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仿生系统动力学与应用专刊序

动力学与控制学报 2024年第2期22卷 1-3页

作者：孙秀婷陆泽琦同济大学航空航天与力学学院上海200092 上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200072 上海市应用数学和力学研究所上海200072

围绕仿生系统动力学建模、设计理论与方法、非线性振动特征、控制方法等研究主题,本专刊介绍了仿生系统动力学与控制的一些创新性研究和工程应用成果.

关键词：仿生机构非线性系统非线性振动振动控制仿生机器人

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基于双光源和偏振技术的平坦光频梳产生研究

光通信技术 2024年

作者：孙秀婷范亚斌罗静杨蓓卢智嘉石家庄学院教务处石家庄学院机电学院石家庄铁道大学四方学院

为提高光频梳（OFC）平坦度及梳线数量，设计了一种基于双光源和偏振技术的OFC产生方案，理论分析了实现机理，讨论了双光源线宽、初始相位和射频驱动信号频率对光频梳特性的影响。结果表明通过调整光相位调制器（O-PM）调制指数实现除... 详细信息

为提高光频梳（OFC）平坦度及梳线数量，设计了一种基于双光源和偏振技术的OFC产生方案，理论分析了实现机理，讨论了双光源线宽、初始相位和射频驱动信号频率对光频梳特性的影响。结果表明通过调整光相位调制器（O-PM）调制指数实现除主载波外的8条平坦梳线，再利用偏振技术改变主载波处的峰值功率，最后可产生平坦度为0.01dB的平坦OFC。该方案只使用一个O-PM，有效减少了有源光器件数量。系统设计结构简单，稳定性高，梳线间距易于调谐，可为平坦OFC产生及应用提供有益参考。

关键词：光频梳偏振技术双光源平坦度

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低频大幅隔振器设计及实验

动力学与控制学报 2024年第2期22卷 59-67页

作者：孙秀婷孙英超钱佳伟徐鉴同济大学航空航天与力学学院上海200092 同济大学民航航空器结构智能辅助适航重点实验室上海200092

为了突破传统隔振器刚度和承载能力之间的矛盾,需要隔振器具有高的静态刚度,低动态刚度的特性.如今的准零刚度隔振器技术可以实现低频微幅隔振,但是对于大幅振动,隔振效果并不明显甚至失效,因此突破宽幅隔振成为隔振领域亟待解决的问题... 详细信息

为了突破传统隔振器刚度和承载能力之间的矛盾,需要隔振器具有高的静态刚度,低动态刚度的特性.如今的准零刚度隔振器技术可以实现低频微幅隔振,但是对于大幅振动,隔振效果并不明显甚至失效,因此突破宽幅隔振成为隔振领域亟待解决的问题.为此,我们利用多稳态折纸通过并联装配的方式,构造具有宽幅零刚度区间的折纸型隔振器,以解决传统隔振器振动抑制幅值较低的问题.本文建立了宽零刚度隔振器模型,提出宽幅零刚度的设计方法,并通过动力学分析分析了模型的隔振效果.最后搭建试验样机,验证了理论的正确性.这种设计打破了传统准零刚度隔振器单点准零的设计准则,能够在一个大幅范围内保证稳定性,同时实现零刚度,极大拓宽了隔振器的适用范围.这种设计理念能够被用在新隔振材料设计和航空、船舶等大幅低频动态环境中.

关键词：宽范围零刚度高静低动系统非线性隔振低频激励

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新型仿颈部多层横向弯曲隔振结构

Acta Mechanica Sinica 2022年第6期38卷 200-214,I0004页

作者：孙秀婷齐志凤徐鉴 School of Aerospace Engineering and Applied Mechanics Tongji UniversityShanghai 200092China Shanghai Institute of Intelligent Science and Technology Tongji UniversityShanghai 200092China

基于椎间盘和周围肌肉的共同作用,颈部结构在外部振动下可以保持头部稳定.受此启发,本文基于椎间盘构型和肌肉作动机制提出了一种新型仿生多层隔振结构.该结构具有足够的承载能力,并且实现了对0.1~1 Hz范围的超低频激励的振动隔离.首先... 详细信息

基于椎间盘和周围肌肉的共同作用,颈部结构在外部振动下可以保持头部稳定.受此启发,本文基于椎间盘构型和肌肉作动机制提出了一种新型仿生多层隔振结构.该结构具有足够的承载能力,并且实现了对0.1~1 Hz范围的超低频激励的振动隔离.首先,在荷载作用下,建立了弯曲变形下的势能、恢复力与单层结构构型的关系;其次,基于非线性隔振结构高承载能力和低动态刚度的需求,提出了满足轴向承载的高阶零刚度设计准则,将该多层隔振结构弯曲振动的有效隔振频带起始点向低频范围扩展至0.08 Hz.结果显示,创新构建的仿生多层隔振结构在超低频段内表现出了显著的动态稳定效果.研究不仅为人类晕车晕船现象提供了生物学解释,还建立了柔性细长结构横向动态稳定的新结构和新方法,因此,其在机械臂、卫星传感器等领域具有显著的应用潜力.

