文明[1]2003年在《干摩擦抗振系统性能及控制方法的研究》文中研究表明本文在对结构抗振方法进行全面细致综述的基础上，重点对钢丝绳等非线性干摩擦隔振系统的性能及控制方法进行了研究。 首先在传统干摩擦理想模型与实际情况存在差异的基础上，对干摩擦的双线性滞迟模型进行了介绍，还对这一模型进行了详细的分析，并用Fourier级数对滞迟部分阻力进行简化，为后面的研究打下了基础。 干摩擦隔振系统由于具有强非线性本构关系，它的响应计算问题被人们所关注，目前应用较多的是增量谐波平衡法(IHB)。1993年钟万勰院士提出了精细积分法，它可以精确求出常系数常微分方程的数值解，本文首先提出精细积分改进算法，进一步提高了其计算精度，然后在改进的精细积分法基础上对于摩擦系统响应的计算方法进行了研究，并用IHB法对这种计算方法的计算精度进行检验，结果证明这也是计算干摩擦隔振系统响应的有效方法之一。另外人们对干摩擦系统响应计算方法的研究大都局限于不受外载的控制系统，本文在研究外载作用下LQ控制系统Riccati方程精确解法的基础上，也提出了干摩擦LQ控制系统响应计算的递推求解方法。 附加子结构法(TMD)是结构抗振的常用的方法之一，文中接着将TMD引入干摩擦抗振系统中，首次提出具有附加子结构的干摩擦抗振系统，并详细给出了其IHB响应求解的具体公式，分析了各个参数变化对系统响应的影响，然后将主动控制概念引入具有TMD的干摩擦抗振系统中，在速度和加速度反馈的基础上，将主动控制力分别施加于附加结构和主体结构，分析了它们对系统响应的影响。 试验研究表明，干摩擦隔振系统除了具有双线性本构关系外，还具有粘性阻尼和叁次非线性刚度因素，文中第五章分析了粘性阻尼对单自由度干摩擦系统和具有TMD的干摩擦系统性能的影响，而叁次非线性刚度对单自由度干摩擦系统和具有TMD的干摩擦系统性能的影响则在第六章中进行了讨论。 第七章对干摩擦系统的稳定性进行了研究。非线性振动分析中，除了响应求解是关键，其运动稳定性的分析也是重要的一步，它直接关系到系统运动能否实现的问题。文中基于系统运动的稳定性等价于其扰动方程原点稳定性的理论，对于摩擦系统的稳定性问题进行了详细的分析，并将精细积分法引入计算过程中，提高了分析的准确程度。最后文章对用 IHB法求解具有叁次非线性系统响应的方法进行了改进，使得计算结果更加接近真实值，具有一定的实用价值。
付昱[2]2007年在《磁流变阻尼器在汽轮发电机电液伺服系统中的应用研究》文中研究表明国内汽轮发电机在采用顺序阀控制方式时，进汽调门有小幅振荡现象，这直接影响发电机的稳定运行，对发电质量产生极大的干扰。提高汽轮发电机电液伺服调速控制系统的低速特性是电力系统的主要任务之一。电液伺服调速系统由于存在干摩擦等诸多非线性因素的影响，在低速阶段产生跳跃式运动，即通常所说的爬行。爬行表明电液伺服系统不稳定，将严重影响汽轮发电机转速的稳定，进而影响汽轮发电机的供电频率。深入分析了汽轮发电机转速不稳定的原因是由于电液伺服系统在低速区性能不稳定，而影响电液伺服系统低速性能的主要因素是干摩擦，要提高电液伺服系统的低速性能必须对摩擦力进行补偿。建立了电液伺服系统存在干摩擦的非线性模型。爬行是极限环形式的振荡，具有不稳定非线性系统的特点，消除爬行必须从非线性领域出发，根据对爬行原因的分析，提出了补偿干摩擦的负刚度的办法。吸收了国内外在该领域的先进研究成果，总结了传统摩擦补偿方法的优点及不足，设计了一种新型磁流变阻尼器作为汽轮发电机电液伺服系统补偿阻尼，考虑到其模型的非线性，以及干摩擦模型存在扰动，采用智能控制的办法，设计一个RBF神经网络来控制磁流变阻尼器的输入电流，最终达到补偿系统干摩擦负刚度的目的。针对阻尼补偿后的汽轮发电机电液伺服控制系统，引入积分控制，通过线性状态反馈，实现系统的低速跟踪，用以提高此伺服系统的低速动态性能。仿真结果表明：闭环系统不再出现动态分俞，没有超调，具有良好的动态品质，完全达到了控制要求。
