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弹性连接旋转柔性梁动力学分析 被引量:5
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作者 黄意新 田浩 赵阳 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期963-971,共9页
采用Chebyshev谱方法对考虑根部连接弹性的平面内旋转柔性梁动力学特性进行研究.基于Gauss--Lobatto节点与Chebyshev多项式方法对柔性梁变形场进行离散,通过投影矩阵法施加固定及弹性连接边界条件.利用Chebyshev谱方法获得了系统固有频... 采用Chebyshev谱方法对考虑根部连接弹性的平面内旋转柔性梁动力学特性进行研究.基于Gauss--Lobatto节点与Chebyshev多项式方法对柔性梁变形场进行离散,通过投影矩阵法施加固定及弹性连接边界条件.利用Chebyshev谱方法获得了系统固有频率和模态振型数值解,通过与有限元方法及加权残余法的比较,验证了方法的有效性.分析了弹性连接刚度、角速度比率、系统径长比及梁的长细比等参数对系统固有频率及模态振型的影响.研究发现:由于系统弯曲模态、拉伸模态的频率随各参数的变化规律不一致,将出现频率转向与振型转换现象;随着弹性连接刚度、角速度比率及系统径长比的增大,低阶弯曲模态频率增大并超过高阶拉伸模态频率,随着梁的长细比的增大,低阶拉伸模态频率增大并超过高阶弯曲模态频率. 展开更多
关键词 旋转柔性梁 Chebyshev谱方法 刚柔耦合 频率转向 动力学特性
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随机参数旋转柔性梁运动功能可靠性分析 被引量:2
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作者 赵宽 陈建军 +1 位作者 曹鸿钧 云永琥 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期141-147,共7页
将假设模态法和随机响应面法相结合,对含有随机参数的旋转柔性梁进行运动功能可靠性分析.在柔性梁的纵向变形位移中计及耦合变形量的条件下,采用拉格朗日方程与假设模态法建立了该系统的刚柔耦合动力学模型,考虑系统物理参数和几何参数... 将假设模态法和随机响应面法相结合,对含有随机参数的旋转柔性梁进行运动功能可靠性分析.在柔性梁的纵向变形位移中计及耦合变形量的条件下,采用拉格朗日方程与假设模态法建立了该系统的刚柔耦合动力学模型,考虑系统物理参数和几何参数的随机性,基于随机响应面法对其进行可靠性分析.研究结果表明,与传统的蒙特卡罗法相比,三阶随机响应面法具有良好的计算精度,且效率更高.在取相同变异系数的条件下,质量密度的随机性对系统可靠性影响较大. 展开更多
关键词 旋转柔性梁 拉格朗日方程 假设模态法 随机响应面法 可靠性分析
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旋转柔性梁的振动控制仿真及实验探讨 被引量:2
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作者 祝发荣 黄清华 陈德成 《北京大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期24-29,共6页
在综合比较已有文献所建立的刚体 柔性附件耦合系统动力学模型的基础上 ,以微元法为根据提出对旋转柔性梁运动方程中各项的理解 ,澄清了某些文献中模糊的认识。利用位置正反馈控制律 ,对旋转耦合系统中柔性梁的振动控制进行了数值仿真... 在综合比较已有文献所建立的刚体 柔性附件耦合系统动力学模型的基础上 ,以微元法为根据提出对旋转柔性梁运动方程中各项的理解 ,澄清了某些文献中模糊的认识。利用位置正反馈控制律 ,对旋转耦合系统中柔性梁的振动控制进行了数值仿真。并进一步利用压电陶瓷作为传感器和致动器 ,从实验上探讨旋转柔性梁的振动控制并给出了初步的实验结果及分析。 展开更多
关键词 刚柔耦合系统 旋转柔性梁 振动主动控制 位置正反馈控制 微元法 动力学模型
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高速旋转柔性梁刚柔耦合动力学分析 被引量:3
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作者 周兰伟 陈国平 孙东阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期142-146,175,共6页
