柔性体或柔性梁的引入应分为许多部分。
内容:压电智能结构振动主动控制研究;刘安成大师的智能结构;压电陶瓷;振动控制;驱动电源;柔性梁;柔性板;固体力学北京航空航天大学;本文综述了智能结构的概念和应用,特别是以压电材料为作动器的主动振动控制结构,并介绍了目前的研究现状。然后,分析了压电智能结构中压电陶瓷、粘接层和基体之间的位移关系,得到了压电陶瓷的应力应变场分布。根据能量变分原理,分别推导了压电智能梁和含压电陶瓷智能板的振动控制方程。根据假设模态展开位移,求解梁和板的动力特性。压电陶瓷驱动器是压电智能振动主动控制结构的关键部件之一,驱动器的性能对压电陶瓷的动态特性有很大影响。本文提出了一种压电陶瓷功率驱动器,其核心部件是OCL功率放大器,可以为压电陶瓷驱动器提供高压输出。本文讨论和分析了这种功率放大器的工作原理和电路实现方法。在随后的实验中,功率驱动器的良好性能保证了实验的成功。在上述工作的基础上,我们设计了压电智能结构振动主动控制系统,该系统由计算机测控系统、压电陶瓷、矩阵结构等部分组成。控制律采用独立模态空间控制方法,可以独立控制所需模态而不影响其他不可控模态,易于设计。
无轴承尾桨的设计研究:柔性梁;复合材料;动态设计;飞机设计南京航空航天大学;本文是国内首次对无轴承尾桨的设计进行研究。根据项目要求,提出了与WZ-1无人直升机匹配的无轴承尾桨设计方案,并进行了参数选择、动态特性分析及静动态特性试验。所有设计图纸都是按照确定的方案绘制的,所有零件都已经加工完成。复合材料柔性梁的分析是无轴承尾桨研究的关键和基础。本文对复合材料柔性梁的设计、刚度特性、静动态特性以及铺层的影响进行了研究,得出了一些有意义的结论。对复合柔性梁的静态和动态特性进行了测试和比较,验证了理论分析的正确性。
定轴转动和基础激励联合作用下柔性梁的非线性动力学行为研究:吴涛硕士学位柔性梁:非线性动力学;多尺度法;定轴旋转;基本激励措施;南京航空航天大学;本文采用Kane方程法,结合假设模态,在保留广义惯性力和广义作用力中非线性项的情况下,建立了大范围平面运动柔性梁的纵向和横向非线性动力学控制方程。在此基础上,选取定轴转动和基础激励共同作用下的柔性梁作为研究对象,结合对象的具体特点引入合理的假设和简化。推导了其横向振动的非线性动力学方程。然后,利用多尺度方法和笛卡尔坐标变换等一套有效的半解析半数值处理方法,对梁可能出现的非线性动力学现象进行了系统全面的研究。结合梁的不同边界约束,详细分析了幅频特性曲线随转速、激励幅值、系统阻尼等相关参数变化的规律。通过以上分析研究,深刻揭示了这类梁模型在参数激励、内外激励或单一或联合作用下的一系列非线性动力学行为的内在本质,观察到了一些新现象,发现了一些新规律。
柔性梁与刚性地面碰撞的动力学研究与仿真:刚柔耦合:动态;坚硬的地面;柔性体碰撞;工程力学天津商学院南京理工大学;柔性体碰撞是工程中常见的现象,其研究对于精密加工和高精度机械控制具有重要的现实意义。由于柔性因素的影响,它表现出与刚体碰撞明显不同的特征。但由于柔性体碰撞的复杂性,目前的研究还需要进一步研究。整个碰撞运动过程分为两个相互联系的阶段:碰撞接触阶段和非碰撞过程中柔性梁的运动阶段。对每个阶段采用不同的动力学建模方法,并充分考虑刚柔耦合效应,建立了考虑动力刚化效应的动力学模型。采用模态坐标法对动力学方程进行离散,得到了适合数值计算的离散化模型。对于碰撞接触阶段,采用动量平衡法。本文对传统的瞬时碰撞概念进行了扩展,并结合柔性因素,创新性地建立了柔性梁与刚性地面碰撞的斜碰撞动力学模型。最后,通过一个具体的例子,对整个碰撞过程进行了数值模拟。通过数值模拟,给出了直观反映柔性梁与刚性地面碰撞的图形,并在此基础上进行相关性分析。数值结果表明,所建立的柔性梁与刚性地面碰撞的模型是可行的,建模思想和具体方法也是合理的。
