噪声的免疫力,并将此模型应用于微弱信号检测的研究中。     

一系水平悬挂刚度对高速客车动力学性能的影响研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用多体动力学软件建立了某型高速车辆动力学模型,研究了高速车辆系统在刚性轨道上运行时,一系水平悬挂刚度参数对车辆横向运行稳定性、曲线通过性能及平稳性的影响。结果表明:一系悬挂横向及纵向刚度参数较大时,车辆系统的非线性临界速度、脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力均呈现出较大的值且垂向平稳性下降,而当横向刚度参数较小时,车辆系统的横向平稳性下降。一系横向及纵向刚度参数取值要在合理范围内并尽可能得到最优值,既要满足车辆系统良好的稳定性及曲线通过性能,又要保证车辆系统具有良好的平稳性。     

双盘转子——电磁轴承系统的碰摩振动特性

转子系统的非线性振动是工程实际中的复杂问题,尤其转子系统碰摩振动的强非线性动力学特性,诱发倍周期分岔、hopf分岔及混沌等复杂现象。建立一类考虑碰摩故障的主动电磁轴承支撑双盘转子系统的力学模型,基于非线性动力学和转子动力学理论,采用多目标协同、多参数耦合仿真分析,运用变步长4阶Runge-Kutta法数值计算,通过获得的转子系统周期分岔图、碰摩分岔图、轴心轨迹图、Poincaré映射图、最大碰摩力及碰摩占空比曲线图,揭示了转子系统的非线性动态响应。同时研究复杂转子系统的碰摩振动特性与结构参数的关联关系。计算结果表明,系统的间隙阈值越小且转速越低条件下的周期碰摩振动越具复杂性和多样性,且系统因碰摩故障引发的最大碰摩力及碰摩占空比曲线峰值也较高。系统的定子刚度比越大,其表现出的各类周期碰摩振动的振动幅值和冲击速度越高;最大碰摩力越大。系统的偏心比值越大,系统的周期碰摩振动模式类型越多样化且混沌窗口越多;系统的各类周期碰摩振动产生的最大碰摩力和碰摩占空比也越高。同时,进一步分析了基本周期振动、亚谐振动、概周期振动和混沌的发生区域及转迁规律。研究结果可以有效地为该类转子系统动态匹配设计、大数据...     

基于准静态轮轨关系的车辆动力学基础研究

准静态轮轨关系是指在连续光滑条件下的轮轨接触几何和作用力关系,但轮轨接触"磨光"处理一般要采用加权平均的数值方法,即所谓准弹性接触。考虑到轮轨接触非线性和转向架自身非线性都将对轮轨接触产生影响,因而准静态轮轨关系的应用必须慎重,如高速转向架要有比较充足的稳定性裕度。双振子频响和频谱分析以及整车线性稳定性分析等3个对比与验证表明新型分析软件在线性系统分析应用方面具有极大的灵活性,轮轨蠕滑力计算更加接近实际,这为高铁车辆(HSRS)研发提供了非常好的应用平台。     

3轴H构架式货车转向架非线性模型

为了分析货车转向架的非线性动力学性能，提出了一种解决间隙接触和摩擦作用的新建模方法。利用非线性刚度曲线定义约束内力，既可以保证运动约束精度又能够使模型仿真计算稳定。在斜楔摩擦减振机理和受力分析基础上建立了斜楔等效摩擦模型。等效摩擦与连续摩擦结合的建模技术使摩擦作用仿真更加趋近于实际的动态行为规律。转向架动力学性能仿真分析表明：在接近临界速度时主要摩擦面（如斜楔和承载鞍）出现摩擦蠕动过程，即干摩擦系统的滞后阻尼作用增强了轮对纵、横向定位刚度。但是从横向模态自激振动分析角度，摩擦作用应当保持连续光滑，以减少车体结构发生侧滚耦合振动的可能性。     

车辆动力学系统横向稳定性的鲁棒性分析

用不确定多自由度动力学模型描述高速车辆动力学系统，以多自由度线性系统的鲁棒稳定性分析方法为基础，考虑独立参数摄动和非线性不确定性，应用李雅普诺夫稳定性理论导出了系统的横向稳定性条件，并应用该方法分析了一个承受不确定悬挂的车辆轮对的鲁棒稳定性实列，给出了稳定参数域。     

