新型双体波浪能转换装置多自由度耦合水动力特性研究

1

作者 顾兴远 牛玉博 +2 位作者 郑阳 何培杰 陈启卷 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期207-214,共8页

提出一种新型双体波浪能转换装置,其主体由浮标和可调节质心的摆体构成。利用AQWA进行频域仿真,获取装置的水动力参数,建立含黏性项的多自由度耦合的时域模型,并将水动力参数代入模型,分别开展规则波、不规则波的仿真,研究质心位置、PTO... 提出一种新型双体波浪能转换装置,其主体由浮标和可调节质心的摆体构成。利用AQWA进行频域仿真,获取装置的水动力参数,建立含黏性项的多自由度耦合的时域模型,并将水动力参数代入模型,分别开展规则波、不规则波的仿真,研究质心位置、PTO(power take-off)阻尼对装置性能的影响,最终根据真实海况划分若干不规则波并分别开展仿真,研究装置在真实海况下的发电性能。结果表明,装置可通过调节配重位置在不同周期的波浪中高效发电,且装置在小波高情况下也可以有效利用波浪能量,具有持续的发电能力。 展开更多

关键词 波浪能转换装置 双体点吸收装置 多自由度耦合 非线性模型 不规则波

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旋转试验装置电气控制系统 被引量：6

2

作者 熊建军 姜裕标 +2 位作者 马军 梁鉴 蒋敏 《电气传动》 北大核心 2011年第9期46-49,共4页

φ5m立式风洞旋转试验装置是为开展飞机尾旋特性研究而研制的重要基础设备,主要用于测定模型在绕风轴以不同速率作等速旋转状态下的气动特性,为飞机尾旋特性的分析和预测提供必要的气动参数,可以开展旋转天平试验、动导数试验、大迎角... φ5m立式风洞旋转试验装置是为开展飞机尾旋特性研究而研制的重要基础设备,主要用于测定模型在绕风轴以不同速率作等速旋转状态下的气动特性,为飞机尾旋特性的分析和预测提供必要的气动参数,可以开展旋转天平试验、动导数试验、大迎角试验、旋转/振荡耦合试验等。该装置控制系统主要采用了西门子自动化与驱动产品。介绍了装置结构、控制系统组成、功能和解决的关键技术问题,实现了多自由度耦合运动控制与姿态精确定位控制,各项技术指标满足试验要求。 展开更多

关键词 立式风洞 旋转试验装置 尾旋 控制系统 多自由度耦合

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TBM刀盘系统多自由度耦合振动响应灵敏度研究 被引量：5

3

作者 凌静秀 孙伟 +1 位作者 霍军周 邓立营 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期650-657,共8页

研究冲击载荷作用下TBM刀盘的振动特性。在已有TBM刀盘系统耦合动力学模型的基础上,运用直接导数法推导动态响应灵敏度的表达式,建立适用于TBM刀盘强迫振动响应的灵敏度分析方法。以辽西北引水工程项目的刀盘系统参数为例,采用协同数值... 研究冲击载荷作用下TBM刀盘的振动特性。在已有TBM刀盘系统耦合动力学模型的基础上,运用直接导数法推导动态响应灵敏度的表达式,建立适用于TBM刀盘强迫振动响应的灵敏度分析方法。以辽西北引水工程项目的刀盘系统参数为例,采用协同数值求解方法计算刀盘振动响应及其灵敏度,并分析刀盘质量分布对响应的影响。研究结果表明:刀盘振动响应对分体质量的灵敏度最大,且各方向灵敏度均不为0,说明质量参数的变化会影响刀盘各方向振动,而刀盘支撑刚度仅影响其相关联的振动,刀盘轴向振动响应对轴向支撑刚度的灵敏度约为倾覆方向的2倍;刀盘分体质量分数控制在13%~14%区间时,结构振动最小。 展开更多

