Z型折叠板内共振下非线性振动特性研究 被引量：3

1

作者 郭翔鹰 张杨 张伟 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期183-197,共15页

Z型折叠板是一类复杂多体结构,在工程实际中应用广泛。以大型的空间可展开结构为实际工程背景,考虑了Z型折叠板折叠过程中各部件的运动耦合关系,基于Reddy经典板理论和von-Karman几何非线性应变位移关系,利用Hamilton原理建立了Z型折叠... Z型折叠板是一类复杂多体结构,在工程实际中应用广泛。以大型的空间可展开结构为实际工程背景,考虑了Z型折叠板折叠过程中各部件的运动耦合关系,基于Reddy经典板理论和von-Karman几何非线性应变位移关系,利用Hamilton原理建立了Z型折叠板的非线性动力学控制方程。利用有限元分析得到了Z型折叠板结构的模态函数,运用二阶Galerkin截断,得到了Z型折叠板二自由度的非线性常微分方程。考虑系统主参数共振-1∶2内共振的情况,通过摄动分析得到系统四维直角坐标形式的平均方程,最后利用数值模拟方法研究了横向激励对Z型折叠板非线性动力学特性的影响。 展开更多

关键词 非线性动力学 Z型折叠板 内共振 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

非线性能量阱在悬臂薄板振动抑制中的应用研究 被引量：8

2

作者 刘艮 张伟 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期786-792,共7页

悬臂结构在航空航天领域应用广泛,由于结构受到激励作用而产生共振行为,因此结构的振动抑制问题显得尤为重要。非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)以质轻、能量单向传递以及减振效率高等特点,为其引入到航空航天结构的减振设计中... 悬臂结构在航空航天领域应用广泛,由于结构受到激励作用而产生共振行为,因此结构的振动抑制问题显得尤为重要。非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)以质轻、能量单向传递以及减振效率高等特点,为其引入到航空航天结构的减振设计中提供了条件。利用NES对悬臂矩形板进行减振研究。考虑Kirchhoff经典薄板模型,建立了薄板与NES耦合的动力学方程,通过模态截断研究了薄板一阶横向弯曲时结构的响应问题,分析了不同参数下NES的减振效果,发现NES对结构响应位置较为敏感,并且在位移响应最大位置处减振效果最大。以期为悬臂结构在工程应用中提供一些理论上的支持。 展开更多

关键词 非线性能量阱 振动抑制 悬臂薄板 瞬态响应

在线阅读 下载PDF 职称材料

亚音速气流中复合材料悬臂板的非线性振动响应研究 被引量：5

3

作者 刘艮 张伟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期912-921,共10页

随着材料科学的发展,越来越多的新型材料应用到了工程实践中.在气流激励的作用下,对于以航空航天工程为背景、采用复合材料的板壳结构的非线性动力学问题仍是动力学领域的研究热点.本文研究了复合材料悬臂板在亚音速气流条件下的非线性... 随着材料科学的发展,越来越多的新型材料应用到了工程实践中.在气流激励的作用下,对于以航空航天工程为背景、采用复合材料的板壳结构的非线性动力学问题仍是动力学领域的研究热点.本文研究了复合材料悬臂板在亚音速气流条件下的非线性振动和响应.根据理想不可压缩流体的流动条件和Kutta–Joukowski升力定理,基于升力面理论,利用涡格法计算了三维有限长平板机翼上的亚音速气动升力.将亚音速气动力施加到复合材料悬臂板上,利用Hamilton原理,考虑Reddy三阶剪切变形理论并引入冯·卡门非线性应变位移关系,建立了有限长平板的非线性动力学微分方程.利用有限元方法考察了不同几何参数下层合板悬臂板的固有特性,通过比较不同材料和几何参数的线性系统的固有频率,得到不同比例的内共振关系.利用Galerkin方法将偏微分方程截断为两自由度非线性常微分方程,在这里考虑了1:2的内部共振关系并利用多尺度法进行了摄动分析.对应多个选取参数,得到了频率响应曲线.结果展示了硬化弹簧型行为和跳跃现象. 展开更多

