动力刚化

摘要： 梁的横向变形会导致梁纵向缩短,建模过程中考虑梁横纵变形二次耦合项则存在动力刚化现象,这说明梁的纵向变形会对模型的广义刚度造成影响.对于做旋转运动的梁结构,旋转运动时还会受到离心力的作用而产生轴向拉力,轴向拉力同样也会引起梁的轴向变形,这种影响对粗短梁更加明显.以大范围运动中心刚体-Timoshenko梁模型为研究对象:首先,运用Timoshenko梁理论以及Hamilton原理建立含离心力的动力学模型;其次,引入非约束模态概念,采用Frobenius方法求解非约束模态振型函数以及固有频率;最后,通过数值仿真探究不同恒定转速时非约束模态与约束模态广义刚度的差异和非约束模态条件下离心力对模型的影响.

摘要： 以双连杆柔性臂为研究对象,利用Hamilton变分原理建立微分方程,采用假设模态法描述柔性臂的变形,进而对微分方程进行离散化处理,从而得到考虑动力刚化效应的柔性臂动力学模型。以抑制柔性臂振动为目的,将多项式插值与正弦-梯形基函数相结合,构造出计算简便、平稳连续且收敛较快的叠加曲线作为新的角加速度规划曲线。利用关节变量与模态坐标的关系,将振动抑制问题转变为减小模态坐标响应问题。分别构造多项式插值规划函数和优化角加速度函数,对动力学模型进行数值仿真。仿真结果表明,角加速度经过规划后柔性臂的弹性振动大幅度减小,对于复杂多杆柔性臂系统抑振研究具有较大价值。

摘要： 基于几何精确梁理论,结合广义-α时间预测法的迭代算法,考虑叶片复合铺层材料的各向异性特性,建立了大型风力机叶片的几何非线性动力学模型并导出了相应的特征方程,编制了数值仿真程序。通过对几何非线性梁标准算例和某10 MW柔性风力机叶片动力特性的模拟分析,验证了动力学模型的正确性,以及几何精确梁模型对分析叶片几何非线性大变形及其所导致的非线性动力学效应的有效性。叶片在静止和转动工况下的模态分析结果表明,在动力刚化效应作用下,叶片的固有频率会随着转速的增加而增大,动力刚化效应在挥舞方向比在摆振方向更明显,在低阶模态比在高阶模态更明显。

摘要： 为了研究海上浮式风机动力特性,揭示旋转叶片"动力刚化"现象,本文基于一致质量有限元法和Jourdain速度变分原理,建立浮式风机刚-柔耦合多体系统动力学模型.采用叶素动量理论计算非定常气动弹性载荷,编制浮式风力机系统的Matlab仿真程序.结果表明:旋转叶片刚度随转速增大而增大;叶片挥舞以波浪频率和气动频率1P响应为主,并存在二者的耦合频率以及2P、3P响应;浮式基础运动几乎只有波频响应,气动载荷对基础振荡幅值贡献非常小.

摘要： 对作大范围运动功能梯度材料(functionally graded materials,FGM)厚板的刚柔耦合动力学问题进行了研究,基于一阶剪切变形理论,从连续介质理论出发,计及了变形位移场中的二次耦合变形量,利用Lagrange方法推导了FGM厚板的刚柔耦合动力学方程,该方程适用于普通均质板和FGM板的动力学分析.采用20自由度矩形单元对变形场进行离散,对不同转速下的悬臂板进行动力学仿真,比较了本文建立的基于一阶剪切理论的模型和基于经典薄板理论的模型,验证了本文模型的正确性以及经典薄板理论的一些不足.研究了不同功能梯度指数下,FGM厚板的横向变形、速度响应频率和固有频率.结果表明,随着转速增大,剪切项对结构动力学行为影响变大;考虑横向剪切项的情况下,计算结果更偏柔性.