关键词 TBM刀盘系统 多自由度耦合 直接导数法 响应灵敏度

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TBM刀盘系统不确定工况下的动力学特性分析 被引量：5

4

作者 贾连辉 徐兆辉 +2 位作者 聂晓东 叶尔肯.扎木提 霍军周 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第1期148-156,共9页

为解决全断面岩石掘进机(TBM)刀盘系统由于掘进过程中工况不确定性造成的载荷不确定和动态特性预测难度大的问题,提出一种工况不确定性的动力学分析方法。首先,对4种典型掘进工况进行等效,采用区间理论将不同工况的等效载荷进行区间表示... 为解决全断面岩石掘进机(TBM)刀盘系统由于掘进过程中工况不确定性造成的载荷不确定和动态特性预测难度大的问题,提出一种工况不确定性的动力学分析方法。首先,对4种典型掘进工况进行等效,采用区间理论将不同工况的等效载荷进行区间表示,并将工况的不确定性转化为载荷的不确定性;然后,通过集中质量法建立刀盘多自由度耦合动力学模型,并结合得到的区间不确定载荷等效出不确定工况下的多自由度耦合动力学模型,求解得到不确定工况下的动力学响应;最后,以现场实测数据对该方法进行验证。研究结果表明:TBM在设计时应充分考虑工况的差异性;随着刀盘分块的增多,刀盘系统稳定性有所提高;驱动齿轮均匀分布时,刀盘系统振动稳定性较好。 展开更多

关键词 TBM刀盘系统 不同工况 不确定性转化 集中质量法 多自由度耦合 动力学分析

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TBM刀盘系统动态特性及参数影响 被引量：4

5

作者 凌静秀 孙伟 +1 位作者 霍军周 李广庆 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期598-602,共5页

隧道掘进机刀盘在掘进过程中承受高强度冲击载荷,振动十分剧烈,导致关键构件过早损伤失效,有必要在设计阶段研究刀盘系统的振动特性及其参数影响。为此,在已有TBM刀盘系统多自由度耦合动力学模型的基础上,通过求解各阶固有频率和振型,... 隧道掘进机刀盘在掘进过程中承受高强度冲击载荷,振动十分剧烈,导致关键构件过早损伤失效,有必要在设计阶段研究刀盘系统的振动特性及其参数影响。为此,在已有TBM刀盘系统多自由度耦合动力学模型的基础上,通过求解各阶固有频率和振型,得到各构件的模态能量分布,进一步区分各阶模态振型,识别模态敏感参数,并分析了敏感参数对前10阶频率的影响。研究结果表明,刀盘系统模态振动主要集中在中间阶,且纯扭转振型对应的固有频率为57 Hz;模态能量能够区分各阶振型,且和常规的振型分析结论一致;第2～10阶固有频率主要受小齿轮转动惯量和输入端扭转刚度的影响,且这两个值分别取原始方案的1.1倍和1.3倍时,系统振动特性较稳定。 展开更多

关键词 隧道掘进机刀盘系统 多自由度耦合 动态特性 模态能量 模态振型 振型分析 参数影响

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纳米级运动轨迹规划和控制

6

作者 李爱琳 李璟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期2534-2545,共12页

为了提高超精密设备中多自由度工作台的效率和精度,在满足纳米精度要求的同时提高工程调试与集成效率,提出了一种针对多自由度工作台的轨迹规划方案。对前道工艺的应用场景和机电系统能力进行分析描述,聚焦轨迹规划的难点,提出了整定控... 为了提高超精密设备中多自由度工作台的效率和精度,在满足纳米精度要求的同时提高工程调试与集成效率,提出了一种针对多自由度工作台的轨迹规划方案。对前道工艺的应用场景和机电系统能力进行分析描述,聚焦轨迹规划的难点,提出了整定控制参数和确定轨迹动力学约束参数的方法。通过差分进化算法整定反馈控制器参数,再以控制器的实际跟踪效果和应用需求为优化目标,运用蒙特卡洛算法对参考轨迹进行优化迭代。最后与传统工程调试进行了实验对比。实验结果表明:在工作台扫描运动的重复定位精度均达到±5 nm/3σ要求的前提下,本文提出的方案能使跟踪误差快速收敛,调参次数减少约90%。该方案在保证超高运动定位精度的同时能够有效地提高工程调试与集成效率。 展开更多