旋转柔性梁与弹性柱碰撞的动态响应:梁-柱结构:动态;弹性柱碰撞;固体力学天津商学院南京理工大学;本文利用拉格朗日方程和假设模态法建立了离散的一维弹性柱、轴向变形的转动柔性梁和一类梁柱结构的动力学方程。针对这种梁柱结构,推导了梁柱不同材料的正交性条件。利用编制的程序,对一维弹性柱、轴向变形的旋转柔性梁进行了分析。并对这种梁柱结构在初速度作用下的动力响应进行了数值模拟,得到了理想的结果。观察了弹性变形与大范围运动的相互作用,研究了结构中碰撞力的时间历程,验证了结构中的边界条件、位移连续条件和应力连续条件,包括利用轴向变形得到的一维弹性柱、旋转柔性梁以及这类梁柱结构的动力学方程。本文从改变模型结构的角度研究了梁、柱的多重冲击。给出了碰撞和分离的判断条件以及模型结构变化时初始条件的处理方法。利用编制的程序对碰撞过程进行了数值模拟,观察到了一次宏观碰撞中的多次碰撞和多次微观碰撞现象,得到了梁、柱在整个过程中碰撞力的动态响应和时间历程
大柔性压电智能结构振动主动控制研究:压电陶瓷;振动控制;模态滤波器;柔性大的柔性梁;柔性板;中国科学院等离子体物理研究所;北航;随着航空航天技术的不断发展,越来越多的轻质柔性结构投入使用。当这些柔性结构受到外力扰动时,结构的振动衰减很慢,严重影响航天器的使用寿命。结构的柔性越大,振动问题就越严重。以压电材料为驱动元件的智能材料结构是解决这一问题的有效途径。这些结构的刚度可以通过用智能材料激励它们来改变。阻尼和其他固有特性使结构的振动迅速衰减。本文概述了智能结构的概念和应用,重点介绍了以压电材料为作动器的振动主动控制结构,并介绍了目前的研究现状。然后分析了压电智能结构中压电陶瓷、粘结层和基体材料之间的位移关系。得到了压电陶瓷的应力场和应变场的分布。利用能量变分原理分别推导了压电智能梁和含压电陶瓷智能板的振动控制方程,根据假设模态展开位移求解梁和板的动力特性。在上述工作的基础上,我们设计了大柔性压电智能结构的振动主动控制系统。该系统由计算机测控系统、压电陶瓷、基体材料等组成。控制律采用独立模态空间控制方法,可以实现对被控模态的独立控制,而不影响其他未控模态。利用该系统,成功地进行了大型柔性悬臂梁和柔性悬臂板的振动主动控制实验,控制效果很好。在大型柔性悬臂梁和柔性悬臂板的主动控制实验研究中,为了更好、实时、有效地获得结构的模态位移,我们研制了一种选择性好的四通道有源带通滤波器作为模态滤波器,对柔性结构的振动响应进行滤波,获得结构独立的低频振动模态响应分量,从而实现模态分离。在此基础上,对柔性悬臂梁的前三阶和柔性悬臂板的前两阶进行了独立的模态控制,对于柔性悬臂梁和悬臂板都取得了良好的实验结果。