关键词 亚音速气动力 涡格法 非线性振动 硬弹簧特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

湿热环境下反对称正交铺设双稳态扁壳的建模与非线性振动响应研究 被引量：1

4

作者 张博宇 张伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第19期80-89,共10页

对湿热环境下的反对称正交铺设双稳态扁壳进行了非线性动力学建模。在经典壳理论的基础上,考虑温度和湿度的影响,在本构方程中加入热膨胀系数和湿膨胀系数;联立相容方程和动力平衡方程以建立模型,得到了反对称正交铺设双稳态扁壳的偏微... 对湿热环境下的反对称正交铺设双稳态扁壳进行了非线性动力学建模。在经典壳理论的基础上,考虑温度和湿度的影响,在本构方程中加入热膨胀系数和湿膨胀系数;联立相容方程和动力平衡方程以建立模型,得到了反对称正交铺设双稳态扁壳的偏微分运动控制方程;应用Galerkin方法对系统偏微分运动控制方程进行三阶离散,得到了三自由度的常微分运动控制方程。通过双稳态系统在主共振Ω接近于ω,内共振为1∶2∶2条件下的六维极坐标系和直角坐标系下的平均方程,得到了外激励幅值变化对反对称正交铺设条件下双稳态系统的非线性动力学特性的影响规律。 展开更多

关键词 反对称正交铺设 双稳态壳 伽辽金离散 非线性动力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

音叉压电悬臂梁动力学建模及振动俘能特性分析

5

作者 马丽骞 曹东兴 詹昌海 《振动工程学报》 北大核心 2025年第5期984-993,共10页

环境振动能量采集技术可为物联网低功耗电子设备提供绿色无源自供电技术,针对传统平直悬臂梁俘能器结构固有频率高,俘能效率较低的不足,提出一类叉型悬臂梁结构用于环境中振动能量的采集,克服传统悬臂梁结构自由端部分因振动时应变较小... 环境振动能量采集技术可为物联网低功耗电子设备提供绿色无源自供电技术,针对传统平直悬臂梁俘能器结构固有频率高,俘能效率较低的不足,提出一类叉型悬臂梁结构用于环境中振动能量的采集,克服传统悬臂梁结构自由端部分因振动时应变较小而不利于能量采集的缺点,从而提升系统的俘能效率。利用Lagrange方程建立音叉压电悬臂梁在谐波激励下的动力学方程,求解系统固有频率,综合对比理论解析、有限元仿真和试验结果,分析了结构尺寸、附加质量块以及负载电阻对系统俘能特性的影响。结果表明:在悬臂梁结构自由端处引入分叉结构可以降低系统的固有频率,证明音叉压电悬臂梁俘能器更有利于低频环境振动俘能;在加速度激励幅值为0.5 m/s^(2)时,系统俘能输出功率峰值为7 mW;进一步优化结构,在自由端引入20 g附加质量块,系统俘能输出功率峰值提升至18 mW;设计压电俘能接口电路,采集转换的电能直接为LED灯(发光二极管)供电,可同时点亮50个LED灯。研究结果可为适配80 Hz以下的低频振动环境的能量采集以及实现低功耗物联网传感器的自供电设计提供理论支撑。 展开更多