关键词： Bio-inspired structure Flexible bending structure High-static-low-frequency property High-order quasi-zero stiffness

仿鸡脖子刚柔耦合结构的仿生机理及大变形建模

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力学学报 2023年第2期55卷 445-461页

作者：瞿怡鹏孙秀婷徐鉴同济大学航空航天与力学学院上海200092

观察表明,禽类颈部普遍具有刚柔耦合的特点,在运动过程中,可以辅助身体运动,使得头部产生大变形.在机器人、航空航天等领域普遍需要具有大变形、变刚度等特征的结构实现相关功能.受禽类脖子结构的启发,提出了一种仿鸡脖子刚柔耦合结构,... 详细信息

观察表明,禽类颈部普遍具有刚柔耦合的特点,在运动过程中,可以辅助身体运动,使得头部产生大变形.在机器人、航空航天等领域普遍需要具有大变形、变刚度等特征的结构实现相关功能.受禽类脖子结构的启发,提出了一种仿鸡脖子刚柔耦合结构,阐明仿鸡脖子的仿生机理并建立大变形模型.首先,从鸡颈部的生物解剖出发,发现仿鸡脖子结构势必具有多自由度刚柔耦合的特征,因此,根据鸡脖子骨骼的构型构造出单节仿生标准单元,根据肌肉的连接方式厘清节间弹性连接,建立起仿鸡脖子刚柔耦合结构的力学模型;然后,通过定义连接矩阵描述节间弹性元件的分布和作用,由此得到任意运动下的标准单元的力平衡方程;最后,选取了几种具有代表性的工况,通过有限元分析验证理论建模方法的准确性并展示结构的非线性变刚度特征;在4种典型平面弯曲工况下得到不同变形与发力肌肉群的对应关系.文章提出的仿鸡脖子刚柔耦合结构建模具有仿生机理清晰、适合大变形计算及结构具有非线性刚度特征等特点,也解释了禽类颈部变形机理.

关键词：仿生结构仿生机理刚柔耦合多刚体系统连接矩阵

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非线性隔振及时滞消振方法研究进展

力学进展 2023年第2期53卷 308-356页

作者：孙秀婷钱佳伟齐志凤徐鉴同济大学航空航天与力学学院上海200092

振动问题与人类日常生活和科技发展紧密相关.振动不但会干扰人类的生活、影响人类健康,也会造成建筑物、机械设备和精密仪器无法正常使用甚至损坏.于是,在航空航天、汽车工程、船舶工程、大型结构及精密仪器加工等领域,人们利用弹性元... 详细信息

振动问题与人类日常生活和科技发展紧密相关.振动不但会干扰人类的生活、影响人类健康,也会造成建筑物、机械设备和精密仪器无法正常使用甚至损坏.于是,在航空航天、汽车工程、船舶工程、大型结构及精密仪器加工等领域,人们利用弹性元件或控制装置形成有效的振动隔离或消除装备,有效的隔振能够提高人员和装备的安全性、稳定性、可控性和舒适性.现代结构的大型化和复杂化发展,对隔振和消振器的宽频抑振效果提出了新挑战.然而,基于线性理论的设计优化方法在分析和应用中出现了无法调和的矛盾,即,如果要拓宽隔振频带,就必须降低隔振结构的刚度,这导致结构承载能力下降.本文对典型的非线性隔振器高静低动设计方法、动力学建模、动力学分析进行了详细的综述,阐明不同机理下呈现的恢复力本构和准零刚度设计准则,在面向航空航天、精密加工、汽车船舶等领域的不同需求时,能够从动力学特征上进行选型;另外,关注到基于仿生和超结构的隔振和消振设计方法,在非线性恢复力本构的力学机理解释和调控上产生了新的问题和挑战,引发出变刚度、大变形动力学分析及其控制新方法、新策略和实验新技术的研究;最后,随着结构零部件向着轻质化和柔性化的方向发展,运动部件末端的隔振效果受限于部件的柔性,即使通过耦合多层准零刚度结构也难以实现被隔结构在空间上的快速定位,关注到时滞控制的调幅调频机理,本文对时滞抑振原理及设计方法进行讨论,提供时滞抑制柔性低频振动成功案例,为极端工况下的有效、简单、快速的主动隔振消振提供了可能性.未来,基于大数据时代的数据密集型研究范式,非线性隔振和消振技术将面向复杂工况实现更精确、更智能的控制效果,在精密仪器、航空航天等国家重大需求领域实现泛化应用.