基于静力-几何类比理论的板壳有限元新方法与黄若愚博士的方法相似;静态几何类比;平面弹性;板材弯曲;薄壳;柔性梁;有限元法;变分原理;大连理工大学工程力学;由于C1的连续性要求,薄板壳的有限元构造本来就比平面弹性的有限元构造困难。经过许多研究者几十年的努力,已经出现了相当数量的板壳单元,其中许多质量优良。然而,仍有一些基本问题需要研究和解决。在板弯曲单元方面,不可否认两个研究领域的发展是不平衡的。这种情况与平面弹性和板弯曲的相似理论不符,因为相似理论表明平面弹性和板弯曲两个理论体系是同构的。在薄壳单元方面,根本目标是构造在分别以薄膜变形和弯曲变形为主的壳问题中具有良好性能的壳单元。但至今没有非常明确的指导理论和实施方案。这些基本问题是本文论证和研究的出发点。研究的目的和解决方法是利用相似理论在平面弹性有限元和板弯曲有限元之间架起一座桥梁。然后将平面弹性性能好的单元转化为板弯曲单元。在此基础上,可以在壳的静力-几何相似理论的指导下构造一种新的薄壳单元。平面弹性与板弯曲的相似性是壳的静力-几何相似的特例,所以在一般意义上,本文是基于板壳的静力-几何相似理论,研究一种新型的板壳单元列式。
旋转柔性梁的冲击动力学和波传播:动力刚化;子系统方法;旋转柔性梁;冲击力;南京理工大学普通力学;本文研究了具有大范围旋转运动的刚柔梁系统的碰撞动力学。采用子系统法建立了考虑“动力刚化”效应和纵波对横波影响的系统刚柔耦合动力学方程。采用假设模态描述变形,将偏微分动力学方程转化为常微分方程。从系统的动力学方程出发,导出了系统的广义冲量-动量方程。本文给出了大量的算例来验证本文的方法,并讨论了大范围旋转运动下刚柔梁系统的动力学行为。分析了刚性梁和柔性梁不同的碰撞动力学特性,以及梁的柔性对其碰撞动力学行为的影响。分别讨论了无碰撞情况下和有碰撞情况下刚柔耦合系统的动力学建模理论。比较了梁在大位移、低速和高速旋转时纵波和“动力刚化”对动力学的影响。本文整个建模过程高效便捷,大大降低了系统方程的耦合度。C语言程序是通用的。
卫星整流罩多体动力学研究:卫星整流罩;矩形薄板;柔性梁;大规模运动;有限元法;用于飞机设计的国防技术大学;本文以卫星整流罩投掷过程为背景,研究了柔性多体系统动力学的运动规律,为分析整流罩在投掷过程中的变形运动提供了有价值的参考。第一章全面论述了柔性多体系统动力学的历史、研究内容和方法,指出了本课题的工程背景。第二章根据凯恩方程,推导了整流罩抛撒过程的多刚体系统动力学模型。第三章根据拉格朗日方程,利用有限元法和里兹法推导了大范围运动的柔性多体系统动力学模型,通过两个算例的仿真,初步揭示了柔性多体系统的动力学特性。第四章主要研究运动矩形薄板的动力学问题。建立了矩形薄板大范围运动的动力学方程。通过实例进一步证明,柔性体在大范围内的变形运动是准静态变形和高频振动的叠加。第五章给出了各章的程序流程图。第六章总结了本文的主要工作,提出了对下一步工作的一些设想,并讨论了该课题的前沿问题和未来发展趋势。
大范围运动柔性梁的非线性动力学冯志华博士;非线性动力学;大规模运动;参数激励;内在动机;窄带随机激励;最大李亚普诺夫指数;参数振动稳定性;南京信息工程大学南京航空航天大学;本文系统地研究了大范围运动柔性梁的非线性动力学,涉及大范围运动柔性梁的非线性动力学建模、轴向基础激励下悬臂梁的周期振动、大范围线性运动梁的参数振动稳定性, 参数激励和内部激励联合作用下大范围线性运动梁的非线性动力学行为,以及随机参数窄带梁的随机稳定性。 目的是全面揭示分析对象固有的非线性动力学行为。