摘要： 针对偶然外部强激励引起桥梁结构不同支撑发生相对运动时的车-桥耦合振动响应问题,首先利用点接触车-桥耦合动力学模型,建立了非惯性参考视角下的三维车-桥系统的耦合动力学控制方程;然后利用分离变量法对车-桥耦合动力学控制方程进行了分析;并以单跨简支梁为例探讨了梁体转速对车-桥耦合系统动力响应的影响.研究结果表明,偶然外部强激励(如地震)引起桥梁结构发生相对水平转动,由于转动角速度与桥梁结构位移、速度相互耦合,转动角速度的大小对桥梁结构振动响应具有重要影响;对此时的车-桥耦合动力系统采用非惯性参考视角下的模型进行分析,能更全面地反应实际情况,得到更准确的分析结果.

摘要： 采用多体动力学方法研究了H型浮式垂直轴风力机的动力特性。将风力机叶片和塔柱处理为柔性体,浮式基础处理为刚性体,考虑柔性体的非线性变形,由拉格朗日第二类方程建立了浮式风力机系统的非线性刚—柔耦合多体动力学方程。系统载荷包括浮式基础受的波浪力、风机叶片旋转时受到的气动载荷、塔柱受到的风压载荷、系泊力以及系统阻尼力。编制了模拟系统响应的数值计算程序,该程序可以考虑浮式风力机系统的刚—柔耦合和气动力—水动力耦合效应。以5 MW风力机为例,计算了叶片的固有频率;分析转速对叶片固有频率的影响;计算风、浪联合作用下浮式风力机系统的动力响应。结果表明,随着风机转速的增加,叶片切向固有频率增加、法向固有频率减小;在风、浪联合作用下,浮式基础运动以波浪频率为主,气动载荷贡献较小。

摘要： 本文以含有挠性太阳能帆板的卫星为研究对象,建立了考虑动力刚化效应的刚柔耦合动力学模型,并与传统的线性模型进行了对比.首先,通过Hamilton变分原理建立了考虑动力刚化效应的挠性卫星的姿态运动和结构振动的偏微分方程;之后,通过假设模态法对偏微分方程进行离散,得到离散化后的线性模型和动力刚化模型;最后,给出了某些特定外界激励下两种模型动力学响应的数值仿真结果.仿真结果表明,动力刚化效应将对卫星的柔性结构振动产生较大影响;在一定的外界激励下,采用线型模型的计算结果与动力刚化模型的计算结果之间存在较大偏差.%A satellite with flexible solar panels is studied in this paper.The rigid-flexible coupling dynamic model considering stiffening effect is proposed and compared with the traditional linear model.The partial differential equations of the attitude motion and structural vibration of the flexible satellite with considering stiffening effect are firstly derived from Hamilton's principle.Then the linear model and the dynamic stiffening model are obtained by discretizing the partial differential equations using assumption mode method.At last,numerical simulations of the dynamic responses of the two models under certain external excitation are presented.The results show that stiffening effect has a significant influence on the flexible structure vibration,and there will be a lot of deviation between the results computed by the linear model and dynamic model under a certain external excitation.

摘要： 为了研究大型风力机叶片在静止和转动状态下的振动模态及其变化特点,通过叶素动量理论和复合材料的叶片设计方法完成了10 MW风力机叶片的设计.基于多体系统动力学理论和超级单元模型,结合动力学分析软件ADAMS对静止状态下叶片的线性特征值进行了分析,考虑叶片的弹性变形和旋转,应用刚性积分方法对叶片的非线性控制方程进行数值求解,通过傅里叶谱分析方法,实现风轮旋转条件下的运转模态识别.结果表明,在动力刚化效应作用下,叶片的固有频率会随着转速的增加而增大.

