結構振動主動控制

彈性體 在外力作用下，內部各點的應變和應力一一對應，當外力除去后能恢復到原來狀態(tài)的物體。

柔性梁 壓電智能結構振動主動控制研究 劉安成 碩士 智能結構；壓電陶瓷；振動控制；驅動電源；柔性梁；柔性板； 固體力學 北京航空航天大學; 該論文對智能結構的概念及其應用作了綜述,重點介紹了以壓電材料作為作動器的振動主動控制結構,并介紹了目前的研究狀況.隨后分析了壓電智能結構中壓電陶瓷、粘接層與基體的位移關系,得到了壓電陶瓷的應力應變場分布.由能量變分原理分別導出了含壓電陶瓷壓電智能梁和智能板的振動控制方程,并由假設模態(tài)將位移按模態(tài)展開,求解了梁和板的動態(tài)特性.壓電陶瓷驅動器是壓電智能振動主動控制結構的關鍵部件之一,驅動器的性能對壓電陶瓷的動態(tài)特性有很大的影響.該文提出了一種壓電陶瓷電源驅動器,其核心部分為OCL功率放大器,它可以給壓電陶瓷驅動器提供很高的電壓輸出,文中論述和分析了這種功率放大器的工作原理和電路實現(xiàn)方法.在隨后的實驗中,電源驅動器的良好性能保證了實驗的成功進行.在前述工作的基礎上,我們設計了壓電智能結構振動主動控制系統(tǒng),該系統(tǒng)由計算機測量控制系統(tǒng)、壓電陶瓷、基體結構等部分組成.控制律采用獨立模態(tài)空間控制法,它可實現(xiàn)對所需控制的模態(tài)進行獨立的控制,不影響其它未控的模態(tài),具有易設計、易實現(xiàn)的優(yōu)點. 無軸承尾槳設計研究 陶嵐 碩士 無軸承尾槳；柔性梁；復合材料；動力學設計； 飛行器設計 南京航空航天大學; 該文在國內是首次開展無軸承尾槳設計研究,按照課題要求提出了與WZ-1無人直升機相匹配的無軸承尾槳設計方案,進行了參數(shù)選擇、動特性分析及有關靜、動特性試驗,按照確定的方案繪制了全部設計圖紙,并已完成了全部零件加工復合材料柔性梁分析是無軸承尾槳研究的關鍵和基礎,該文進行了復合材料柔性梁設計、剛度特性及靜、動特性分析、鋪層的影響研究,得到了一些有意義的結論開展了復合材料柔性梁靜、動特性試驗研究,并對不同鋪層、不同載荷模式進行了試驗對比,驗證了理論分析的正確性. 定軸轉動與基礎激勵聯(lián)合作用下柔性梁的非線性動力行為研究 吳濤 碩士 柔性梁；非線性動力學；多尺度法；定軸轉動；基礎激勵； 固體力學 南京航空航天大學; 該文采用Kane方程方法,并結合假設模態(tài),在保留了廣義慣性力和廣義作用力中的非線性項的情況下,建立了大范圍平面運動柔性梁的縱向及橫向非線性動力學控制方程.在此基礎上,該文選擇定軸轉動與基礎激勵聯(lián)合作用下的柔性梁為研究對象,結合該對象的具體特點,引入合理的假設和簡化,導出了其橫向振動的非線性動力學方程. 之后,采用多尺度法并結合笛卡爾坐標變換等一整套行之有效的半解析半數(shù)值的處理方法,較為系統(tǒng)、全面地研究了梁可能發(fā)生的非線性動力學現(xiàn)象,結合梁的不同邊界約束條件,具體地分析了梁共振時的幅頻特性曲線隨著轉速、激勵幅值、系統(tǒng)阻尼等相關參數(shù)的改變而變化的規(guī)律.通過上述分析與研究,深入地揭示了該類梁模型在參數(shù)激勵與內、外激勵或單獨或聯(lián)合作用下的一系列非線性動力學行為的內在本質,觀察到了一些新的現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)了一些新的規(guī)律. 柔性梁與剛性地面碰撞動力學研究及仿真 羅明聰 碩士 柔性梁；剛柔耦合；動力學；剛性地面；柔性體碰撞； 工程力學 天津商業(yè)大學 南京理工大學; 柔性體碰撞是工程中常見的現(xiàn)象它的研究對于精密加工、高精度機械控制等具有重要的實際意義由于柔性因素的影響，使其表現(xiàn)出與剛性體碰撞明顯不同的特點但由于柔性體碰撞問題的復雜性，目前的研究還有待深入 