关键词 音叉压电悬臂梁 环境振动利用 分叉结构 动力学建模 低频多模态 俘能试验

在线阅读 下载PDF 职称材料

纵向辅磁双稳态压电悬臂梁非线性动力学 被引量：5

6

作者 姚明辉 李印波 张伟 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1756-1760,共5页

为了解决双稳态压电悬臂梁输出电压小等问题,引入了上吸引下排斥纵向辅助磁力,通过实验研究了辅助磁力对于双稳态压电悬臂梁复杂非线性动力学行为的影响.实验所用的材料为上下对称的层合梁,压电层的材料为极化后的PVDF,基层的材料为黄铜... 为了解决双稳态压电悬臂梁输出电压小等问题,引入了上吸引下排斥纵向辅助磁力,通过实验研究了辅助磁力对于双稳态压电悬臂梁复杂非线性动力学行为的影响.实验所用的材料为上下对称的层合梁,压电层的材料为极化后的PVDF,基层的材料为黄铜.对压电悬臂梁进行简谐激励,通过电压和位移的正向扫频和逆向扫频研究系统的跳跃现象,研究辅助磁力对于系统动力学行为的影响,分析纵向辅助磁力对系统由倍周期分叉进入混沌运动的影响.实验结果表明:当辅助磁铁与主磁铁之间的距离较大时,该双稳态系统表现出明显的硬弹簧特性;当辅助磁铁与主磁铁之间的距离较小时,该双稳态系统表现出明显的软弹簧特性;当辅助磁铁与主磁铁之间的距离由小变大时,系统表现出复杂化的非线性行为. 展开更多

关键词 辅助磁力 双稳态 跳跃现象 混沌运动

在线阅读 下载PDF 职称材料

磁力增强涡激振动压电俘能器仿真及实验 被引量：2

7

作者 曹东兴 丁相栋 +1 位作者 张伟 姚明辉 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期530-536,619,共8页

为了提高低流速水流环境的俘能特性,基于涡激振动原理和压电振动能量采集技术,提出一种磁力增强涡激振动俘能器。该俘能器由压电层合悬臂梁、尾端圆柱绕流体和磁铁组成。首先,通过流-固-电耦合有限元仿真,分析了无附加磁力涡激振动压电... 为了提高低流速水流环境的俘能特性,基于涡激振动原理和压电振动能量采集技术,提出一种磁力增强涡激振动俘能器。该俘能器由压电层合悬臂梁、尾端圆柱绕流体和磁铁组成。首先,通过流-固-电耦合有限元仿真,分析了无附加磁力涡激振动压电俘能器的俘能特性,可知其低流速环境下俘能效率较低;其次,搭建流致振动俘能器实验平台,研究了磁力增强俘能器的俘能特性。实验结果表明:在横斥纵吸磁铁布置情况下,压电俘能器结构的固有频率较低,在较低流速下更容易起振,且达到涡激共振所需的流速范围较低;在磁场力的作用下其振动变形较大,输出电压较高,振动频带较宽;当水流流速为0.5 m/s时,磁力增强压电俘能器的输出功率均方根值达到120μW,较无附磁情况的压电俘能器提高了57.8%,这表明横斥纵吸附磁式涡激振动压电俘能器在较低流速流场环境中具有更高的俘能效率。 展开更多

关键词 振动能量采集 涡激振动 流固耦合 磁力增强

在线阅读 下载PDF 职称材料

仿生六足折纸机器人结构设计与运动分析 被引量：1

8

作者 曹东兴 贾艳超 +1 位作者 郭翔鹰 毛佳佳 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1543-1555,共13页

针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下... 针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下,该机器人单足具有2个自由度,此时将机器人腿部顶点等效为关节,轴线折痕等效为连杆,建立机器人腿部的平面连杆等效模型,并以折面夹角为运动变量,通过仿真计算得出机器人足端的理论运动范围.利用楔形面板技术对折面增厚并避免相邻折面发生物理干涉,建模得到折纸仿螃蟹六足机器人的三维模型.基于平面连杆的等效模型,分析折面夹角与足端运动之间的联系,设计确定机器人的足端运动轨迹与运动步态.利用3D打印技术设计并制作折纸仿生六足机器人试验样机,基于STM32单片机控制实现了机器人三横向角步态运动.结果表明,该折纸仿生机器人可以实现平面构型到仿螃蟹构型的转换,在6条腿的协同运动下,机器人可以平稳地左右横向移动. 展开更多

关键词 六足机器人 仿生 六折痕折纸 三浦折纸 运动分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

环形桁架结构模态实验及有限元仿真分析 被引量：6

9

作者 李亚南 张伟 +1 位作者 曹东兴 崔云涛 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期119-124,共6页