王斌[3]2015年在《一种组合式隔振器的试验研究》文中指出随着现代工业、交通运输业和城市建设的发展,振动与噪声污染的危害日益受到人们的重视,在对振动控制的方法,常用的振动控制元件,振动控制的基本原理进行了研究之后,提出了一种新型的复合隔振器,即含间隙的橡胶钢丝绳复合隔振器。设计了振动试验,对其隔振性能进行了研究,并分析了负载质量、间隙值、橡胶材料等因素对隔振性能的影响。钢丝绳隔振器具有很强的非线性特征,对高低频振动的隔振效果均比较良好。但是,其干摩擦阻尼较小,所以在发生共振时,系统的稳定性不够,振幅较大。橡胶材料可以做成各种形状,且其阻尼比较大,不会出现强烈的共振现象。但是,长时间使用时,橡胶材料容易发生蠕变,并且其主要用于控制频率较高的振动,在低频区的表现较差。试验结果表明,由于钢丝绳的干摩擦阻尼较小,隔振器在共振区,振动较为剧烈,系统变形较大。橡胶材料在一定程度上增强了系统的弹性支撑,因此,在共振区,钢丝绳隔振器的变形较小,避免了因变形过大而引起的系统失稳。随着负载质量和间隙值的增大,隔振器的隔振区间增大,隔振区内传递率降低；使用天然橡胶时,隔振器的隔振区间更大,且在共振区的振幅更小。该隔振器具有较大的隔振区间及较好的隔振性能,并能够在大振幅时增强钢丝绳隔振器的弹性支撑。
何玲[4]2007年在《流体阻尼器特性及其对整星隔振性能影响的研究》文中认为整星隔振技术是利用隔振器改造或替代原有星箭适配器,有效改善卫星在发射过程中的动力学环境的一种方法。这里,星箭适配器(也称卫星支架)是连接卫星和运载火箭的部段。其中以流体阻尼器为阻尼元件搭建多作动器隔振平台是实现整星隔振技术的一种重要方式。与其它阻尼形式相比,流体阻尼具有工作变形小,但可提供较大作动力的特点,并且其隔振系统的阻尼和刚度可以相互独立。为了给流体阻尼器及隔振平台的设计及应用提供参考依据,本文以流体阻尼器为研究对象,结合其在多作动器隔振平台中的应用,对影响流体阻尼器隔振特性的非线性因素进行了深入的理论分析和实验研究。本文首先通过研究流体阻尼的形成机制,建立流体阻尼力的函数表达式。并结合整星隔振平台对作动器的要求,设计了几种不同结构形式的流体阻尼隔振器,对它们进行相应的理论分析和实验验证。针对实验验证时活塞式流体阻尼器在不同激励幅值条件下出现明显不同的隔振特性的现象,提出用双线性滞后模型描述阻尼器中存在的摩擦力,建立单个阻尼器的非线性动力学方程,并利用谐波平衡法分析摩擦力对隔振性能的影响。然后分别在采用两参数作动器模型和叁参数作动器模型的基础上考虑单个作动器上的摩擦力作用,建立隔振平台的非线性动力学模型并进行分析。结果表明,无论单个隔振器,还是隔振平台,由于摩擦力作用,均存在粘着和滑动两种状态,当激励幅值较小时,摩擦力表现为刚度,使系统共振频率提高,隔振带宽减小。对波纹管式流体阻尼器进行实验验证,结果发现阻尼器具有两自由度系统的特征。因此提出考虑流体附加质量的作用,并计入流体的二次非线性阻尼,建立阻尼器的两自由度模型,较好的解释了实验现象。由此建立相应的八作动器隔振平台的动力学模型,并讨论流体质量和非线性阻尼对隔振性能的影响。结果表明,当阻尼值较小时,流体质量的作用不可忽视,阻尼器在高频段会出现明显的共振,从而降低隔振效果;当阻尼较大时,流体质量作用可以被忽略,系统可简化为单自由度叁参数模型。流体阻尼的主要特征是能量转换和能量耗散。