基于空气弹簧非线性模型的车辆振动特性研究

为研究不同模型和不同空气弹簧物理参数下车辆振动特性,基于热力模型和ADAMS空气弹簧非线性模型建立空气弹簧悬挂系统控制模型,并利用多体动力学仿真软件SIMPACK与MATLAB/SIMULINK联合仿真平台建立包括空气弹簧系统的整车多体动力学模型。研究结果表明:热力模型较ADAMS模型更能准确模拟空气弹簧非线性动态特性;车辆低速运行时节流孔直径越小越有利于改善车辆垂向运行平稳性;车辆高速运行时节流孔直径太大或者太小都不利于改善车辆垂向运行平稳性;附加空气室体积越大越有利于改善车辆垂向平稳性,但是增大到一定程度继续增大对车辆垂向平稳性改善不是很明显。     

轨道横向不平顺对无缝线路变形的影响

为研究轨道横向不平顺对无缝线路变形的影响,建立三维轨道框架非线性有限元模型,计算轨道框架处于内外轨温差、单轨单节点轨向不平顺、单轨双节点轨向不平顺、双轨双节点轨向不平顺等不同工况条件下的钢轨节点位移,分析轨道横向不平顺与轨道框架稳定性之间的关系。分析结果表明,当钢轨发生单轨双节点同向偏移时,钢轨节点位移变化最显著。在线路养护维修中应注意轨道的横向不平顺,特别是同侧钢轨发生2次同向不平顺。     

基于耦合混沌振子的微弱信号检测

传统的微弱信号检测方法在信噪比较低时检测效果并不理想,利用混沌振子检测微弱信号具有灵敏度高、抗噪性强的特点,信噪比门限也比传统方法检测到的低得多,基于此对Duffing振子和Van der Pol-Duffing振子进行了耦合,建立了非线性微弱信号检测系统,并通过分岔图和二分法确定了临界点阈值,提高了阈值的求解速度和精度,最后分别对单微弱正弦信号和混合微弱正弦信号进行了检测,检测系统取得了较好的效果。     

重载货车转向架非线性干摩擦力等效线性化及在车桥耦合中的应用

采用基于振动周期内平均功率相等的描述函数法,对重载货车转向架的非线性干摩擦力进行等效线性化,即将斜楔与摇枕间的垂向和横向非线性摩擦力线性等效为垂向和横向线性阻尼力,将旁承和心盘处的回转摩擦阻力矩线性等效为同转摩擦阻尼力,进而建立重载货车的等效线性动力学模型.以C80型重载货车为例,分别采用给出的等效线性动力学模型和非线性动力学模型进行重载货车动力学仿真计算.结果表明:等效线性动力学模型虽然小幅度增大了车体的垂向和横向平稳性指标、轮轨横向作用力、脱轨系数和轮重减载率,但是仍在GB/T 5599-1985标准范围内,满足其各项评价指标要求,验证了用描述函数法对非线性干摩擦力等效线性化的正确性和合理性;说明基于描述函数法的重载货车等效线性动力学模型可以替代复杂的非线性动力学模型进行重载货车通过既有桥梁的车桥耦合动力响应分析,为重载货车的非线性悬挂系统参数优化和车桥耦合动力学性能分析提供了新的有效途径.     

电流控制型Boost变换器分叉行为的仿真和分析

研究了电流控制型Boost变换器的分叉行为,建立了符合实际电路限定条件下的离散迭代映射模型,采用分又图和庞加莱截面,分析了电路参数对分叉行为的影响,并对产生切分叉和阵发混沌现象的电路参数进行了讨论.通过构造Matlab下的分段光滑开关模型,采用龙格-库塔(Runge-Kutta)算法,得到了Boost变换器的时域波形和相轨图,从而验证了离散迭代映射模型的正确性.研究结果表明电流控制型Boost变换器具有丰富的非线性动力学行为.     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