针对大型可展开环形桁架天线结构开展了模态实验和有限元仿真分析。首先设计加工了环形桁架实验模型,采用锤击法对自由边界条件下环形桁架结构进行了实验模态分析,得到环形桁架结构的前六阶固有频率及其对应模态振型,并通过模态置信准... 针对大型可展开环形桁架天线结构开展了模态实验和有限元仿真分析。首先设计加工了环形桁架实验模型,采用锤击法对自由边界条件下环形桁架结构进行了实验模态分析,得到环形桁架结构的前六阶固有频率及其对应模态振型,并通过模态置信准则对实验结果进行了可靠性分析。其次,建立了环形桁架实验模型的有限元模型并进行模态分析,仿真得到其前六阶固有频率和模态振型。最后详细对比分析了实验结果与有限元仿真结果。结果表明:二者固有频率误差小于5%,且实验模态振型与有限元仿真模态振型一致,证明了本文分析结果真实可靠;同时,分析得到了环形桁架结构第一、二阶振型为椭圆形,第三、四阶振型为三角形,第五、六阶振型为四边形。 展开更多

关键词 大型可展开天线 环形桁架 模态实验 固有频率

在线阅读 下载PDF 职称材料

横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动的全局动力学 被引量：3

10

作者 周莎 张伟 +1 位作者 于天俊 杨晓东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期214-217,共4页

针对横摇和纵摇非线性耦合下船舶的混沌运动,首次应用能量相位法研究了船舶动力系统在1∶2内共振,第2阶主共振情形下系统的全局分叉及多脉冲混沌动力学行为,揭示了船舶运动存在模态作用、能量转移和多脉冲混沌运动的机理,并给出了船舶... 针对横摇和纵摇非线性耦合下船舶的混沌运动,首次应用能量相位法研究了船舶动力系统在1∶2内共振,第2阶主共振情形下系统的全局分叉及多脉冲混沌动力学行为,揭示了船舶运动存在模态作用、能量转移和多脉冲混沌运动的机理,并给出了船舶系统发生多脉冲混沌运动的参数区间。数值模拟验证了横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动系统存在多脉冲混沌运动。 展开更多

关键词 船舶动力学 非线性耦合 能量相位法 多脉冲混沌运动

在线阅读 下载PDF 职称材料

含电学边界的压电层合梁的非线性弯曲波 被引量：1

11

作者 赵希宁 杨晓东 张伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1124-1137,共14页

非线性科学己成为近代科学发展的一个重要标志,特别是非线性动力学和非线性波的研究对于解决自然科学各领域中遇到的复杂现象和问题有着极其重要的意义.本文研究了含电学边界条件的压电层合梁的非线性弯曲波传播特性.首先,考虑几何非线... 非线性科学己成为近代科学发展的一个重要标志,特别是非线性动力学和非线性波的研究对于解决自然科学各领域中遇到的复杂现象和问题有着极其重要的意义.本文研究了含电学边界条件的压电层合梁的非线性弯曲波传播特性.首先,考虑几何非线性效应和压电耦合效应,利用哈密顿原理建立了一维无限长矩形压电层合梁弯曲波的非线性方程.其次,采用Jacobi椭圆函数展开法对非线性弯曲波方程进行求解,得到了非线性弯曲波动方程在近似情况下对应的冲击波解和孤波解.最后,利用约化摄动法得到了非线性薛定谔方程,进一步得到了亮孤子和暗孤子解.基于两种方法具体研究了外加电压、压电层厚度等参数对冲击波和孤立波以及亮孤子和暗孤子特性的影响.研究结果表明,在波速较小时,外加电压对冲击波的影响较大,波速较大时,外加电压对孤立波影响减弱.通过调整作用在压电层合梁上的电压发现了存在亮孤子和暗孤子,分析结果表明随着外加电压值的增大,亮孤子和暗孤子的振幅都增大. 展开更多