根据流体的粘温特性,考虑流体温度与阻尼力之间的相互作用,在动力学方程的基础上附加流体阻尼器的热平衡方程,建立流体阻尼器的热动力学模型。并采用短时傅立叶变换对该时变非线性系统进行时频分析,讨论粘性发热对隔振性能的影响。结果发现,随着时间推移,系统温度升高,阻尼降低,隔振特性发生改变,共振频率及共振峰值发生变化,直到系统达到动平衡状态。在实际工况中,多种非线性因素相互耦合,同时发生作用,因此最后分析了同时考虑流体粘性发热和摩擦力作用的隔振器模型,结果发现当存在摩擦力时,粘性发热作用的影响可以忽略。对波纹管式流体阻尼器,在两自由度模型基础上同时考虑粘性发热作用,建立热动力学模型。结果发现,当阻尼值较小时,粘性发热作用影响可忽略;但是当阻尼较大时,粘性发热对隔振性能存在影响,其趋势与单自由度叁参数模型相同。
王军德[5]2015年在《混合集成电路气密性封装随机振动仿真及可靠性优化设计》文中研究说明混合集成电路(Hybrid integrated circuit,HIC)以小体积、高密度、高功率、高可靠性等特点而在宇航和军用设备、汽车电子、家用电器等领域获得了广泛应用;其中金属气密性封装结构可起到隔绝空气中的氧气、水汽及其它腐蚀介质的作用;但在HIC金属气密性封装结构服役过程中,经常发生由于振动载荷导致的盖板开裂而引起HIC失效的情况。对HIC金属气密性封装结构在随机振动载荷下的失效问题,目前国内尚少见相关研究工作。本文针对HIC金属气密性封装结构进行模态分析和随机振动分析,通过数值计算的方法获得封装盖板在给定载荷下的振动疲劳寿命,并对金属封装结构进行了可靠性优化设计。本文研究中首先通过系统查阅相关资料和测量样品尺寸,建立了HIC金属封装组件的叁维有限元模型,并利用数值计算方法完成了对封装组件的模态分析和随机振动分析;随后通过模态试验和随机振动试验对已获得的模态数据和随机振动响应数据进行验证;然后在模拟计算和试验研究获得数据结果一致的前提下,获取封装结构危险点处的应力响应功率谱密度(Power spectral density,PSD),利用反傅里叶变换将其转化为时域的载荷-时间数据;最后结合雨流计数法、可伐合金的疲劳曲线(S-N曲线)、Miner线性损伤累积理论完成封装结构的振动疲劳寿命计算,其中通过数值计算得到的封装结构在给定振动载荷下的疲劳寿命为496小时。在完成封装结构的疲劳寿命计算之后,对影响其疲劳失效的因素进行研究,分别从应力集中、构件表面状态、几何尺寸、构件测试及服役环境等方面进行分析,并对盖板振动开裂的机理进行探讨。封装结构的抗振可靠性优化设计主要从两个方面进行。一是基于平行缝焊的焊缝宽度确定其对封装结构第一阶模态固有频率的影响,计算结果表明当焊缝宽度超过临界值时可以避免封装结构在20~2000Hz范围的振动载荷下出现共振;在确定了焊缝临界宽度值后,可以通过优化平行缝焊工艺来实现避免结构共振这一目标。优化设计的另一方面是基于盖板厚度分布对封装结构在振动载荷下应力响应的影响,通过模拟方法获得了盖板厚度分布对盖板应力响应的作用规律;模拟结果表明,在满足工艺条件的前提下应尽可能加厚盖板的边缘厚度,减薄盖板的下部厚度,这样可以有效降低盖板的应力响应值,从而减小振动应力造成的损伤,提高封装结构在随机振动载荷下的可靠性。