关键词：振动隔离高静低动准零刚度非线性动力学时滞控制

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电网与通信网耦合网络关键节点识别及鲁棒性优化研究

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电网与通信网耦合网络关键节点识别及鲁棒性优化研究

作者：孙秀婷重庆邮电大学

学位级别：硕士

目前对于单一网络的关键节点识别以及鲁棒性优化进行了大量的研究,但对于耦合网络的研究相对较少。随着电网逐渐向智能化电网方向发展,电网的正常工作离不开通信系统的监测和控制,通信系统则需要电网提供电能,最终形成了一种电网与通信... 详细信息

目前对于单一网络的关键节点识别以及鲁棒性优化进行了大量的研究,但对于耦合网络的研究相对较少。随着电网逐渐向智能化电网方向发展,电网的正常工作离不开通信系统的监测和控制,通信系统则需要电网提供电能,最终形成了一种电网与通信网相耦合的网络。耦合网络在改善服务质量的同时,也带来了一定的安全隐患。电力系统与通信系统之间的联系日益紧密,极大地降低了耦合网络对级联故障的抵御能力。级联故障会导致耦合网络崩溃,通过对电网与通信网耦合网络的关键节点识别以及鲁棒性的优化,能够提高网络中节点对级联故障的抵抗性。因此,在电网与通信网耦合网络中,关键节点识别以及鲁棒性优化,具有十分重要的现实意义。针对电网与通信网耦合网络的关键节点识别问题,本文分别对电网节点和通信网节点的重要性进行评估。首先建立了电网与通信网耦合网络模型,并根据耦合网络的模型定义了网络间的耦合强度。其次考虑节点的动静态综合指标对电网节点重要度进行排序,使用业务流介数指标计算通信网节点重要度。然后建立了耦合网络节点重要度的评估指标,根据所建立的评估指标对节点的重要度进行排序,通过排序结果识别出耦合网络中的关键节点。最后仿真验证了本文所提出的方法可以有效识别出电网与通信网耦合网络的关键节点。考虑电网与通信网耦合网络的社区结构,本文提出了一种电网与通信网耦合网络的鲁棒性优化策略。首先构建电网模型,使用Louvain算法对电网模型进行社区结构的检测与划分。其次将通信网分为接入层、骨干层和核心层,根据电网分区模型依次构建通信网各层,从而构建出电网与通信网耦合网络模型。然后在优化过程中考虑网络的社区结构,分别对耦合网络进行了社区内的鲁棒性优化和社区间的鲁棒性优化。最后通过仿真分析验证了本文提出的考虑社区结构的鲁棒性优化策略能够对电网与通信网耦合网络的鲁棒性进行有效优化,并且能够更好地保持网络的初始社区结构。

关键词：电网通信网耦合网络关键节点识别鲁棒性优化

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初中音乐合唱教学与学生合作能力的培养

中文科技期刊数据库（引文版）教育科学 2022年第3期 74-76页

作者：孙秀婷河北省唐山市路北区教育局河北唐山063000

在初中音乐教学过程中,音乐合唱教学是极其重要的构成内容,在初中音乐学习中占据了极其关键的地位。对于学生来讲,合唱学习既是重点,也是难点。通过合唱教学有利于提高学生音乐表现力及合作能力,这对学生日后学习其发展而言极其关键。... 详细信息

在初中音乐教学过程中,音乐合唱教学是极其重要的构成内容,在初中音乐学习中占据了极其关键的地位。对于学生来讲,合唱学习既是重点,也是难点。通过合唱教学有利于提高学生音乐表现力及合作能力,这对学生日后学习其发展而言极其关键。鉴于此,本文就围绕初中音乐教学经验,进一步研究音乐合唱教学的有效策略,并针对如何培养学生合作能力提出了几点建议,仅供参考。

关键词：初中音乐合唱教学合作能力

不同pH条件下长石和方解石矿物选择性溶蚀过程

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东北石油大学学报 2022年第3期46卷 74-83,I0006页

作者：宋来弟李美蓉于海鹏孙秀婷李晨初中国石油大学(华东)理学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580

为研究富含CO_(2)和有机酸两种地层流体对长石和方解石矿物溶蚀能力与特征的差异,模拟地层温压条件,在有机酸和CO_(2)体系中进行长石和方解石矿物溶蚀模拟实验,结合GWB(Geochemist's Workbench)12.0软件模拟结果,采用原子吸收、扫描电镜... 详细信息

为研究富含CO_(2)和有机酸两种地层流体对长石和方解石矿物溶蚀能力与特征的差异,模拟地层温压条件,在有机酸和CO_(2)体系中进行长石和方解石矿物溶蚀模拟实验,结合GWB(Geochemist's Workbench)12.0软件模拟结果,采用原子吸收、扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)、能谱分析等方法,分析长石和方解石矿物的溶蚀过程。结果表明:pH是影响长石和方解石矿物选择性溶蚀的重要因素。在温度为200℃、乙酸溶液条件下,矿物溶蚀表现为长石强溶蚀—方解石弱溶蚀的选择性溶蚀,pH为3.0较pH为7.0溶蚀现象更明显。pH影响Si、Al在溶液中的存在形态,进而影响长石向高岭石等二次矿物的转化,从而影响矿物的溶蚀过程。长石和方解石矿物溶蚀过程主要分为方解石快速溶解—长石缓慢溶解阶段、层状硅酸盐矿物沉淀阶段、长石快速溶解—方解石缓慢溶解阶段。该结果为优质储层的预测提供数据支撑。

关键词：长石方解石有机酸 pH 选择性溶蚀溶解—沉淀软件模拟

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