本文針對柔性梁與剛性地面碰撞問題，把整個碰撞運動過程分為兩個互相聯(lián)系的階段碰撞接觸階段和非碰撞期間的柔性梁運動階段針對各個階段，采取不同的動力學建模方法對于柔性梁的運動，充分考慮剛柔耦合效應，建立計及動力剛化效應的動力學模型，并用模態(tài)坐標法對動力學方程進行離散，得到適于數(shù)值計算的離散化模型對于碰撞接觸階段，采用動量平衡法，對于傳統(tǒng)的瞬間碰撞假設概念加以延拓，再結合柔性因素，從而創(chuàng)新性地建立了柔性梁與剛性地面碰撞的斜碰撞動力學模型 最后，通過具體算例，對于整個碰撞運動過程進行數(shù)值仿真通過數(shù)值仿真，給出直觀反映柔性梁與剛性地面碰撞的曲線圖，并在此基礎上進行相關分析數(shù)值結果表明，針對柔性梁與剛性地面碰撞問題建立的模型是能夠符合實際的，也證明了建模思想以及具體方法的合理性 旋轉運動柔性梁與彈性柱碰撞的動力學響應 徐哲 碩士 旋轉運動柔性梁；梁柱結構；動力學；彈性柱碰撞； 固體力學 天津商業(yè)大學 南京理工大學; 本文利用Lagrange方程，運用假設模態(tài)法，建立了離散的一維彈性柱，計入軸向變形的旋轉運動柔性梁，以及一類梁-柱結構的動力學方程針對此類梁-柱結構推導了梁和柱的材料不同時的正交性條件利用編制的程序對一維彈性柱，計入軸向變形的旋轉運動柔性梁，以及此類梁-柱結構在初始速度作用下的動力學響應進行了數(shù)值仿真，得出了比較理想的結果觀察到了彈性變形和大范圍運動之間的相互影響，研究了結構中碰撞力的時間歷程，驗證了邊界條件、結構中的位移連續(xù)條件和應力連續(xù)條件 利用得出的一維彈性柱，計入軸向變形的旋轉運動柔性梁，以及此類梁-柱結構的動力學方程，從改變模型結構的角度研究了梁、柱的多次撞擊文中給出了碰撞和分離的判斷條件，以及模型結構改變時對初始條件的處理方法利用編制的程序對碰撞過程進行了數(shù)值仿真，觀察到了多次撞擊以及一次宏觀撞擊中多次微碰撞的現(xiàn)象，得出了整個過程中梁、柱的動力學響應和碰撞力的時間歷程 大柔度壓電智能結構振動主動控制研究 房元鵬 碩士 智能結構；壓電陶瓷；振動控制；模態(tài)濾波器；大柔度柔性梁；柔性板； 固體力學 中國科學院等離子體物理研究所 北京航空航天大學; 隨著航天技術的不斷發(fā)展,越來越多的輕質柔性結構投入使用,而這些柔性結構在受到外力擾動時,結構振動衰減非常緩慢,嚴重影響航天器的使用壽命.結構的柔性越大,振動問題就越嚴重.以壓電材料為致動元件的智能材料結構是解決這一問題的有效方法.通過智能材料對結構施加激勵,產生相應變形,可以改變結構的剛度,阻尼等固有特性,使結構振動快速衰減.本論文對智能結構的概念及其應用作了綜述,重點介紹了以壓電材料作為作動器的振動主動控制結構,并介紹了目前的研究狀況.隨后分析了壓電智能結構中壓電陶瓷、粘貼層與基體材料的位移關系,得到了壓電陶瓷的應力應變場分布.由能量變分原理分別導出了含壓電陶瓷壓電智能梁和智能板的振動控制方程,并由假設模態(tài)將位移按模態(tài)展開,求解了梁和板的動態(tài)特性.在前述工作的基礎上,我們設計了大柔度壓電智能結構振動主動控制系統(tǒng),該系統(tǒng)由計算機測量控制系統(tǒng)、壓電陶瓷、基體材料等部分組成.控制律采用獨立模態(tài)空間控制法,可實現(xiàn)對所需控制的模態(tài)進行獨立的控制,而不影響其它未控模態(tài).應用該系統(tǒng),成功地對大柔度懸臂梁和柔性懸臂板進行了振動主動控制試驗,取得了非常好的控制效果.在對大柔度柔性懸臂梁和柔性懸臂板的主動控制實驗研究中,為了能夠更好地、實時而有效地獲取結構的模態(tài)位移,我們自行研制的具有良好選擇性的四通道有源帶通濾波器作為模態(tài)濾波器,對柔性結構的振動響應進行模態(tài)濾波,得到了結構各自獨立的低頻振動模態(tài)響應分量,實現(xiàn)了模態(tài)的分離.在此基礎上,對大柔度懸臂梁的前三階、柔性懸臂板的前兩階振動的獨立模態(tài)控制,無論對柔性懸臂梁還是懸臂板都取得了很好的實驗結果,證明了振動控制系統(tǒng)的有效性. 基于靜力—幾何比擬理論的新型板殼有限元 黃若煜 博士 相似；靜力—幾何比擬；平面彈性；板彎曲；薄殼；柔性梁；有限元；變分原理； 工程力學 大連理工大學; 由于C1連續(xù)性要求,薄板、薄殼的有限元構造比之平面彈性存在本質上的困難.