余晓明[6]2008年在《四自由度码垛机器人设计及其控制系统性能研究》文中认为码垛机器人作为现代码垛系统中最重要的设备,它的操作范围、码垛速度、稳定性等工作能力决定了整个码垛系统设计的成败。本文根据米袋码垛系统的应用确定码垛机器人的工作空间范围、码垛能力等性能参数。本论文中主要研究有五大部分内容:一、根据大米生产流程,由米袋码垛系统确定米袋码垛系统中机器人的设计参数;二、四坐标圆柱形机器人的机械结构设计及关键零部件的选型与设计;叁、通过对直流伺服电机控制特性分析,应用PWM调速技术对直流伺服电动机调速,本文设计了转速电流双闭环电机调速系统及其参数,并建立转速电流双闭环控制系统动态结构和控制模型;四、建立机器人机电控制模型,在Simulink环境下对机器人机电系统控制性能进行仿真。另一方面,利用SISO工具对位置伺服系统进行设计,通过与位置伺服系统的比例控制比较得出位置伺服系统PID控制的优越性;五、利用MATLAB软件仿真实验,指出了传动系统性能参数对四坐标圆柱形机器人机电控制系统性能的影响。本文在机器人机械设计和控制系统设计基础上,讨论了一些因素对机器人机电控制系统的影响。1.通过对控制系统模型的MATLAB仿真分析,可知增大系统增益有利于增加系统的快速性,但会造成系统的不稳定,因此需要选择合适的系统增益以保证机电控制系统良好的控制性能。2.根据控制系统模型的MATLAB仿真结果,分析了机器人机械参数(如负载转动惯量、系统阻尼比、系统刚度、传动链误差等)对控制系统的影响,得出结论:在保持机械系统刚度的情况下,尽可能减少负载的转动惯量,减小传动误差,选择合适的阻尼比,以保证系统控制性能良好。3.在本文最后部分,利用MATLAB提供的非线性模块对机器人位置伺服系统进行仿真分析,讨论了机器人非线性因素(如摩擦非线性、间隙非线性、死区非线性等)对控制系统的影响,并指出减小非线性影响的的控制方法。
张珂[7]2007年在《基于PMAC-PC下高速磨削实验及其关键技术研究》文中指出高速高精度是机械制造科学领域的主攻方向。越来越多的零件开始采用高速磨削加工技术进行生产。对具有种类多、高精度、高频响伺服控制要求的非圆零件加工来说,传统磨削加工方案难以满足要求。而以往椭圆等非圆截面零件的加工都是采用靠模法来实现,其精度无法与磨削相比较。但是随着高速高精度电主轴单元技术、高频响应直线电动机进给单元技术、砂轮制造技术、检测控制及运动控制等技术的不断进步,实现非圆零件的高速精密磨削加工的条件日趋成熟。本文全面综述了国内外高速、超高速磨削技术的发展趋势,并对电主轴技术、直线电动机、调速控制技术、数控技术等非圆磨削关键技术的研究现状进行了深入的分析。着重对以下研究内容进行了系统的理论分析和实验研究：(1)用PMAC-PC作为核心控制器,结合高速陶瓷轴承电主轴、直线电动机、检测技术、砂轮技术等,设计集成了一套高速数控磨削实验系统,首次实现了加工、测量一体化。分析了系统的稳态响应和暂态响应,并判定了该系统的稳定性；通过磨削数控系统仿真分析,表明该系统有良好的跟随性能。(2)自行研制开发了大功率、陶瓷轴承高速电主轴单元样机。通过高速电主轴有限元动力学与热特性分析、外圆磨削加工实验和动态性能测试表明,研制的陶瓷轴承电主轴单元性能稳定、可靠。(3)首次完成了对电主轴直接转矩控制系统设计的理论分析与仿真研究。研究表明,直接转矩控制能够直接而独立地控制转矩和磁通,从而能够使电主轴获得优良的动态特性。将直接转矩控制方法应用于高速电主轴驱动控制系统是可行的。(4)构建了基于PMAC的直线电动机伺服进给单元。分析了基于PMAC下直线电动机双闭环控制算法、伺服系统参数整定和调节方法、定位误差补偿技术等相关问题。实验研究表明该伺服系统定位精度高,完全满足磨削加工要求。(5)利用PMAC时基控制法,开发了一种新的非圆零件表面的精密磨削加工方法。建立了椭圆形零件的数学模型,通过实验研究,首次实现了对椭圆零件表面的磨削加工。通过以上的理论分析与实验研究表明,该高速数控磨削实验系统具有良好性能。为推动高速、高精度数控机床制造技术的发展打下坚实的基础。