关键词 超精密系统 轨迹规划 蒙特卡洛算法 跟踪控制 多自由度耦合

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TBM刀盘系统多自由度耦合固有特性及敏感度 被引量：3

7

作者 凌静秀 孙伟 +1 位作者 霍军周 邓立营 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期546-550,共5页

综合考虑时变啮合刚度、轴承刚度、综合传递误差、阻尼等影响因素,建立了TBM刀盘系统的平移-扭转-倾覆多自由度耦合动力学模型.基于实际工程项目的刀盘系统参数求解固有频率和振型,并研究系统参数对固有频率的影响及敏感度问题.研究结... 综合考虑时变啮合刚度、轴承刚度、综合传递误差、阻尼等影响因素,建立了TBM刀盘系统的平移-扭转-倾覆多自由度耦合动力学模型.基于实际工程项目的刀盘系统参数求解固有频率和振型,并研究系统参数对固有频率的影响及敏感度问题.研究结果表明,刀盘系统低阶固有频率为57和61 Hz,对应振型分别为电机和小齿轮的纯扭转振动及刀盘和大齿圈平移倾覆耦合振动,刀盘分体的切向支撑刚度和质量的敏感区间分别为3~4 GN/m和19~23 t. 展开更多

关键词 刀盘系统 多自由度耦合 固有特性 灵敏度 参数影响

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多自由度静电悬浮系统几何对称性迭代调节方法

8

作者 范达 贾海鹏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期392-399,共8页

静电悬浮系统在重力卫星和天基减振领域有重要的应用,当悬浮质量块或悬浮平台被调节至系统电极笼的对称中心时能使悬浮系统的线性度达到最优,进而获得优良的传感或控制特性。首先,建立了多自由度静电悬浮系统模型,介绍了单自由度静电悬... 静电悬浮系统在重力卫星和天基减振领域有重要的应用,当悬浮质量块或悬浮平台被调节至系统电极笼的对称中心时能使悬浮系统的线性度达到最优,进而获得优良的传感或控制特性。首先,建立了多自由度静电悬浮系统模型,介绍了单自由度静电悬浮系统的对称性调节方法,并分析了将其应用于多自由度静电悬浮系统时由于力耦合造成的失准问题。然后,提出一种基于迭代调节的多自由度静电悬浮系统几何对称性逼近方法,通过迭代逼近克服了多自由度耦合所引起的误差,并给出了迭代调节方法的收敛性分析。最后,基于Matlab建立了多自由度静电悬浮系统仿真模型,对调节方法进行了仿真验证,并采用实际静电悬浮系统进行了实验验证。仿真与实验结果均表明,所提方法可以在有限步迭代下将悬浮体调节至电极笼的中心位置,误差小于标称间隙的0.1%。 展开更多

关键词 静电悬浮 对称性调节 多自由度耦合 迭代调节

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检波器与灰岩地表耦合效应的理论和试验研究 被引量：10

9

作者 石战结 田钢 +1 位作者 谷社峰 沈洪垒 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期529-534,667+492-493,共6页

检波器与灰岩地表的耦合问题是影响中国南方海相灰岩裸露区地震资料品质的重要因素之一。本文利用多自由度振动系统理论模型,分析了检波器—灰岩地表耦合系统的响应特征,并结合检波器耦合试验资料,对比了不同耦合模式的耦合效果,探讨了... 检波器与灰岩地表的耦合问题是影响中国南方海相灰岩裸露区地震资料品质的重要因素之一。本文利用多自由度振动系统理论模型,分析了检波器—灰岩地表耦合系统的响应特征,并结合检波器耦合试验资料,对比了不同耦合模式的耦合效果,探讨了检波器—灰岩耦合机制。研究结果表明,将检波器尾锥插入灰岩地表构成双自由度耦合振动系统,在保证两者紧密接触时对应的耦合谐振频率较高,对地震资料品质影响很小,但施工难度较大;利用表土等耦合介质将检波器埋置在灰岩地表构成的三自由度耦合振动系统,提高了施工效率,但需选择合适的耦合介质、减小耦合介质的高度及其与灰岩的接触面积,以减小耦合谐振的影响,进而提高地震资料品质。 展开更多