基于一次近似理论对绕纵轴高速旋转的柔性梁进行动力学分析,考虑了轴向与横向振动之间的耦合作用以及由偏心产生的离心力作用;采用Hamilton原理导出了旋转柔性梁在恒定转速下动力学方程,并采用假设模态法对所得动力学方程进行分析,得出... 基于一次近似理论对绕纵轴高速旋转的柔性梁进行动力学分析,考虑了轴向与横向振动之间的耦合作用以及由偏心产生的离心力作用;采用Hamilton原理导出了旋转柔性梁在恒定转速下动力学方程,并采用假设模态法对所得动力学方程进行分析,得出恒定转速下柔性梁一次近似模型与零次近似模型动力学响应。二者对比表明柔性梁在低速旋转时刚柔耦合项影响较小,可以忽略,可采用零次近似模型;而在高速旋转时刚柔耦合项影响较大,不可以忽略,应采用一次近似模型以得到较为精确的结果。 展开更多
关键词 高速 旋转柔性梁 一次近似 HAMILTON原理 假设模态法
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指数时间差分法在旋转柔性梁动力学仿真中的应用策略
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作者 方思明 王贤明 郭书豪 《高技术通讯》 CAS 2023年第9期990-999,共10页
本文针对非惯性系下旋转柔性梁的数值仿真,研究指数时间差分法(ETD)的应用策略。作为一种指数积分法,ETD格式中指数积分项所涉及的矩阵指数(被称为线性算子)的合理选取对于旋转柔性梁动力学这类数值刚性问题的有效求解十分关键。考虑到... 本文针对非惯性系下旋转柔性梁的数值仿真,研究指数时间差分法(ETD)的应用策略。作为一种指数积分法,ETD格式中指数积分项所涉及的矩阵指数(被称为线性算子)的合理选取对于旋转柔性梁动力学这类数值刚性问题的有效求解十分关键。考虑到旋转柔性梁动力刚化等物理特性,将系统大范围转动的信息纳入线性算子的构造。数值算例结果表明,线性算子的选取对算法的稳定性以及精度都有很大影响,根据角速度来选取线性算子是一种合理、有效的方式。对于本文的算例,当线性算子取为最大角速度时的Jacobian矩阵时,ETD格式求解的稳定性最好。总之,本文的线性算子选取策略可以提高ETD格式的数值稳定性和求解效率。 展开更多
关键词 旋转柔性梁 动力学数值仿真 刚性微分方程 指数时间差分法 线性算子
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旋转运动柔性梁的假设模态方法研究 被引量:57
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作者 蔡国平 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期48-56,共9页
采用假设模态法对旋转运动柔性梁的动力特性进行研究,给出简化的控制模型.首先采用 Hamilton 原理和假设模态离散化方法,在计入柔性梁由于横向变形而引起的轴向变形的二阶耦合量的条件下,推导出基于柔性梁变形位移场一阶完备的一次... 采用假设模态法对旋转运动柔性梁的动力特性进行研究,给出简化的控制模型.首先采用 Hamilton 原理和假设模态离散化方法,在计入柔性梁由于横向变形而引起的轴向变形的二阶耦合量的条件下,推导出基于柔性梁变形位移场一阶完备的一次近似耦合模型,然后对该模型进行简化,忽略柔性梁纵向变形的影响,给出一次近似简化模型,最后将采用假设模态离散化方法的结果与采用有限元离散化方法的结果进行了对比研究.研究中考虑了两种情况:非惯性系下的动力特性研究和系统大范围运动为未知豹动力特性研究.研究结果显示,当系统大范运动为高速时,在假设模态离散化方法中应增加模态数目,较少的模态数目将导致较大误差.一次近似简化模型能够较好地反映出系统的动力学行为,可用于主动控制设计的研究. 展开更多
关键词 旋转运动柔性 假设模态法 一次近似 耦合模型 柔性多体系统动力学
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旋转运动柔性梁的时滞主动控制实验研究 被引量:21
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作者 陈龙祥 蔡国平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期520-527,共8页