关键词 弯曲波 JACOBI 椭圆函数 非线性薛定谔方程 冲击波 孤立波

在线阅读 下载PDF 职称材料

附磁压电悬臂梁流致振动俘能特性分析 被引量：19

12

作者 曹东兴 马鸿博 张伟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1148-1155,共8页

流致振动蕴含巨大的能量,本文基于流致振动理论,设计了一种附加磁力激励的压电悬臂梁流致振动俘能器,并通过理论和实验研究其振动俘能特性.该俘能器由压电悬臂梁、圆柱绕流体和磁铁组成;首先基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了流致振动... 流致振动蕴含巨大的能量,本文基于流致振动理论,设计了一种附加磁力激励的压电悬臂梁流致振动俘能器,并通过理论和实验研究其振动俘能特性.该俘能器由压电悬臂梁、圆柱绕流体和磁铁组成;首先基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了流致振动附磁压电俘能器的能量函数,利用Hamilton原理建立了流致振动附磁压电俘能器的机电耦合方程;利用数值方法研究详细分析了流速、圆柱绕流体直径和长度、磁间距、磁极和外接电阻等系统参数对压电俘能器振动特性和输出电压的影响.分析结果表明,该型压电俘能器的振动幅值在低流速条件下产生涡激振动,并产生最大的输出电压;磁力可以降低压电俘能器的共振频率并能够拓宽压电俘能器频带带宽,因此,附磁压电俘能器具有相比没有附磁的压电俘能器更适用于低速层流环境;实验结果与数值结果吻合较好,验证了附磁压电悬臂梁流致振动俘能器的理论分析的正确性. 展开更多

关键词 振动能量采集 流致振动 圆柱绕流 压电悬臂梁 磁力

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Poly MAX法的Z型折叠机翼的模态实验 被引量：2

13

作者 郭翔鹰 张杨 +2 位作者 颜文瀚 王成刚 张伟 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期326-331,420,共7页

Z型折叠机翼在大气中飞行时会呈现不同的形态,其结构动力学特性变化明显,对其模态特性的分析是研究其结构特性的重要研究方法。首先,简要介绍模态分析技术以及PolyMAX法识别模态参数的基本原理;其次,结合试验模态分析和工作模态分析方法... Z型折叠机翼在大气中飞行时会呈现不同的形态,其结构动力学特性变化明显,对其模态特性的分析是研究其结构特性的重要研究方法。首先,简要介绍模态分析技术以及PolyMAX法识别模态参数的基本原理;其次,结合试验模态分析和工作模态分析方法,对设计加工的Z型折叠翼模型在不同折叠形态下进行了模态实验;最后,对获得Z型折叠机翼实验模型的前5阶模态参数。结果表明,Z型折叠板在不同折叠角度下,各阶模态振动差异很大,其中折叠角度为90°时,结构更加稳定。 展开更多

关键词 PolyMAX 可变体飞行器 折叠机翼 模态特性 模态分析技术 模态参数

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于余量谐波平衡法的质点振动系统高阶近似与频率响应分析 被引量：1

14

作者 国忠金 张伟 夏丽莉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第20期154-158,共5页

基于谐波平衡方法,构建了用于研究旋转抛物线上的质点运动系统的余量谐波平衡解程序。获得了系统高阶解析近似振动频率及稳态响应。研究了系统稳态下的振动频率随系统非线性项系数、初始振幅、线性刚度系数的变化趋势,给出了初始振幅、... 基于谐波平衡方法,构建了用于研究旋转抛物线上的质点运动系统的余量谐波平衡解程序。获得了系统高阶解析近似振动频率及稳态响应。研究了系统稳态下的振动频率随系统非线性项系数、初始振幅、线性刚度系数的变化趋势,给出了初始振幅、非线性项系数对系统振动频率响应的影响。研究结果表明,给出的2-阶余量谐波平衡近似比已有的方法结果更加精确,其相对误差大大降低,系统稳态下的振动频率随非线性项系数、初始振幅的增大而减少,随线性刚度系数的增大而增大。 展开更多