关键词 检波器耦合效应 灰岩裸露区 地震数据采集 多自由度耦合振动系统 耦合谐振频率 耦合方式

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钢箱梁高度对桥梁颤振稳定性影响数值计算研究 被引量：3

10

作者 詹昊 廖海黎 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2019年第3期457-461,共5页

为设计合适的梁高,在达到结构受力的条件下以较少的用钢量满足桥梁的气动稳定性.本文首次综合考虑了箱梁气动外形变化和刚度变化,运用全桥多模态颤振分析方法计算分析箱梁高度变化对颤振临界风速的影响.并通过颤振导数变化规律,颤振发... 为设计合适的梁高,在达到结构受力的条件下以较少的用钢量满足桥梁的气动稳定性.本文首次综合考虑了箱梁气动外形变化和刚度变化,运用全桥多模态颤振分析方法计算分析箱梁高度变化对颤振临界风速的影响.并通过颤振导数变化规律,颤振发生时各振型的能量分布来说明优化机理.计算表明:在箱梁宽度相同,风嘴角度相同的情况下,随着箱梁高度的增加,桥梁竖弯频率基本保持不变,扭转频率增加,扭转刚度增加.同时箱梁流线型变差,气动外形变差,颤振发生时竖弯和扭转振型参与程度发生变化.在一定的梁高范围内,桥梁的颤振稳定性没有随梁高线性变化,存在一个最优梁高,使得桥梁颤振临界风速最大. 展开更多

关键词 大跨度桥梁 不同高度的钢箱梁 三维多自由度耦合颤振 颤振导数 颤振临界风速

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规则斜浪中船舶多自由度耦合的参强激励横摇 被引量：2

11

作者 周光耀 唐友刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1143-1149,共7页

为研究船舶的参强激励运动,本文建立了瞬时等效旋转矩阵的新坐标转换方法,描述船舶在空间中的多自由度运动。基于瞬时等效运动体系建立考虑随船坐标系位置瞬变的多自由度耦合运动方程。引入航向控制条件,对多自由度运动方程进行改进,从... 为研究船舶的参强激励运动,本文建立了瞬时等效旋转矩阵的新坐标转换方法,描述船舶在空间中的多自由度运动。基于瞬时等效运动体系建立考虑随船坐标系位置瞬变的多自由度耦合运动方程。引入航向控制条件,对多自由度运动方程进行改进,从而研究船舶在规则斜浪中定向航行下的参强激励横摇运动。并以某C11集装箱船为例,计算其在规则斜浪中不同波浪条件下的运动。分析发现:小波向角差异下的运动存在一个相对固定的相位时间延迟;斜浪中参数激励和强激励对运动的影响与波向角、波幅和波长有关,且在参强激励发生时,其运动频率是否受到固有频率的影响也与这些波浪条件有关。 展开更多