經過眾多研究者數(shù)十年的努力,已經有為數(shù)可觀的板殼單元出現(xiàn),其中不少是品質優(yōu)良的.但是,仍然存在一些基本而又不容忽視的問題有待研究解決.在板彎曲單元方面,不可否認的是板單元與平面彈性單元這兩個研究領域的發(fā)展并不均衡,這一現(xiàn)狀是與平面彈性和板彎曲的相似性理論不相協(xié)調的,因為該相似性理論表明平面彈性和板彎曲這兩個理論體系是同構的.在薄殼單元方面,根本目標是構造在膜變形和彎曲變形分別占主導的殼體考題中都有良好表現(xiàn)的殼單元,但至今沒有非常明確的指導理論和實施方案.這些基本的問題正是該文立論的著眼點和研究的切入點.研究的目的和解決方案首先是利用相似性理論在平面彈性有限元與板彎曲有限元之間建立一道橋梁,則可以將平面彈性中性能良好的單元轉化為板彎曲單元.之后可以在此基礎上以殼體的靜力-幾何比擬為指導理論構造新型薄殼單元.平面彈性和板彎曲的相似性是殼體靜力-幾何比擬的特例,所以在總的意義下該文就是研究基于板殼靜力-幾何比擬理論的新型板殼單元列式. 旋轉柔性梁的撞擊動力學和波的傳播 劉姝 碩士 剛柔耦合系統(tǒng)；動力剛化；子系統(tǒng)法；旋轉柔性梁；撞擊動力； 一般力學 南京理工大學; 該文研究了剛體一柔性梁系統(tǒng)作大范圍旋轉運動時的撞擊動力學問題 采用子系統(tǒng)法建立了考慮“動力剛化”效應和計及縱波對橫波影響的系統(tǒng)剛柔耦合動力學方程，并采用假設模態(tài)描述變形，將偏微分形式的動力學方程轉化為常微分方程基于系統(tǒng)的動力學方程導出撞擊時系統(tǒng)的廣義沖量-動量方程，與撞擊恢復系數(shù)方程相結合求出撞擊動力學響應 文中給出了大量算例，驗證了本文方法，并對大范圍旋轉運動下的剛體一柔性梁系統(tǒng)的動力學行為進行了探討分析了剛性梁和柔性梁的不同碰撞動力學特性，以及梁的柔度對其碰撞動力學行為的影響分別在非碰撞條件下，和含有碰撞的剛柔耦合系統(tǒng)中討論了動力學建模理論在兩種情況下，分別比較了梁作大位移低速旋轉運動和高速旋轉運動時，縱波和“動力剛化”效應對動力學的影響 本文的整個建模過程高效、方便，系統(tǒng)方程的耦合度大大降低，編制的C語言程序具有通用性 衛(wèi)星整流罩拋罩多體動力學研究 殷學民 碩士 柔性多體系統(tǒng)動力學；衛(wèi)星整流罩；矩形薄板；柔性梁；大范圍運動；有限元法； 飛行器設計 國防科學技術大學; 該文以衛(wèi)星整流罩拋罩過程為工程背景,研究柔性多體系統(tǒng)動力學的運動規(guī)律,為分析整流罩在拋罩過程中的變形運動提供有價值的參考.第一章全面論述了柔性多體系動力學的歷史及其研究內容、方法,指出了該課題產生的工程背景.第二章針對整流罩拋罩過程,根據(jù)Kane方程,推導出拋罩過程的多剛體系統(tǒng)動力學模型,分析了拋罩過程中的相對運動.第三章利用有限元法、里茲法,根據(jù)拉格朗日方程,推出了大范圍運動柔多體系統(tǒng)動力學模型,通過兩個算例的仿真,初步揭示了柔性多體系統(tǒng)的動力學特性.第四章主要研究運動矩形薄板的動力學問題.采用有限元法、坐標縮聚法,根據(jù)Kane方程,建立了大范圍運動矩形薄板的動力學方程.通過算例進一步證實柔性體在大范圍運動時其變形運動為準靜態(tài)變形與高頻振動的迭加.第五章給出了各章程序流程圖.第六章總結了該文的主要工作,對下一步的工作提出了一些設想,并且討論了該學科的前沿問題及未來的發(fā)展趨勢. 大范圍運動柔性梁非線性動力學 馮志華 博士 柔性梁；非線性動力學；大范圍運動；參數(shù)激勵；內激勵；窄帶隨機激勵；最大Lyapunov指數(shù)；參激振動穩(wěn)定性； 固體力學 南京信息工程大學 南京航空航天大學; 該文系統(tǒng)地研究了大范圍運動柔性梁的非線性動力學.涉及大范圍運動柔性梁的非線性動力學建模,軸向基礎激勵懸臂梁的周期振動,含內共振大范圍直線運動梁的參激振動穩(wěn)定性,參數(shù)激勵與內激勵聯(lián)合作用的大范圍直線運動梁的非線性動力行為,及窄帶隨機參數(shù)激勵下直線運動梁的隨機穩(wěn)定性等問題.旨在全面地揭示所分析對象固有的非線性動力行為本質.