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刚柔耦合建模理论的实验验证  被引量:39
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作者 杨辉 洪嘉振 余征跃 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期253-256,共4页
传统的混合坐标建模理论是零次近似方法,对刚柔耦合问题的描述存在缺陷.研究以一个由中心刚体、柔性梁及末端质量组成的刚柔耦合系统为对象,建立了精确的一次近似的刚柔耦合动力学方程,在该模型中计及了结构阻尼及风阻的影响.利用单轴... 传统的混合坐标建模理论是零次近似方法,对刚柔耦合问题的描述存在缺陷.研究以一个由中心刚体、柔性梁及末端质量组成的刚柔耦合系统为对象,建立了精确的一次近似的刚柔耦合动力学方程,在该模型中计及了结构阻尼及风阻的影响.利用单轴气浮台动力学实验平台,通过与实验数据的比较,说明了传统零次近似方法在某些条件下已不能正确描述柔性体的刚柔耦合动力学性质;而一次近似的刚柔耦合动力学模型得到的结果与实验相符,从而验证了一次近似耦合理论的正确性和可靠性. 展开更多
关键词 刚柔耦合建模理论 柔性梁 刚性耦合系统 有限元 结构阻尼 零次近似
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大变形旋转柔性梁的一种高次刚柔耦合动力学模型 被引量:32
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作者 陈思佳 章定国 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期251-256,共6页
对在平面内做大范围转动的中心刚体--柔性梁系统的刚柔耦合建模理论进行了深入研究,建立了系统的高次耦合动力学模型.该动力学模型考虑了柔性梁横向弯曲变形和纵向伸长变形,且在纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项,即非线性... 对在平面内做大范围转动的中心刚体--柔性梁系统的刚柔耦合建模理论进行了深入研究,建立了系统的高次耦合动力学模型.该动力学模型考虑了柔性梁横向弯曲变形和纵向伸长变形,且在纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项,即非线性耦合变形项,并保留了与非线性耦合项相关的一些高阶项,最终得到了系统的高次刚柔耦合动力学方程.由此得到的动力学方程不仅能适用于柔性梁的小变形问题,也同样适用于大变形问题,弥补了一次近似耦合模型在处理柔性梁大变形问题上的不足.通过与绝对节点坐标法以及一次近似耦合模型的对比验证了高次耦合模型的正确性. 展开更多
关键词 柔性梁 高次耦合 动力学 大变形
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动力刚化问题的实验研究 被引量:24
3
作者 杨辉 洪嘉振 余征跃 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期118-124,共7页
针对当前柔性多体系统动力学的热点问题——动力刚化现象进行了相关的实验研究,以大量文献中研究过的旋转悬臂梁为实验对象,验证了理论分析中的一些结论:在某些高速旋转情况下,传统零次近似模型在计算梁的横向振动响应时会产生错误的结... 针对当前柔性多体系统动力学的热点问题——动力刚化现象进行了相关的实验研究,以大量文献中研究过的旋转悬臂梁为实验对象,验证了理论分析中的一些结论:在某些高速旋转情况下,传统零次近似模型在计算梁的横向振动响应时会产生错误的结论,而柔性梁实际的横向振动是稳定的,其振动频率随着转速的增加而升高,即所谓的动力刚化现象.进一步的定量分析表明,实验得到横向振动响应与一次近似耦合模型所预测的结果基本一致,说明了该模型的正确性和有效性. 展开更多
关键词 动力刚化 柔性梁 结构力学 横向振动响应 黏性阻尼 风阻 振动频率 旋转运动
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作大范围空间运动柔性梁的刚-柔耦合动力学 被引量:23
4
作者 刘锦阳 李彬 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期276-282,共7页
研究带中心刚体的作大范围空间运动梁的刚-柔耦合动力学问题.从精确的应变-位移关系式出发,在动力学变分方程中,考虑了横截面转动的惯性力偶和与扭转变形有关的弹性力的虚功率,用速度变分原理建立了考虑几何非线性的空间梁的刚-柔耦合... 研究带中心刚体的作大范围空间运动梁的刚-柔耦合动力学问题.从精确的应变-位移关系式出发,在动力学变分方程中,考虑了横截面转动的惯性力偶和与扭转变形有关的弹性力的虚功率,用速度变分原理建立了考虑几何非线性的空间梁的刚-柔耦合动力学方程,用有限元法进行离散.通过对空间梁系统的数值仿真研究扭转变形和截面转动惯量对系统动力学性态的影响. 展开更多
关键词 柔性梁 作大范围空间运动 刚-柔耦合动力学 几何非线性 截面转动惯量 扭转变形
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作大范围运动的柔性梁的动力学分析 被引量:23
5