转向架-车体-座椅系统垂向动力学模型及分析

应用系统工程的方法,将座椅系统与传统轨道客车系统作为一个整体大系统加以考察,建立轨道客车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并推导模型的振动微分方程;根据转向架-车体-座椅耦合系统垂向振动微分方程组,通过变量变换,给出轨道客车转向架-车体-座椅系统垂向动力学模型的数值分析方法。通过与传统轨道客车垂向动力学模型得到的垂向随机响应进行对比,验证轨道客车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型的正确性,该研究为轨道客车的振动特性分析及车辆悬挂系统参数和座椅悬置系统参数的优化设计提供了模型参考。     

转K6转向架直线运行性能研究

借助于SIMPACK动力学分析软件,充分考虑货车的各种非线性因素,建立转K6转向架货车动力学模型,运用此模型分析转K6转向架货车的直线运行性能。结果表明：转K6转向架货车在直线线路上运行时的非线性临界速度为131km/h;车体横向振动加速度随速度提高呈线性增加,垂向振动加速度随速度提高呈非线性增加;在速度不大于80 km/h时,车体的横向和垂向振动加速度均没有超标,车体的横向和垂向平稳性指标值均小于3.5。     

基于Hopfield神经网络的磁浮列车悬浮系统本征非线性特性辨识

磁浮列车的悬浮系统具有本征非线性特性,在轨道不平顺以及非线性负载的作用下,非线性项的辨识和处理能力对于列车的悬浮稳定性具有重要影响。尤其是在轨道刚度较小时,在微小形变的作用下更易影响悬浮稳定性,而发生掉点、砸轨现象。从磁浮列车悬浮系统的非线性动力学建模出发,重点分析非线性项的系统参数辨识,基于Hopfield神经网络来构建误差函数和网络辨识方案。结合参数辨识误差函数和Hopfield网络的标准能量函数,得到相应的网络权值矩阵,并进一步给出相应辨识结果。通过数值仿真分析可以发现,基于本辨识方法所得到的结果与非线性项输出结果误差较小,可较好地拟合状态方程的含参非线性项,验证了辨识模型的可靠性。     

悬挂式单轨列车关键悬挂参数研究

采用大型多体动力学软件Universal Mechanism建立悬挂式单轨列车系统动力学模型,模型中考虑了各减振器、弹簧、止档的非线性特性,以及橡胶轮胎-轨道的非线性作用特性。通过数值积分求解车辆的动态响应,对单轨列车关键悬挂参数进行研究。研究表明:导向轮高度应尽量放低,与轴心高度一致较为合理;导向轮与导向轨应有一定的预压,但不宜过大;横向减振器等效阻尼应取50 k N·s/m以上,以保证车辆横向平稳性的同时,让车辆进出曲线时横向振动能够快速收敛;垂向减振器等效阻尼取30~40 k N·s/m能够保证车辆具有良好的垂向平稳性。     

桥梁结构刚度对高速列车—轨道—桥梁耦合系统动力特性的影响

桥梁结构刚度对高速列车—轨道—桥梁耦合系统的动力学特性具有重要的影响,直接关系到桥上列车的行车安全性和运行平稳性。基于列车—轨道—桥梁动力相互作用理论,以高速铁路常用的简支箱梁桥和双块式无砟轨道为研究对象,采用列车—轨道—桥梁动力学仿真通用软件TTBSIM2.0,研究桥梁结构刚度对高速列车—轨道—桥梁耦合系统动力性能的影响规律。结果表明:当桥梁梁体的刚度或者桥墩的横向刚度不足时,车辆和桥梁的相关动力性能指标将随着刚度的减少而急剧增大,严重影响列车过桥时的安全性和平稳性;当梁体垂向刚度不足时,有可能会引发车桥共振现象;当桥梁结构刚度满足设计规范要求时,车桥系统动力响应指标随刚度变化不明显,此时行车速度和轨道不平顺成为影响行车安全性和平稳性的主要因素。     

基于光滑整形自抗扰的双摆起重机消摆控制

为解决无负载摆角传感器的双摆桥式起重机消摆时间长、定位精度不高、抗干扰能力差的问题,提出一种光滑整形与自抗扰控制相结合的双摆起重机防摆控制方法.针对传统梯形速度轨迹对双摆起重机冲击较大的问题,利用光滑整形技术对梯形速度轨迹进行光滑整形,得到平滑的运行速度轨迹,以保障系统平稳运行.对双摆起重机的动力学模型进行变换,得到包...