隨著機電系統(tǒng)的復(fù)雜程度和控制要求不斷提高,需要運用控制效果更高的控制算法設(shè)計控制器,這就必然需要知道系統(tǒng)模型。針對工程對象普遍含有的非線性,對模塊化非線性系統(tǒng)建模進(jìn)行研究。利用正交基辨識法對輸入非線性模型(hammerstein-型)進(jìn)行建模,對于正交基函數(shù)的獲取進(jìn)行改進(jìn),對輸入輸出數(shù)據(jù)的特殊處理,利用輸出信號恢復(fù)中間變量,再利用最小二乘法得到模型參數(shù),仿真結(jié)果表明了方法有效性。

索結(jié)構(gòu)因其輕、柔及高強度等特性被作為受拉構(gòu)件廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域.一方面,環(huán)境載荷激勵下索結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了復(fù)雜的大幅動力響應(yīng),給結(jié)構(gòu)帶來危害;另一方面,索結(jié)構(gòu)是一個同時含有平方和立方非線性的典型力學(xué)系統(tǒng),具有非常豐富的非線性動力學(xué)行為.因此,索動力學(xué)的研究受到了工程界和力學(xué)界的廣泛關(guān)注,產(chǎn)生了大量的研究成果.本文嘗試從索結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模、非線性內(nèi)共振分析、支座運動激勵下的索動力學(xué)以及復(fù)雜環(huán)境載荷作用4個方面對索動力學(xué)研究進(jìn)行總結(jié),并討論目前研究的局限性.

索結(jié)構(gòu)因其輕、柔及高強度等特性被作為受拉構(gòu)件廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域.一方面,環(huán)境載荷激勵下索結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了復(fù)雜的大幅動力響應(yīng),給結(jié)構(gòu)帶來危害;另一方面,索結(jié)構(gòu)是一個同時含有平方和立方非線性的典型力學(xué)系統(tǒng),具有非常豐富的非線性動力學(xué)行為.因此,索動力學(xué)的研究受到了工程界和力學(xué)界的廣泛關(guān)注,產(chǎn)生了大量的研究成果.本文嘗試從索結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模、非線性內(nèi)共振分析、支座運動激勵下的索動力學(xué)以及復(fù)雜環(huán)境載荷作用4個方面對索動力學(xué)研究進(jìn)行總結(jié),并討論目前研究的局限性.

永磁直流力矩電動機空載轉(zhuǎn)速非線性分析

在許多常見的電液振動臺仿真模型中,都將伺服閥假設(shè)為線性或忽略其開口-頻響動態(tài)特性,這樣構(gòu)造的仿真模型在處理離心場下的地震波再現(xiàn)時將存在明顯的高頻段失真現(xiàn)象。以matlab/simulink軟件為工具,重點設(shè)計了能夠體現(xiàn)開口-頻響非線性動態(tài)特性的伺服閥仿真模型,完成了電液振動臺的建模,并通過仿真驗證了該模型的有效性。

球形腔聚焦換能器是一種特殊形式的聚焦換能器。為理論證實球形腔聚焦換能器能突破傳統(tǒng)超聲聚焦在聚焦精度和聚焦增益上的限制,采用westervelt非線性方程并結(jié)合時域有限差分法,建立了球形腔聚焦換能器的非線性聲場的數(shù)值模型。數(shù)值計算了直徑為120mm的0.6mhz球形腔聚焦換能器的非線性聲場,并與傳統(tǒng)球殼形聚焦換能器進(jìn)行了對比。當(dāng)激勵聲壓為100kpa時,球形腔聚焦換能器與同尺寸殼形聚焦換能器相比,焦點正聲壓增益提高約8.5倍,且焦域精度更高,-6db聚焦區(qū)域在z方向減小約20倍,達(dá)到次波長尺度。研究表明球形腔聚焦換能器在高強度聚焦超聲精細(xì)治療上具有潛在的應(yīng)用前景。

以非線性彈性地基上中厚矩形板為研究對象,探討了非線性彈性地基上具有傳力桿的四邊自由中厚矩形板的非線性靜力特性.根據(jù)reissner中厚板理論,建立了非線性彈性地基上具有傳力桿的四邊自由中厚矩形板的非線性靜力控制方程,構(gòu)造了一組滿足全部邊界條件的試探函數(shù),并運用伽遼金法求解該組非性方程.根據(jù)數(shù)值計算的結(jié)果,討論了中厚矩形板結(jié)構(gòu)參數(shù)、地基參數(shù)及傳力桿參數(shù)對非線性彈性地基上具有傳力桿的中厚矩形板的非線性靜力特性的影響.