作者 章定国 余纪邦 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期475-480,共6页
对附着在空间运动体上的柔性悬臂梁的动力学进行了研究,利用微元法建立了中心刚体作任意三维大位移运动时柔性悬臂梁作横向和纵向振动的动力学方程,此动力学方程计及了动力刚化效应。在对柔性梁离散求解时考虑了横向弯曲对纵向变形的影... 对附着在空间运动体上的柔性悬臂梁的动力学进行了研究,利用微元法建立了中心刚体作任意三维大位移运动时柔性悬臂梁作横向和纵向振动的动力学方程,此动力学方程计及了动力刚化效应。在对柔性梁离散求解时考虑了横向弯曲对纵向变形的影响,最后通过几个例子分析了运动基上柔性梁的动力学行为。 展开更多
关键词 动力学 柔性梁 大范围运动 微元法
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柔性梁的刚-柔耦合动力学特性研究 被引量:10
6
作者 刘锦阳 洪嘉振 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期194-198,共5页
该文研究在大范围运动是自由的情况下柔性梁的刚 -柔耦合动力学特征。从连续介质力学理论出发 ,在纵向变形位移中计及了耦合变形量 ,用 Jourdain速度变分原理导出了柔性梁的刚 -柔耦合动力学方程。用频谱分析方法对带中心刚体的悬臂梁... 该文研究在大范围运动是自由的情况下柔性梁的刚 -柔耦合动力学特征。从连续介质力学理论出发 ,在纵向变形位移中计及了耦合变形量 ,用 Jourdain速度变分原理导出了柔性梁的刚 -柔耦合动力学方程。用频谱分析方法对带中心刚体的悬臂梁进行动力学分析表明 ,柔性梁的系统一阶固有频率低于把梁视作刚体的系统固有频率ωr,频率的差异随着ωr增大而增加 ;在初始条件一定的情况下 ,系统的二阶固有频率随着ωr 增大而增高 ,揭示了大范围运动和变形运动的相互耦合的特征。 展开更多
关键词 频谱分析 固有频率 柔性梁 动力学特征 旋转刚体 耦合系统
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利用压电传感器/驱动器的柔性结构主动振动控制研究 被引量:8
7
作者 陶云刚 周洁敏 +1 位作者 路小波 何延伟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期720-724,共5页
以粘贴有压电传感器/驱动器的柔性梁主动振动控制为例,论述了进行柔性结构传感器/驱动器及控制系统一体化研究的方法。给出了压电传感器的检测方程和驱动器的的驱动方程,以玻璃钢材料的柔性梁为实验对象,并采用自适应滤波技术来实... 以粘贴有压电传感器/驱动器的柔性梁主动振动控制为例,论述了进行柔性结构传感器/驱动器及控制系统一体化研究的方法。给出了压电传感器的检测方程和驱动器的的驱动方程,以玻璃钢材料的柔性梁为实验对象,并采用自适应滤波技术来实现主动振动控制,控制系统有TMS320C25及486计算机组成的主从机系统来实现,实验结果表明此种控制方法是有效的。 展开更多
关键词 振动 主动控制 柔性结构 压电传感器 驱动器
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径向基点插值法在旋转柔性梁动力学中的应用 被引量:18
8
作者 杜超凡 章定国 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期279-288,共10页
将无网格径向基点插值法用于旋转柔性梁的动力学分析.利用无网格方法对柔性梁的变形场进行离散,考虑梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,并计入横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项,运用第二类拉格朗日方程推导得到系统刚柔耦合动... 将无网格径向基点插值法用于旋转柔性梁的动力学分析.利用无网格方法对柔性梁的变形场进行离散,考虑梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,并计入横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项,运用第二类拉格朗日方程推导得到系统刚柔耦合动力学方程.将无网格径向基点插值法的仿真结果有限元法和假设模态法进行比较分析,说明假设模态法的局限性,并表明其作为一种柔性体离散方法在刚柔耦合多体系统动力学的研究中具有可推广性,并讨论了径向基形状参数的影响.同时运用3种求解系统动力学方程的方法:纽马克方法、4阶龙格库塔法、亚当姆斯预报校正法,并比较各方法的计算效率,结果表明纽马克方法最快. 展开更多
关键词 柔性梁 径向基点插值法 无网格法 动力学 数值积分方法
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采用半主动斜拉索控制柔性梁的横向振动 被引量:12
9
作者 王代华 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第3期271-276,共6页