对旋转运动柔性梁的时滞主动控制进行实验研究,验证时滞反馈控制的有效性.实验中采用交流伺服电机带动柔性梁旋转运动,柔性梁上粘贴有压电作动器,用于控制梁的弹性振动.实验研究考虑如下3种情况:(1)仅使用电机扭矩进行控制,电机扭矩存... 对旋转运动柔性梁的时滞主动控制进行实验研究,验证时滞反馈控制的有效性.实验中采用交流伺服电机带动柔性梁旋转运动,柔性梁上粘贴有压电作动器,用于控制梁的弹性振动.实验研究考虑如下3种情况:(1)仅使用电机扭矩进行控制,电机扭矩存在时滞;(2)使用电机扭矩和压电作动器同时控制,仅压电作动器存在时滞;(3)使用电机扭矩和压电作动器同时控制,电机和压电作动器存在不同的时滞量.重点通过实验验证时滞反馈控制的可行性和有效性. 展开更多
关键词 旋转运动柔性 主动控制 时滞 实验 压电作动器
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轴向载荷作用下细长柔性旋转梁横向振动响应分析 被引量:7
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作者 任福深 陈素丽 姚志刚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第24期3392-3396,共5页
将水平井柔性钻柱简化为轴向载荷作用下的细长柔性梁,建立了考虑几何大变形的非线性动力学方程,并且利用多重尺度法得到了柔性梁横向振动的平均方程。因钻柱转速和轴向力是影响钻柱振动的两个主要参数,故用改变转速的方法来对平均方程... 将水平井柔性钻柱简化为轴向载荷作用下的细长柔性梁,建立了考虑几何大变形的非线性动力学方程,并且利用多重尺度法得到了柔性梁横向振动的平均方程。因钻柱转速和轴向力是影响钻柱振动的两个主要参数,故用改变转速的方法来对平均方程进行非线性动力学响应分析,给出了一阶、二阶模态下钻柱随转速变化的分叉图和不同转速下的相图。分析结果表明,系统响应经历了从周期到混沌再到二倍周期的变化过程,振动幅值有跳变现象出现,在共振条件下,柔性旋转梁振动幅值是有限值,并非无穷大,当轴向力发生变化时,可以通过控制转速变化达到定性、定量地控制柔性钻柱横向振动的目的。 展开更多
关键词 柔性旋转 非线性的 钻柱 振动
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电流变液用于旋转运动柔性梁振动控制的实验研究 被引量:1
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作者 魏克湘 孟光 +1 位作者 周烁 鲁宏权 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期748-749,753,共3页
建立了用于旋转运动电流变夹层梁振动响应测试的实验系统。对电流变夹层梁在不同电场强度与旋转速度下的振动响应特性进行了实验研究。实验结果显示,旋转运动电流变夹层梁在外加电场的作用下,能快速抑制梁的残余振动,缩短振动衰减时间... 建立了用于旋转运动电流变夹层梁振动响应测试的实验系统。对电流变夹层梁在不同电场强度与旋转速度下的振动响应特性进行了实验研究。实验结果显示,旋转运动电流变夹层梁在外加电场的作用下,能快速抑制梁的残余振动,缩短振动衰减时间。表明在外加电场的控制下,电流变材料能有效抑制旋转运动柔性梁的振动。 展开更多
关键词 电流变液 旋转运动柔性 振动抑制 夹层结构
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行星减速器驱动旋转双柔性梁T-S模糊振动控制 被引量:6
10
作者 邱志成 吴传健 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期764-770,814-815,共7页
旋转双臂的柔性结构在转动调姿时或外部扰动的影响下产生振动,将影响系统的稳定性和定位精度,减速器间隙非线性影响旋转双柔性梁结构的动态特性,加大了控制难度。研究了一种多变量非线性T-S模糊(nonlinear T-S fuzzy,简称NTS)控制算法,... 旋转双臂的柔性结构在转动调姿时或外部扰动的影响下产生振动,将影响系统的稳定性和定位精度,减速器间隙非线性影响旋转双柔性梁结构的动态特性,加大了控制难度。研究了一种多变量非线性T-S模糊(nonlinear T-S fuzzy,简称NTS)控制算法,利用模糊控制器的多变量解耦控制能力以及T-S模糊规则具有的分段控制特点快速抑制柔性结构小幅值振动。设计并建立了交流伺服电机通过行星减速器驱动转动的双柔性压电梁结构实验平台。利用压电传感器采集振动信号,压电驱动器和交流伺服电机驱动器抑制柔性结构振动,对该控制方法进行实验研究。实验结果表明,相对于比例加微分(proportional and derivative,简称PD)控制算法,非线性T-S模糊控制算法对于系统的大幅值振动和小幅值振动都有较快速的振动抑制效果。 展开更多