摘要： 以透平叶片振动分析理论为基础，对实验室的等截面直叶片分别通过理论法和有限元法求解其前7阶的切向弯曲自振频率并加以比较。利用有限元法对叶片及顶部围带相互连接的叶片组在不同转速下进行模态分析，得到叶片及叶片组动力刚化效应振动模态数值分析结果，并对结果进行了分析比较。对于顶部围带不连接的叶片组，利用有限元法通过构造弹簧模型来处理顶部围带的接触问题，所得结果真实反映了汽轮机运行过程中围带的碰撞和叶片的振动情况。

摘要： 本文对附着在空间运动体上柔性悬臂梁的动力刚化问题进行了研究,建立了中心刚体作任意三维运动,梁作横向二维振动的动力学方程,此动力学方程计及了动力刚化效应.采用模态法对该动力学方程进行求解,最后通过一个例子分析了动力刚化效应对梁变形运动的深刻影响。

摘要： 基于一次近似理论，采用弧坐标分量和Cartesian坐标分量共同描述柔性机械臂的变形场，并采用Green应变张量描述应变能，用Hamilton原理建立系统动力学方程，揭示产生动力刚化现象的力学本质。采用有限元方法离散系统，基于数值实验系统地研究旋转柔性机械臂的动力刚化现象。计算表明，机械臂的横向固有频率随旋转角速度和中心刚体半径的增大而增大，从而只存在一阶临界转速，且当中心刚体半径超过临界半径时，不存在临界转速。

摘要： 本文针对卫星的大挠性结构,在计及其变形位移场耦合效应的基础上,采用有限元离散方法,通过Lagrange方程,建立了这种挠性附件随中心刚体作旋转运动的刚柔耦合动力学一次近似模型.采用Wilson-θ方法进行数值仿真.通过仿真分析,比较了本文模型和传统零次近似模型所得的不同结论,并验证了Kane所指出的动力刚化现象.

摘要： 本发明的刚化玻璃，其特征在于，其为表面具有压缩应力层的刚化玻璃，以摩尔％计含有SiO

摘要： 本发明涉及一种空间大尺度刚‑柔耦合系统高精度动力学建模方法，属于航天技术领域。包含天线抛物柱面反射器结构和大型空间桁架的等效模型，通过假设模态法进行连续位移模态离散，确定广义坐标和广义力，最后基于拉格朗日原理对系统进行建模。该建模方法的核心是在全面考虑桁架天线结构的基础上，基于拉格朗日原理对刚柔耦合系统提出一种高精度建模方法。本发明所建立的模型包含天线抛物柱面结构的桁架等效模型，提高了桁架式天线模型的精确性，弥补了现有桁架建模方法的不足。

摘要： 本发明公开的脉冲子结构与有限元刚‑弹混合连接的动力学模拟方法及算法，涉及动力学模拟方法及算法，属于结构动力学技术领域。本发明基本思路为：获得脉冲子结构的脉冲响应函数矩阵以及有限元子结构的动力学方程；建立子结构界面的相容条件；建立脉冲子结构的动力学方程；建立有限元子结构的动力学方程；利用位移相容条件将脉冲子结构和有限元子结构的动力学方程综合起来，解得整个系统的响应，完成结构动力学模拟。本发明给出脉冲子结构与有限元子结构刚‑弹性混合连接的动力学模拟方法及算法，真实反应脉冲子结构与有限元子结构刚‑弹性混合特性，进而提高航天技术领域结构动力学模拟精度。此外，本发明拓展了传统IBS方法的应用范围。

摘要： 本发明的刚化玻璃，其特征在于，其为表面具有压缩应力层的刚化玻璃，以摩尔％计含有SiO

摘要： 本发明属于实验装置技术领域，具体公开了一种刚液柔耦合动力学特性研究的实验平台，刚液柔耦合体由主刚体，充液贮箱和柔性帆板构成。主刚体布置有位移、速度和加速度传感器。主刚体与柔性帆板进行固连，在柔性帆板的末端布置有位移传感器和速度传感器。实验的运动平台选取精密气浮直线平台，使得刚液柔耦合体可以沿着直线方向运动，同时避免了运动平台与刚液柔耦合体耦合产生摩擦力。气浮直线平台按照激励设定发生运动后，使得刚液柔耦合体内发生液体晃动和柔性帆板振动。此时可采集到液体晃动力，柔性帆板自由端位移、速度和主刚体的位移、速度和加速度等数据。进而探究刚液柔耦合动力学问题。