提出采用磁流变阻尼器构成的半主动斜拉索实现柔性梁横向振动的半主动控制 ,讨论了其可行性、具体控制方案和控制算法 .同时给出了在五种不同情况下的控制仿真结果 ,表明采用磁流变阻尼器实现结构半主动控制能避免“模态截断”而引起的... 提出采用磁流变阻尼器构成的半主动斜拉索实现柔性梁横向振动的半主动控制 ,讨论了其可行性、具体控制方案和控制算法 .同时给出了在五种不同情况下的控制仿真结果 ,表明采用磁流变阻尼器实现结构半主动控制能避免“模态截断”而引起的“溢出”问题 ,具有能耗小、鲁棒性强的特点 . 展开更多
关键词 柔性梁 横向振动 半主动控制 磁流变阻尼器 最优控制 结构控制 半主动斜拉索
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对于具有大范围运动和非线性变形的柔性梁的有限元动力学建模 被引量:16
10
作者 和兴锁 邓峰岩 +1 位作者 吴根勇 王睿 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期25-29,共5页
研究具有大范围运动和非线性变形的柔性梁的有限元动力学建模.采用有限元方法对梁结构进行离散,利用Lagrange方程建立系统的精确动力学方程.该方程不仅增加了新的表征纵向、横向、侧向弯曲变形,以及扭转变形的耦合项,同时包含了变形运... 研究具有大范围运动和非线性变形的柔性梁的有限元动力学建模.采用有限元方法对梁结构进行离散,利用Lagrange方程建立系统的精确动力学方程.该方程不仅增加了新的表征纵向、横向、侧向弯曲变形,以及扭转变形的耦合项,同时包含了变形运动与大范围运动之间的相互耦合项. 展开更多
关键词 大范围运动 非线性变形 柔性梁 有限元动力学建模
原文传递
高通量多波束通信卫星系统资源分配方法 被引量:13
11
作者 王磊 郑军 +1 位作者 贺川 闫雪飞 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2021年第5期85-94,共10页
资源分配是影响新一代高通量多波束通信卫星(HTMCS)系统效能发挥的关键问题。以往基于非柔性载荷以及用户容量需求均匀分布的静态、单维度资源分配方法已不能满足现实需求。围绕基于有效载荷资源提升系统效能这一核心目标,针对波束间干... 资源分配是影响新一代高通量多波束通信卫星(HTMCS)系统效能发挥的关键问题。以往基于非柔性载荷以及用户容量需求均匀分布的静态、单维度资源分配方法已不能满足现实需求。围绕基于有效载荷资源提升系统效能这一核心目标,针对波束间干扰、柔性载荷以及用户需求非均匀分布特点,为高通量多波束通信卫星系统构建了功率和频带两维度联合优化资源分配模型,并实现了一种带有寻优控制策略的遗传算法求解模型。面向多类场景实例的仿真结果表明,本方法可以适应不同用户容量需求分布特点,为系统提供功率和频带资源联合优化解决方案。当用户需求总量分别为90 Gbit/s、110 Gbit/s及130 Gbit/s时,相比平均、固定分配波束功率及频带资源,提出的方法可使系统未满足容量需求(UCD)分别减少71.09%、40.47%和16.31%,有效提升了系统效能。 展开更多
关键词 高通量多波束卫星 柔性载荷 下行波束 资源分配 波束干扰
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柔性机械臂的动力学模型及滑模变结构控制 被引量:10
12
作者 刘才山 刘又午 王建明 《振动与冲击》 EI CSCD 1998年第1期24-29,共6页
本文针对轴向不伸长的Euler-Bernouli梁模型,采用假设模态法,对带有末端荷载的柔性机械臂,推导出考虑动力刚化影响的柔性机械臂有限维一致线性化动力模型.通过极点配置技术设计滑模超曲面参数,采用滑模变结构控制方法,实现关节转角的运... 本文针对轴向不伸长的Euler-Bernouli梁模型,采用假设模态法,对带有末端荷载的柔性机械臂,推导出考虑动力刚化影响的柔性机械臂有限维一致线性化动力模型.通过极点配置技术设计滑模超曲面参数,采用滑模变结构控制方法,实现关节转角的运动轨迹控制.采用LQR方法设计弹性模态稳态器,抑制由于刚体运动而激发的弹性振动.文中最后针对一单杆柔性机械臂进行了计算机仿真,验证了本文所提出的控制策略的有效性. 展开更多
关键词 柔性机械臂 动力学模型 变结构控制 滑模运动
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柔性机械臂非线性动力学模型及控制的研究 被引量:12
13
作者 刘才山 王建明 +1 位作者 阎绍泽 刘又午 《振动工程学报》 EI CSCD 1998年第2期152-157,共6页
针对轴向不伸长的Euler-Bernouli梁,采用假设模态法,根据能量一致性原理,利用变形约束方程和小变形假设条件,对带有末端荷载的柔性机械臂,推导出考虑动力刚化(DynmaicStif-ening)影响的柔性机械... 针对轴向不伸长的Euler-Bernouli梁,采用假设模态法,根据能量一致性原理,利用变形约束方程和小变形假设条件,对带有末端荷载的柔性机械臂,推导出考虑动力刚化(DynmaicStif-ening)影响的柔性机械臂有限维一致线性化动力学方程。为实现柔性机械臂关节转角运动轨迹的精确跟踪,采用基于输入输出部分线性化的控制方法设计非线性控制器,对该非线性动力学模型进行解耦并产生理想关节转角运动轨迹的控制输入。采用线性系统最优状态反馈控制规律设计弹性模态稳态器抑制弹性体的振动。数值仿真验证了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 机械振动 柔性 机械臂 动力刚化 动力学建模