关键词 质点振动系统 余量谐波平衡 高阶近似 频率响应

在线阅读 下载PDF 职称材料

阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器的低频振动性能分析 被引量：3

15

作者 曹东兴 高彦辉 胡文华 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期719-726,共8页

提出了一种二级阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器,利用传递矩阵法和有限元仿真分析了结构振动的固有频率,研究了压电悬臂梁的几何参数对固有频率的影响,并将计算结果进行对比,得到了很好的一致性.最后,仿真得到了这种俘能器的输出电压频响曲... 提出了一种二级阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器,利用传递矩阵法和有限元仿真分析了结构振动的固有频率,研究了压电悬臂梁的几何参数对固有频率的影响,并将计算结果进行对比,得到了很好的一致性.最后,仿真得到了这种俘能器的输出电压频响曲线.研究结果表明,与传统的等厚度悬臂梁压电俘能器相比,所设计的阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器具有优异的低频特性,通过改变几何参数可以有效调控俘能器的共振频率,使其接近环境的振动频率,从而使得输出电压达到最高.研究结果可为采集环境中的低频振动能量,实现低功耗微电子元器件的自供电提供设计的理论依据. 展开更多

关键词 压电俘能器 变厚度悬臂梁 固有频率 低频振动 传递矩阵法 有限元仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于振动台试验的加速度积分位移 被引量：2

16

作者 郭翔鹰 李长坤 +2 位作者 陈春雷 韩志 梁志明 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期179-187,共9页

轨道不平顺是铁路车辆系统振动的主要激励源,车体构架运行姿态的变化会对轨道几何不平顺检测精度造成影响.理论上可通过位移传感器对车体构架的运行姿态进行测试,但多数情况下测量困难且精度较低,而采用加速度传感器测试,又存在各种噪... 轨道不平顺是铁路车辆系统振动的主要激励源,车体构架运行姿态的变化会对轨道几何不平顺检测精度造成影响.理论上可通过位移传感器对车体构架的运行姿态进行测试,但多数情况下测量困难且精度较低,而采用加速度传感器测试,又存在各种噪声干扰,使积分位移中含有趋势项漂移误差.针对此类问题,提出了一种从加速度数据中获取位移时间序列的低频衰减频域积分方法.该方法从测量加速度积分开始,采用基于滑动平均的最小二乘法预处理方法,去除积分过程中的噪声产生的误差,还原实际由于轨道不平顺产生的振动响应.结合滑动平均方法、高通滤波器和频域积分,通过多次平滑、滤波和积分,得到重构位移信号,避免了信号的失真.该方法的主要优点是重构位移不存在长周期漂移.通过与振动台实测数据的对比分析,验证了该方法的准确性和可靠性. 展开更多

关键词 轨道不平顺 加速度积分 频域积分 位移重构 六自由度振动台 低频衰减

在线阅读 下载PDF 职称材料

空间桁架结构等效连续体建模及固有特性分析 被引量：3

17

作者 曹东兴 秦源 +2 位作者 孙杰 朱东方 胡文华 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期282-293,共12页

针对空间桁架天线的结构特点,基于能量等效原理分别建立了不带底板和带底板的空间桁架结构的等效梁连续体模型。将胞元横截面上任意点的位移用横截面中心处的位移分量线性表示,求得胞元的应变能和动能;基于能量等效原理利用哈密顿原理... 针对空间桁架天线的结构特点,基于能量等效原理分别建立了不带底板和带底板的空间桁架结构的等效梁连续体模型。将胞元横截面上任意点的位移用横截面中心处的位移分量线性表示,求得胞元的应变能和动能;基于能量等效原理利用哈密顿原理建立桁架天线结构的等效连续体动力学方程,求解得到等效连续体模型的固有频率和振型表达式;利用有限元方法对桁架结构进行仿真分析,并将仿真结果与等效连续体模型计算结果进行对比分析。结果表明,等效模型结果具有较好的精度,从而验证了等效连续体梁模型的正确性。研究结果可为大型空间可展桁架结构的动力学设计提供论支撑。 展开更多