关键词 旋转柔性 振动控制 T-S模糊控制 行星减速器 间隙 耦合
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旋转双柔性压电梁的分层递推模糊振动控制
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作者 邱志成 吴传健 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期100-107,共8页
行星减速器存在齿轮间隙时驱动旋转双柔性梁结构是一个强耦合、非线性多输入多输出(MIMO)控制系统,针对该系统的振动控制问题,提出一种基于MIMO系统的分层递推模糊控制算法.首先在模糊控制器中引入分层结构,将旋转双柔性梁的系统运行状... 行星减速器存在齿轮间隙时驱动旋转双柔性梁结构是一个强耦合、非线性多输入多输出(MIMO)控制系统,针对该系统的振动控制问题,提出一种基于MIMO系统的分层递推模糊控制算法.首先在模糊控制器中引入分层结构,将旋转双柔性梁的系统运行状态划分为不同的区间,进行控制算法设计;然后建立行星减速器驱动旋转双柔性压电梁实验平台,利用压电片驱动器和交流伺服电机复合驱动抑制双柔性梁结构振动,对控制算法进行实验验证.结果表明,与比例加微分(PD)控制算法相比,所提出的分层递推模糊控制算法对结构大幅值振动和小幅值振动都有较快的抑制效果. 展开更多
关键词 旋转柔性 分层递推模糊控制 振动控制 行星齿轮减速器 间隙 耦合
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匀速旋转刚环-内接柔性梁系统的共振分析 被引量:1
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作者 陈渊钊 吴文军 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1321-1328,共8页
研究了旋转刚环-内接柔性梁系统的动力学建模与振动特性。基于浮动坐标系方法,考虑柔性梁由于弯曲变形产生的轴向缩短量,利用有限元法对柔性梁位移场进行插值,推导出柔性梁的动能、应变能和重力做功的表达式,运用第二类拉格朗日原理,建... 研究了旋转刚环-内接柔性梁系统的动力学建模与振动特性。基于浮动坐标系方法,考虑柔性梁由于弯曲变形产生的轴向缩短量,利用有限元法对柔性梁位移场进行插值,推导出柔性梁的动能、应变能和重力做功的表达式,运用第二类拉格朗日原理,建立旋转刚环-内接柔性梁系统的动力学模型。基于该模型分析系统的临界失稳转速,其仿真结果与现有数据以及商业软件ANSYS数值结果相吻合,可验证该模型的正确性。研究表明:系统存在比临界失稳转速小的共振转速,在共振转速时,重力周期性变化频率接近系统的固有频率,梁的振幅随时间的增大而增大;径长比越大,共振转速越小;系统在径长比为1时,无量纲共振转速区间为2.20至2.36,若转速接近共振转速区间,则柔性梁的振幅时而变大,时而变小,产生拍振现象。 展开更多
关键词 旋转内接柔性 刚柔耦合 失稳 共振
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周期变速旋转运动电流变夹层梁的参激振动 被引量:2
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作者 魏克湘 孟光 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期273-280,共8页
采用多尺度法对周期变速旋转运动电流变夹层梁的动力稳定性进行了研究.假设电流变夹层梁绕固定轴线做随时间变化的简谐周期运动,将变速度转动梁作为一个时变参激振动系统,分析了不同结构和控制参数对失稳区域的影响.仿真结果表明,改变... 采用多尺度法对周期变速旋转运动电流变夹层梁的动力稳定性进行了研究.假设电流变夹层梁绕固定轴线做随时间变化的简谐周期运动,将变速度转动梁作为一个时变参激振动系统,分析了不同结构和控制参数对失稳区域的影响.仿真结果表明,改变外加控制电场强度的大小和梁的结构参数,可改变旋转电流变夹层梁发生动力失稳的临界角速度和失稳区域.故在一定的条件下,可以通过控制作用于电流变夹层梁的电场强度来调节旋转运动柔性梁的振动特性,提高结构的动力稳定性. 展开更多
关键词 参激共振 电流变夹层结构 旋转运动柔性 变速运动 动力稳定性
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