王永志[8]2013年在《大型动力离心机设计理论与关键技术研究》文中提出按照装备振动台与否，土工离心机大致可分为静力试验离心机和动力试验离心机（也称离心机振动台）两大类，本文将后者简称为动力离心机。动力离心机（Dynamic Centrifuge）是目前国际公认研究岩土地震工程和土动力学最先进、最有效的科学试验平台，而我国仅拥有数台辅助建设的中小型动力离心机设备，且主要技术指标与国际存在很大差距。国内大型动力离心机则为空白，这与我国辽阔的地域、复杂的工程地质条件、高速发展的经济建设以及严峻的地震形势十分不相称。大型动力离心机系统十分复杂而庞大，涉及技术多，成功经验少，建设过程具有问题多、难度大、历时长、花费高等特点。全球仅有两台大型动力离心机，且自建设后一直不断改进，其中UC Davis大型动力离心机建设周期累计长达16年。国际当前动力离心机研制技术和试验技术均不成熟，尚处于初级发展阶段，而国内对大型动力离心机的认识仅限于指标和功能的了解，缺乏系统的关键技术和设计理论研究。本文以国内对大型动力离心机的迫切需要为背景，以工程力学研究所DCIEM-40-300大型动力离心机建设为蓝本，就大型动力离心机的设计理论和关键技术展开研究，确定关键技术和设计难点，剖析主要难点和关键问题，对其中关键问题进行系统地分析、建模、推导、计算和验证。完成的主要工作和成果如下：1.详细总结了国内外动力离心机及土工离心机发展现状，提出了两者性能评价指标差异和规模划分标准；阐述了动力离心机研制技术和试验技术当前研究进展，指出了国内动力离心机发展的重点方向与趋势；提出了中国地震局工程力学研究所DCIEM-40-300大型动力离心机设计指标，阐明了其总体规模和功能特点。2.密切跟踪国际相关技术最新发展，剖析了国际上仅有的UC Davis和PWRI两台大型动力离心机设备建设经验、结构组成和设计方法；分析了大型动力离心机系统各部分的机械结构、运动约束及功能条件的内在影响和制约；确定了四个子系统的关键技术、设计重点和难点，指出了离心振动台是整个系统的研制核心。3.针对大型动力离心机的研制核心，深入研究高振动容量和高振动负载下离心振动台设计的新问题和主要难点，引进融合国际最新技术，提出了大型离心振动台整体和主要部件的总设计新方法与基本理论；以DCIEM-40-300大型动力离心机设计指标为样本，提出了设计思路与基本方法，给出了主要部件结构、参数确定和元件选型，计算了负载特性及安全校核；建立和求解了等效吊篮质量计算模型和公式。4.以大型离心振动台总体设计方法为基础，分等级建立和求解了叁种离心振动台动力分析模型和传递函数，给出了叁类不同设计条件下离心振动台液压机构基本动力特性；以DCIEM-40-300设计指标为样本，利用求解出的传递函数，分析了吊篮主要参数对离心振动台动力性能的影响规律，提出了改进离心振动台动力性能的设计方法。5.建立了离心振动台与吊篮伺服控制动力仿真模型，研究了离心振动台叁参数反馈//输入伺服控制设计方法，提出了最佳参数求解标准；给出了动力离心试验功能要求下，现有伺服控制理论拓展液压系统频宽和提高稳定性的最大能力，探讨了大型离心振动台电液伺服控制系统设计的优化方法。6.研究了试验数据采集系统环境条件、功能要求及传感器设计问题，提出了一种多信号类型、不等数量线制、多通道复用式的大型动力离心试验数据采集系统设计方法；研究了理想条件下试验模型箱的设计要求，给出了多种结构型式，提出了一套柔性剪切模型箱设计新方法和基本理论；提出了试验图像采集系统基本设计要求和总体设计方法。7.研究了设备总体结构布局方法和土建设计关键问题；分析了设备基础荷载条件和发生方式，建立了大型动力离心机基础振动分析模型和计算方法，提出了DCIEM-40-300基础设计方案；建立了风阻功率的计算模型，推导出了其解析计算公式，提出了便于工程应用的简化计算方法，解释了主机室空气运动的内在机理。