摘要： 本发明涉及一种空间大尺度刚‑柔耦合系统高精度动力学建模方法，属于航天技术领域。包含天线抛物柱面反射器结构和大型空间桁架的等效模型，通过假设模态法进行连续位移模态离散，确定广义坐标和广义力，最后基于拉格朗日原理对系统进行建模。该建模方法的核心是在全面考虑桁架天线结构的基础上，基于拉格朗日原理对刚柔耦合系统提出一种高精度建模方法。本发明所建立的模型包含天线抛物柱面结构的桁架等效模型，提高了桁架式天线模型的精确性，弥补了现有桁架建模方法的不足。

摘要： 本发明公开了一种区域台风灾害刚韧性系统动力学模拟方法，包括：ISEET分析框架，ISEET分析框架包括制度(institutional)、社会(social)、经济(economic)、环境(environmental)和技术(technological)五个方面，构建城市台风灾害风险防范系统；风险R可以是被描述为制度I、社会S、经济EC、环境EN和技术T，如下：R＝F(I，S，EC，EN，T)。本发明的有益效果是：本发明创建的ISEET分析框架和基于ISEET分析框架的台风灾害综合风险评估指标体系引入30多个涉及技术、经济、制度、社会以及环境的指标，可以较为全面地分析区域刚韧性，且考虑指标间的相互关系，来分析城市面临的系统风险，以提升沿海城市台风风险的防御能力，应对未来更多系统性风险挑战。

摘要： 本发明提供了一种重型直升机飞行动力学刚弹耦合建模方法，首先定义直升机机体运动方程和桨叶的运动方程，然后分析旋翼的运动状态量与机体运动状态量的关系，结合机体的加速度量和桨毂加速度的关系，将桨叶的运动状态带入桨叶运动方程并整理，将运动方程分为两部分，将两部分都表示成为显式的矩阵形式；再将旋翼力表示为同样的两部分，将旋翼力转换为机体广义外力，带入机体运动方程；最后得到全机耦合运动方程显式。本发明基于阻抗匹配法，推导出了显式的直升机飞行动力学刚弹耦合动力学模型，具有同时反映直升机刚体运动和气动弹性问题的优势，能够适应重型直升机结构刚度低的特点，可以用于研究驾驶员和机体结构耦合问题。

摘要： 本发明公开的脉冲子结构与有限元刚-弹混合连接的动力学模拟方法及算法，涉及动力学模拟方法及算法，属于结构动力学技术领域。本发明基本思路为：获得脉冲子结构的脉冲响应函数矩阵以及有限元子结构的动力学方程；建立子结构界面的相容条件；建立脉冲子结构的动力学方程；建立有限元子结构的动力学方程；利用位移相容条件将脉冲子结构和有限元子结构的动力学方程综合起来，解得整个系统的响应，完成结构动力学模拟。本发明给出脉冲子结构与有限元子结构刚-弹性混合连接的动力学模拟方法及算法，真实反应脉冲子结构与有限元子结构刚-弹性混合特性，进而提高航天技术领域结构动力学模拟精度。此外，本发明拓展了传统IBS方法的应用范围。

摘要： 一种用于制造刚挠结合板的刚挠结合芯板结构，包括挠性区域、刚性区域及预设废料区域，位于所述挠性区域相对两侧的边缘处沿所述刚性区域还开设有用于连接电子元件的卡槽，所述刚挠结合芯板结构还包括相邻所述卡槽设置于所述预设废料区域的阻胶部，以在层压过程中阻隔半固化的树脂流向所述挠性区域，所述阻胶部沿所述挠性区域的相对两侧边缘延伸。通过设置上述的用于制造刚挠结合板的刚挠结合芯板结构，刚挠结合板在压合的时候，半固化的树脂在卡槽处由于有阻胶部的阻挡，很难流入到柔性区域，有效的控制了压合过程中卡槽处溢胶的问题，保证了刚挠结合板弯曲时的可挠性。