研究認(rèn)為增加鋼煤斗的厚度可以減小鋼煤斗的應(yīng)力,但是對矩形鋼煤斗研究較少。采用有限元軟件ansys,通過添加表面效應(yīng)單元的方法解決荷載施加的問題,并在考慮材料幾何雙非線性情形下研究矩形鋼煤斗在不同厚度時的受力性能。研究表明厚度增加不會改變其最大mises應(yīng)力。

橫向推力單樁的動力非線性分析——在考慮了土的自重產(chǎn)生的圍壓對土極限承載力的影響后，利用mohr-coulomb屈服準(zhǔn)則得到了土的極限承載力沿深度的變化關(guān)系，并采用雙曲線函數(shù)來描述這一關(guān)系。在對幾種p-y曲線的特性進(jìn)行探討后，建議采用雙曲線函數(shù)p-y曲線，再由p...

通過模型試驗研究了斜腹板鋼箱組合連續(xù)梁中間支座處負(fù)彎矩區(qū)的非線性力學(xué)性能.測試了在不同荷載作用下沿縱向各部位的變形、不同截面的應(yīng)變分布、混凝土板的裂縫分布、鋼與混凝土之間的相對滑移以及整個結(jié)構(gòu)的極限承載力等.試驗表明,試件在加載初始階段呈現(xiàn)線彈性,但由于混凝土裂縫較早出現(xiàn),試件在大部分的加載過程中表現(xiàn)為非線性特征;此外,混凝土中鋼筋配筋率對斜腹板鋼箱組合梁受力的影響顯著,配筋率較少時組合梁在混凝土開裂后剛度降低很快,并使得鋼梁較早屈服,而配筋率適當(dāng)?shù)男备拱邃撓浣M合梁表現(xiàn)出了較好的力學(xué)性能.試驗結(jié)果與現(xiàn)行組合梁設(shè)計方法對比分析表明,規(guī)范規(guī)定采用簡化折減剛度法計算斜腹板鋼箱組合梁的整體變形是安全可行的,以混凝土裂縫寬度為0.2mm對應(yīng)的承載能力作為斜腹板鋼箱組合梁正常使用狀態(tài)下的承載力具有較大的安全儲備.

磁流變液執(zhí)行器通過控制輸入電流控制輸出力矩,精確地確定輸出力矩和輸入電流之間的關(guān)系是關(guān)鍵.提出了一種新的包含磁滯特性的分段線性力矩-電流模型,導(dǎo)出了基于bingham塑性模型的圓筒式磁流變液執(zhí)行器的力矩公式,研究了鐵磁物質(zhì)和磁流變液的磁特性.實驗表明磁流變液執(zhí)行器的力矩和電流之間存在磁滯,二次多項式模型、分段線性模型和實驗數(shù)據(jù)比較的結(jié)果證明了分段線性模型的有效性.

介紹具有材料非線性的梁單元和剪力墻單元.單元剛度集成采用了8點高斯積分,既保證了精度又保證了計算效率.梁截面力學(xué)特性的計算中采用高斯點積分替代通常的非線性單元集成的纖維束集合,適當(dāng)減少了計算次數(shù).在線性殼單元的模式下結(jié)合剪力墻的構(gòu)造和受力特點建立起一種非線性墻單元.墻單元的每個高斯點近似考慮了雙向應(yīng)力作用,以滿足混凝土在雙向應(yīng)力作用下的強度變化.

運用ansys有限元分析程序?qū)σ环N新型保溫承重結(jié)構(gòu)體系——保溫墻模帶縫剪力墻體系進(jìn)行非線性分析。通過建立合理的力學(xué)模型,分析了不同剪跨比帶縫剪力墻在水平荷載作用下的破壞模式、骨架曲線及剛度退化等方面的特點和規(guī)律,同時對比分析了帶縫剪力墻與傳統(tǒng)剪力墻的抗震性能。分析結(jié)果表明:開縫剪力墻剛度降低,延性增加,進(jìn)而可以提供更大的變形能力,以上結(jié)論可為此種新型體系的安全設(shè)計和工作性能評價提供依據(jù)。

運用量化記憶模型,將土工建筑物的動力真非線性分析中滯回圈上任意點的塑性模量映射為簡單的分段線性關(guān)系,通過量化記憶和插值計算無量綱距離δ,進(jìn)而確定塑性模量,從而使土工建筑物的動力真非線性分析簡單易行。量化記憶(以下簡稱sm)模型先以彈塑性理論為基礎(chǔ),將單調(diào)加載情況下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的非線性剪切模量映射為量化模量在幾何空間上的分段線性分布,再以masing準(zhǔn)則為基礎(chǔ),在循環(huán)加載情況下,對這種簡化的幾何分布進(jìn)行變化調(diào)整,使其生成非線性變化的剪切模量。將非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題進(jìn)行處理,大大簡化了非線性計算的復(fù)雜性。通過對某筑壩爆破料動力三軸試驗曲線的擬合,可以看出量化記憶模型能很好地模擬土的滯回特性。