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变速多移动质量耦合作用下柔性梁系统振动响应分析 被引量:12
14
作者 王颖泽 张小兵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期56-60,66,共6页
针对多移动质量耦合作用下柔性梁的振动响应进行研究分析。根据柔性梁振动理论,考虑移动质量间相互运动与柔性梁弹性振动之间的耦合作用,建立了多移动质量-柔性梁系统的振动方程。采用时变力学系统数值求解方法,对多移动质量以不同运动... 针对多移动质量耦合作用下柔性梁的振动响应进行研究分析。根据柔性梁振动理论,考虑移动质量间相互运动与柔性梁弹性振动之间的耦合作用,建立了多移动质量-柔性梁系统的振动方程。采用时变力学系统数值求解方法,对多移动质量以不同运动形式作用下柔性梁系统的振动响应进行求解分析。计算结果表明:移动质量间相互运动的形式不同,梁的振动效果不同;与单个移动质量叠加作用相比,多移动质量间耦合作用下的梁的振动效果呈现显著的不同。 展开更多
关键词 柔性梁 多移动质量 惯性载荷 振动响应 耦合作用
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柔性梁上高速移动质量动力响应分析 被引量:9
15
作者 何万龙 任伟新 吴建基 《振动与冲击》 EI CSCD 1998年第1期67-72,共6页
与通常研究移动质量与结构的动力相互作用不同,本文认为移动质量在梁上的刚体运动不是预先知道的,即考虑Timoshenko paradox效应,建立了移动质量与柔性梁振动微分方程.然后,采用数值积分方法求解耦合系统的动力响应.
关键词 柔性梁 移动质量 耦合振动 动力响应 高速移动
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考虑曲率纵向变形效应的大变形柔性梁刚柔耦合动力学建模与仿真 被引量:11
16
作者 章孝顺 章定国 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期692-701,共10页
对在平面内做大范围转动的中心刚体柔性梁系统的动力学进行了研究,建立了考虑大变形效应的系统刚柔耦合动力学模型,并进行了动力学仿真.该动力学模型不但考虑了柔性梁横向弯曲变形和纵向变形(包含轴向拉伸变形和横向弯曲变形而引起的纵... 对在平面内做大范围转动的中心刚体柔性梁系统的动力学进行了研究,建立了考虑大变形效应的系统刚柔耦合动力学模型,并进行了动力学仿真.该动力学模型不但考虑了柔性梁横向弯曲变形和纵向变形(包含轴向拉伸变形和横向弯曲变形而引起的纵向缩短项),还考虑了纵向变形对曲率的影响,称为曲率纵向变形效应.在以往的研究中,柔性梁的横向弯曲变形能往往直接使用柔性梁横向弯曲变形来表达,并没有考虑纵向变形的影响.为了考虑柔性梁纵向变形对横向弯曲变形能的影响,在浮动坐标系下使用柔性梁参数方程形式的精确曲率公式来计算柔性梁的弯曲变形能.在此基础上建立了基于浮动坐标系的考虑曲率纵向变形效应的刚耦合动力学模型.论文给出了数值仿真算例,验证了本文所建的动力学模型既能适用于柔性梁的小变形问题,又能适用于大变形问题,且较现有高次刚柔耦合动力学模型更加适用于大变形问题的处理.论文还通过与能处理柔性梁大变形问题的绝对节点坐标法的比较,验证了模型的正确性. 展开更多
关键词 柔性梁 刚柔耦合 动力学 大变形 曲率纵向变形效应
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柔性梁颤振机理在压电式微型风能收集器设计中的应用 被引量:10
17
作者 赵兴强 温志渝 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期145-150,共6页
提出了基于颤振机理的微型风能收集器,采用颤振的柔性梁牵引锆钛酸铅(PZT)压电梁发生振动。通过风洞实验研究了柔性梁颤振发生的过程,发现颤振发生在切入临界风速与切出临界风速之间。分析了柔性梁的长和宽对器件性能的影响,发现随柔性... 提出了基于颤振机理的微型风能收集器,采用颤振的柔性梁牵引锆钛酸铅(PZT)压电梁发生振动。通过风洞实验研究了柔性梁颤振发生的过程,发现颤振发生在切入临界风速与切出临界风速之间。分析了柔性梁的长和宽对器件性能的影响,发现随柔性梁长度增加,收集器的临界风速、颤振频率、输出电压和功率等性能都减小;随着宽度增加,临界风速基本不变,而颤振频率、输出电压和功率都增加。微型风能收集器的最低临界风速为6.4m/s,最大输出功率为1.30mW。结果表明柔性梁结构降低了PZT梁的切入临界风速,提高了输出功率,证实了基于柔性梁颤振结构的微型风致振动能量收集器的可行性。 展开更多
关键词 颤振 风致振动 柔性梁 压电换能器 收集器
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柔性动边界梁的弹塑性动力响应分析 被引量:10
18
作者 宋春明 王明洋 王德荣 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期42-47,共6页