关键词 空间桁架 等效连续体模型 能量等效 固有振动

在线阅读 下载PDF 职称材料

水流管道压力脉动能量采集器实验研究

18

作者 曹东兴 段祥健 张伟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1154-1161,共8页

为了实现压力管道智能监测与检测的自供电技术,探讨管道压力脉动能量采集技术,本文提出了一种具有力学放大器的增强型压电叠堆俘能器。基于牛顿力学原理理论推导了力学放大器的放大系数,利用有限元方法对俘能器进行了谐响应分析并讨论... 为了实现压力管道智能监测与检测的自供电技术,探讨管道压力脉动能量采集技术,本文提出了一种具有力学放大器的增强型压电叠堆俘能器。基于牛顿力学原理理论推导了力学放大器的放大系数,利用有限元方法对俘能器进行了谐响应分析并讨论了结构参数对输出电压的影响规律,通过实验研究了力学放大器与管道中的扰流体对俘能器俘能效率的影响。研究结果表明:通过调整力学放大器的结构能够有效提高俘能器的开路输出电压,在水流管道中添加扰流体有利于提高管道内压力脉动,进一步提高了俘能器的输出功率。本文的研究结果对压力管道能量收集器的设计和应用具有重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 振动俘能器 流体管道 压力脉动 压电叠堆 力学放大器 扰流体 谐响应分析 阻抗匹配

在线阅读 下载PDF 职称材料

金属/陶瓷功能梯度悬臂板的振动抑制研究 被引量：4

19

作者 吕书锋 李宏洁 +1 位作者 张伟 宋晓娟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期185-194,共10页

提出了一种抑制功能梯度材料(functionally graded material,FGM)悬臂板振动的鲁棒控制方法。悬臂板的材料性能沿厚度方向按体积分数幂律进行梯度分布。采用经典层合板理论、一阶活塞气动力理论、Hamilton原理和Galerkin方法,推导气动... 提出了一种抑制功能梯度材料(functionally graded material,FGM)悬臂板振动的鲁棒控制方法。悬臂板的材料性能沿厚度方向按体积分数幂律进行梯度分布。采用经典层合板理论、一阶活塞气动力理论、Hamilton原理和Galerkin方法,推导气动力作用下功能梯度悬臂板的动力学方程。为了抑制板的振动,将压电片贴在FGM悬臂板的上下表面分别作为作动器与传感器,利用压电片的正逆压电效应,设计状态反馈控制器,引入全维状态观测器,形成功能梯度悬臂板动力学控制系统的闭环回路。在控制方案上,除了采用鲁棒控制方法外,还采用了线性二次型最优控制(linear quadratic regulator,LQR)方法对振动抑振效果进行对比分析。采用数值方法研究了体积分数指数和长宽比对FGM悬臂板振动特性的影响。通过比较不同体积分数指数、长宽比、温度以及参数不确定条件下的时间历程图和控制电压图,验证所提控制器的有效性和准确性。 展开更多

关键词 功能梯度材料(FGM) 悬臂板 气动力 振动抑制 全维状态观测器

在线阅读 下载PDF 职称材料

单面柱局域共振声子晶体低频带隙特性分析及结构改进研究 被引量：3

20

作者 孙向洋 燕群 郭翔鹰 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第7期1378-1385,共8页

基于有限元法对单面柱局域共振声子晶体进行带隙特性分析,研究了结构参数对该类型声子晶体的影响。结果表明:随着散射体高度的增加,单面柱声子晶体的第一完全带隙的起始频率逐渐降低,带宽逐渐增大;随着基板厚度的增大,单面柱声子晶体的... 基于有限元法对单面柱局域共振声子晶体进行带隙特性分析,研究了结构参数对该类型声子晶体的影响。结果表明:随着散射体高度的增加,单面柱声子晶体的第一完全带隙的起始频率逐渐降低,带宽逐渐增大;随着基板厚度的增大,单面柱声子晶体的起始频率逐渐升高,截止频率先增大后减小。并且在经典单面柱声子晶体的基础上,组合了两种新型的三组元单面柱声子晶体结构:嵌入式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅰ)和粘接式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅱ)。通过对其带隙特性的分析得出:这两种新结构与经典的单面柱声子晶体相比,都具有更低频的带隙,这对于低频减振降噪是非常有利的。本文的结果将对实际的工程应用提供一定的理论指导。 展开更多

关键词 单面柱声子晶体 有限元法 散射体 带隙 低频减振降噪

在线阅读 下载PDF 职称材料