关键词 瞬时等效旋转 参强激励横摇 多自由度耦合运动 航向控制 二阶耦合项 时域数值计算 规则斜浪 波向角 波幅 波长

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随机纵浪中多自由度耦合的船舶横摇运动研究 被引量：2

12

作者 周光耀 唐友刚 +1 位作者 王丽元 李妍 《港工技术》 2019年第2期1-7,共7页

创新地运用瞬时等效转换矩阵描述船舶多自由度耦合的参数横摇运动,并考虑坐标轴瞬变建立多自由度耦合运动方程。以某C11集装箱船为例计算其在各波高下的随机纵浪中的运动响应,并通过非线性力学的分析方法对其运动特性进行分析。亦对实... 创新地运用瞬时等效转换矩阵描述船舶多自由度耦合的参数横摇运动,并考虑坐标轴瞬变建立多自由度耦合运动方程。以某C11集装箱船为例计算其在各波高下的随机纵浪中的运动响应,并通过非线性力学的分析方法对其运动特性进行分析。亦对实船下的不同波高进行多组计算,通过概率统计其幅值。引入风险评估的思路对其分布进行拟合和推导概率估算方法。并在此基础上继续对波高进行拟合得到其三维的概率分布函数,可估算随机纵浪中任意波高横摇角发生的概率。 展开更多

关键词 参数横摇 多自由度耦合运动 随机纵浪 三维概率估算

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多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算 被引量：2

13

作者 周光耀 唐友刚 +1 位作者 王丽元 李妍 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期46-55,共10页

采用瞬时等效运动下的转换矩阵描述船舶绕多轴同时转动的复杂三维运动。考虑船舶瞬时运动时坐标系的瞬时改变,建立了多自由度耦合运动方程。在理论研究的基础上,推导了船舶表面划分网格后网格特征的数值计算公式,利用瞬时坐标转换矩阵... 采用瞬时等效运动下的转换矩阵描述船舶绕多轴同时转动的复杂三维运动。考虑船舶瞬时运动时坐标系的瞬时改变,建立了多自由度耦合运动方程。在理论研究的基础上,推导了船舶表面划分网格后网格特征的数值计算公式,利用瞬时坐标转换矩阵判定水下湿表面新网格,从而得到时域波浪力的数值计算公式。开发了迭代计算时域运动响应的计算程序,用于实船在波浪中的多自由度运动计算。以某C11集装箱船为例,计算其在波浪中的时域参数横摇运动,通过相图和频谱图分析船舶参数横摇特性。计算表明,论文基于坐标转换思想提出的多自由度耦合模型以及建立的参数横摇计算方法是可行的。 展开更多

关键词 瞬时等效旋转矩阵 参数横摇 多自由度耦合运动 数值计算 网格划分

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船用起重机吊索张力建模与计算机数值仿真

14

作者 郑民民 张秀凤 王任大 《中国航海》 CSCD 北大核心 2020年第4期94-98,共5页

为得到船用起重机在升降作业过程中的吊索张力变化规律,提升作业的安全性和效率,利用计算机数值仿真,对起重机在升降作业过程的非线性动力学响应进行研究,建立船用起重机操纵激励型动力学模型。该模型将空气摩擦力作为外力干扰,较为符... 为得到船用起重机在升降作业过程中的吊索张力变化规律,提升作业的安全性和效率,利用计算机数值仿真,对起重机在升降作业过程的非线性动力学响应进行研究,建立船用起重机操纵激励型动力学模型。该模型将空气摩擦力作为外力干扰,较为符合工程实际。试验结果表明:起重机提升作业对吊索摆幅有放大作用,下降作业对吊索摆幅有抑制作用;单指令操作时,俯仰运动所受张力更大;下降作业的载荷轨迹半径小于提升作业的载荷轨迹半径;回转运动和俯仰运动能减小起重机提升过程中的张力;在下降作业过程中,吊索速度降低会引发张力值突变;吊索张力值的空间分布与吊索长度成反比。 展开更多

关键词 起重机作业 多自由度耦合模型 动力学模型 吊索张力分析 非保守型拉格朗日方程

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一类多自由度线性耦合系统的对称性与守恒量研究 被引量：11

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作者 楼智美 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期2475-2478,共4页

运用改变坐标标度和旋转坐标轴的方法先消去Lagrange函数中的耦合项,直接得到新坐标系下的守恒量,利用坐标反变换得到原坐标系下的守恒量,并讨论与守恒量相应的无限小变换的Noether对称性与Lie对称性,最后举例说明结果的应用.

关键词 多自由度线性耦合系统 守恒量 NOETHER对称性 LIE对称性

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