实际工程中的梁结构并不是采用理想的刚性支承,而通常具有柔性动边界。该文建立了柔性动边界梁的计算模型,模型考虑了梁端有弹性支承、阻尼支承以及刚性块等情况,并利用有限差分方法对运动方程进行离散,研究分析了在动载作用下柔性动边... 实际工程中的梁结构并不是采用理想的刚性支承,而通常具有柔性动边界。该文建立了柔性动边界梁的计算模型,模型考虑了梁端有弹性支承、阻尼支承以及刚性块等情况,并利用有限差分方法对运动方程进行离散,研究分析了在动载作用下柔性动边界梁的弹塑性动力响应。研究表明:动边界对梁的变形和受力有很大的影响,与刚性支承相比,竖向弹性支承能够降低梁的振动频率,并且使梁的内力和相对位移幅值减小,从而提高结构的抗力,但提高抗力的效果与载荷作用时间的长短以及振动衰减的程度相关。 展开更多
关键词 振动理论 弹塑性动力响应 动边界 弹性支承
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Delayed feedback control experiments on some flexible structures 被引量:5
19
作者 Guo-Ping Cai·Long-Xiang Chen Department of Engineering Mechanics, State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiaotong University,200240 Shanghai,China 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第6期951-965,共15页
In recent decades,studies on delayed system dynamics have attracted increasing attention and advances have been achieved in stability,nonlinearity,delay identification, delay elimination and application.However,most o... In recent decades,studies on delayed system dynamics have attracted increasing attention and advances have been achieved in stability,nonlinearity,delay identification, delay elimination and application.However,most of the existing work is on the theoretical basis and little is on the experiment.This paper presents our experimental studies on delayed feedback control conducted in recent years with the focus on the discussion of a DSP-based delayed experiment system.Some phenomena in our delay experiments are discussed and a few topics of interest for further research are brought forward. 展开更多
关键词 flexible beam flexible plate flexible manipulator Delayed feedback control EXPERIMENT
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基于无网格点插值法的旋转悬臂梁的动力学分析 被引量:9
20
作者 杜超凡 章定国 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期396-405,共10页
将基于多项式点插值的无网格方法用于旋转悬臂梁的动力学分析.利用无网格点插值方法对柔性梁的变形场进行离散,考虑梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,并计入横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项,运用第二类Lagrange方程推导得到... 将基于多项式点插值的无网格方法用于旋转悬臂梁的动力学分析.利用无网格点插值方法对柔性梁的变形场进行离散,考虑梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,并计入横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项,运用第二类Lagrange方程推导得到系统刚柔耦合动力学方程.与有限元法相比,该方法只需节点信息,无需定义单元,具有前处理简单的优势;构造的形函数采用更多的节点插值,具有高阶连续性.将无网格点插值方法的仿真结果与有限元和假设模态法进行比较分析,验证了该方法的正确性,并表明其作为一种柔性体离散方法在刚柔耦合多体系统动力学的研究中具有可推广性. 展开更多
关键词 柔性梁 多项式点插值 无网格法 固有频率
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