大壩基礎(chǔ)的非線性數(shù)值模擬——在對大壩的非線性特性進(jìn)行數(shù)值分析時，出現(xiàn)的困難可能難以覺察。對此必須引起高度重視，并加以慎重處理。對如何用新方法———穩(wěn)定的有限元公式處理模擬不可壓縮的或膨脹的土壤和巖石時產(chǎn)生的典型問題———體積固定（volumetric...

分析了鋼支撐的滯回曲線特征和破壞機制,提出了鋼支撐非線性模型的模擬方法,并對現(xiàn)象學(xué)模型、塑性鉸模型和有限元模型的概念及特點進(jìn)行了論述,以根據(jù)不同的建筑規(guī)模,選擇合適的鋼支撐恢復(fù)力模型。

巷道／隧道圍巖非線性流變數(shù)學(xué)力學(xué)模型及其初步應(yīng)用——研制了三軸巷道／隧道圍巖流變試驗臺，并進(jìn)行了多年的試驗觀測。從巖石長期強度的衰減特征和巖石的應(yīng)變能守恒原則出發(fā)，建立了非彈塑粘性元件組合模型的巖石非線性流變數(shù)學(xué)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上建立了巷...

張力結(jié)構(gòu)的非線性有限元分析——張力結(jié)構(gòu)中的索結(jié)構(gòu)分析通常采用非線性二節(jié)點直線或二次曲線單元．但是在大跨度索結(jié)構(gòu)，尤其是索穹頂結(jié)構(gòu)的分析中，常用的單元已不能滿足精度的要求本文提出了考慮自重作用下有初始垂度的五結(jié)點非線性空間曲線元模型，放棄了一...

進(jìn)行適用于空間微環(huán)境的磁懸浮六自由度隔振系統(tǒng)動力學(xué)研究,設(shè)計磁懸浮隔振平臺結(jié)構(gòu),借助有限元軟件分析振源中隔振平臺定子模態(tài);分析磁懸浮隔振平臺不同擾動力作用下系統(tǒng)耦合非線性特性,建立面向控制的非線性動力學(xué)模型;通過仿真研究系統(tǒng)對不同激勵擾動下的動力學(xué)響應(yīng)。該研究為控制算法設(shè)計提供理論基礎(chǔ)及依據(jù)。

針對超磁致伸縮微位移驅(qū)動器(gma)的非線性遲滯特性,通過密度函數(shù)法和f函數(shù)法建立gma的兩種preisach數(shù)值模型,仿真和試驗表明f函數(shù)法對滯回曲線的預(yù)測效果優(yōu)于密度函數(shù)法。為將preisach數(shù)值模型應(yīng)用于gma的實際控制系統(tǒng),提出一種preisach實時數(shù)字補償算法,建立基于preisach前饋補償?shù)膒id控制模型,分別采用開環(huán)、普通pid和帶preisach前饋補償?shù)膒id三種控制器對gma的位置跟蹤和軌跡跟蹤兩種控制問題進(jìn)行試驗研究,結(jié)果表明帶preisach前饋補償?shù)膒id控制器可顯著提高gma的響應(yīng)速度和跟蹤精度,使gma在100μm量程內(nèi)的位置跟蹤和軌跡跟蹤誤差分別達(dá)到3μm、2μm。

土體非線性模型的分段切線模量研究——結(jié)合大量實驗數(shù)據(jù)，基于原鄧肯非線性模型，建立了土體達(dá)到抗剪強度之前分段切線模量的非線性模型，曲線包括向上彎折和向下彎折2種，均由兩折線組成．硬化型曲線一般可用向下彎折的折線進(jìn)行擬合，而軟化型且剪脹比較明顯的...

線性與非線性強度的壩坡穩(wěn)定分析——對某高心墻堆石壩分別利用線性強度指標(biāo)及非線性強度指標(biāo)進(jìn)行了壩坡穩(wěn)定性計算分析，研究了兩種強度指標(biāo)下壩坡穩(wěn)定性的差異。計算方法分別采用瑞典條分法和簡化畢肖普法。計算結(jié)果表明：非線性強度指標(biāo)計算得到的壩坡穩(wěn)定安全...