文明, 王新芳, 邓子辰[9]2007年在《柔性基础上拟粘滞摩擦耗能系统性能的研究》文中研究表明本文运用WILSON-θ法研究安装于柔性基础上的拟粘滞摩擦耗能系统的性能,考察基础柔性对该系统的重要影响,对耗能器各参数变化对该系统抗振性能的影响进行详细分析,得出一些有益的结论,为该耗能器在工程中的应用提供理论依据。
吴铭[10]2004年在《小尺寸橡胶隔振器的设计及试验研究》文中研究表明现代电子技术、计算机技术飞速发展,在舰船作战指挥系统的现代化进程中,对大容量数据存储器、高性能显示器如计算机硬盘、液晶显示器、光驱等电子设备的需求越来越多。由此产生了一个环境适应性问题,即如何对这些易损、精密运动电子设备进行加固,使之适应舰船环境激烈的振动和冲击。通过隔振器对这些易损、精密运动电子设备进行后天加固,提高抗振动、冲击性能是目前通常采用的方法。本文针对舰载环境电子信息设备抗振冲加固技术的要求,以实现抗大冲击兼顾苛刻的衰减振动要求的器件技术为突破口,对小尺寸隔振器的设计进行广泛研究并通过理论分析和试验测试相结合的方法对小尺寸橡胶隔振器进行了研制,最后的设计方案可以通过军方的筛选试验,可以很好的满足军用及民用的对小尺寸隔振器的需求,填补了国内外隔振器研究中的载荷在4N以下的空白。首先,将此舰载环境的隔振器系统简化成单自由度系统,并讨论了隔振、隔冲原理及力学模型,然后明确具体的设计指标:工作性能指标和结构尺寸参数。其次,对隔振器的方案设计。先通过理论设计确定隔振器设计的主要参数,然后对这些参数进行优化,选择恰当的材料,在多方参照的基础上设计了隔振器的初始方案,并进行了物理试验测试。在测试中输入振动激励,通过专业的检测分析软件得到被隔振物在频域的隔振响应曲线图,分析并指导进一步的设计工作。从两个方向改进初始方案得到两个成熟方案,进行了振动试验,选择其中的优者进行冲击试验及其它的环境试验,如高低温试验等,可以满足军方各项指标的要求。最后,介绍了隔振器的集成虚拟设计平台,这是一种新的隔振器设计思路,在隔振器的试制之前,在此平台上进行虚拟试验,可以先得出优化方案,再试制及试验测试,可以大大的缩短设计周期。
参考文献：
[1]. 干摩擦抗振系统性能及控制方法的研究[D]. 文明. 西北工业大学. 2003
[2]. 磁流变阻尼器在汽轮发电机电液伺服系统中的应用研究[D]. 付昱. 哈尔滨工程大学. 2007
[3]. 一种组合式隔振器的试验研究[D]. 王斌. 大连理工大学. 2015
[4]. 流体阻尼器特性及其对整星隔振性能影响的研究[D]. 何玲. 哈尔滨工业大学. 2007
[5]. 混合集成电路气密性封装随机振动仿真及可靠性优化设计[D]. 王军德. 华南理工大学. 2015
[6]. 四自由度码垛机器人设计及其控制系统性能研究[D]. 余晓明. 西南交通大学. 2008
[7]. 基于PMAC-PC下高速磨削实验及其关键技术研究[D]. 张珂. 东北大学. 2007
[8]. 大型动力离心机设计理论与关键技术研究[D]. 王永志. 中国地震局工程力学研究所. 2013
[9]. 柔性基础上拟粘滞摩擦耗能系统性能的研究[J]. 文明, 王新芳, 邓子辰. 振动与冲击. 2007
[10]. 小尺寸橡胶隔振器的设计及试验研究[D]. 吴铭. 华中科技大学. 2004
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