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一种基于约束因子的超载迟滞模型

航空学报 2011年第6期32卷 1032-1039页

作者：张国勇顾绍景郭万林于培师南京航空航天大学高新技术研究院

在常幅载荷中加入一个超载会明显影响后续一段时间裂纹扩展的速率。要准确预测结构在变幅载荷谱下的疲劳裂纹扩展寿命,必须研究超载对裂纹扩展的影响。现有的变幅疲劳裂纹扩展模型大致可分为屈服区模型、经验的裂纹闭合模型和条带屈服... 详细信息

在常幅载荷中加入一个超载会明显影响后续一段时间裂纹扩展的速率。要准确预测结构在变幅载荷谱下的疲劳裂纹扩展寿命,必须研究超载对裂纹扩展的影响。现有的变幅疲劳裂纹扩展模型大致可分为屈服区模型、经验的裂纹闭合模型和条带屈服模型。条带屈服模型预测较准确但需要数值迭代求解,计算量大,且程序复杂,不利于工程应用;屈服区模型比较简单,但当前大部分屈服区模型中的相应参数需要通过多组试验确定,缺乏明确的物理意义。本文把裂纹闭合和屈服区的概念相结合,并考虑三维约束影响,提出了一种基于约束因子的超载迟滞模型。在此模型中,裂尖的三维约束状态显著影响超载塑性区,从而显著影响裂纹的闭合和扩展速率。在常幅疲劳裂纹扩展速率已知的前提下,本文模型只需根据某一超载比下的迟滞试验来确定材料的超载迟滞参数,其他超载比的迟滞效应即可基于该参数进行预测。把该模型用于2024-T3、2024-T351和6061-T6等铝合金试件在单超载和多超载作用下疲劳裂纹扩展寿命的预测,预测结果和试验值的相对误差小于20%;在高超载比时,由于裂尖大范围屈服,预测误差相对较大,但仍小于34%。对2024-T351的验证结果还表明,本文模型能够有效预测超载迟滞的厚度效应。

关键词：疲劳裂纹扩展约束因子超载迟滞模型裂纹闭合

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基于混沌神经网络的压电陶瓷迟滞模型

北京理工大学学报 2006年第2期26卷 135-138页

作者：刘向东修春波刘承李黎北京理工大学信息科学技术学院自动控制系北京100081 天津工业大学自动化系天津300160

为解决压电陶瓷迟滞建模问题,提出一种新型的G-S混沌神经网络模型.该网络由输入层、隐层和输出层构成,在输入层中引入延迟环节,从而使得历史输入能够对当前输入的响应产生影响.网络的学习过程是一种混沌优化算法,可有效避免普通神经网... 详细信息

为解决压电陶瓷迟滞建模问题,提出一种新型的G-S混沌神经网络模型.该网络由输入层、隐层和输出层构成,在输入层中引入延迟环节,从而使得历史输入能够对当前输入的响应产生影响.网络的学习过程是一种混沌优化算法,可有效避免普通神经网络的局部极值和假饱和现象的发生.将该网络应用于纳米定位系统压电陶瓷执行器迟滞建模中,可以降低建模误差,实验结果验证了该方法的有效性.

关键词：混沌神经网络压电陶瓷迟滞模型纳米定位系统

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金属橡胶恢复力的迟滞模型研究

中国机械工程 2014年第3期25卷 311-314,320页

作者：曹凤利白鸿柏任国全范红波军械工程学院石家庄050003

依据金属橡胶变形的主要特征,对金属丝螺旋卷的空间位形、接触模式进行了分析。提出了基于变长度曲梁的细观结构单元和接触作用模型,考虑摩擦接触点分布规律,建立了金属橡胶恢复力的迟滞模型,实现了金属橡胶在不同变形幅值下的加卸载恢... 详细信息

依据金属橡胶变形的主要特征,对金属丝螺旋卷的空间位形、接触模式进行了分析。提出了基于变长度曲梁的细观结构单元和接触作用模型,考虑摩擦接触点分布规律,建立了金属橡胶恢复力的迟滞模型,实现了金属橡胶在不同变形幅值下的加卸载恢复力的预测。通过不同相对密度的金属橡胶试件对所建模型进行了试验验证,发现理论计算结果和试验结果有较好的一致性。

关键词：金属橡胶迟滞模型曲梁阻尼材料

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压电微动平台的改进PI迟滞模型研究

压电与声光 2014年第1期36卷 69-71,75页

作者：方凡崔玉国梁冬泰李勇宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211

为了建立既有较高精度又有较快运算速度的压电微动平台迟滞模型,对传统PI迟滞模型进行了改进研究。由于压电微动平台初载曲线前半升程斜率变化较大,而后半升程斜率变化较小,因此,采用非等分域值方法建立了其PI迟滞模型,通过求取所建模... 详细信息

为了建立既有较高精度又有较快运算速度的压电微动平台迟滞模型,对传统PI迟滞模型进行了改进研究。由于压电微动平台初载曲线前半升程斜率变化较大,而后半升程斜率变化较小,因此,采用非等分域值方法建立了其PI迟滞模型,通过求取所建模型与实测初载曲线误差的最小二范数辨识出了模型的相应参数,实验验证了所建模型的有效性。实验结果表明,在20.7μm的平台最大位移范围内,模型的最大误差为0.71μm,平均误差为0.23μm。

关键词：压电微动平台迟滞模型 PI模型非等分阈值

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基于阈值优化的压电微动平台迟滞模型

压电与声光 2016年第3期38卷 437-440页

作者：王子宾崔玉国宋林方凡宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211

为减少PI迟滞模型的无效算子数,进而提高模型的运算速度,采用阈值优化法来改进PI迟滞模型。采用PI迟滞模型拟合被描述对象的实测曲线时,实测曲线在各阈值点处的斜率可用该点处迟滞算子的权重和来表达,该权重和越接近该点曲线的斜率,PI... 详细信息

为减少PI迟滞模型的无效算子数,进而提高模型的运算速度,采用阈值优化法来改进PI迟滞模型。采用PI迟滞模型拟合被描述对象的实测曲线时,实测曲线在各阈值点处的斜率可用该点处迟滞算子的权重和来表达,该权重和越接近该点曲线的斜率,PI迟滞模型的精度就越高。这样便可在保证模型精度满足要求并使其在各阈值点处相同的情况下,对模型的阈值进行优化,进而减少模型的算子数。根据测得的最大实测升程曲线,基于阈值优化法,建立了压电微动平台的迟滞模型。实验结果表明,所建模型算子数仅为7个,且不含无效算子;在0~15.94μm的位移范围内,所建模型的误差变化范围为0.23~0.40μm,即1.4%~2.5%。所建模型可较好地描述压电微动平台的迟滞非线性。

关键词：微动平台压电执行器迟滞模型阈值优化

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串联死区算子的压电微夹钳PI迟滞模型

压电与声光 2015年第4期37卷 650-654页

作者：郑军辉崔玉国蔡成波薛飞宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 浙江省零件轧制成型技术研究重点实验室浙江宁波315211

针对Prandtl-Ishlinskii（PI）模型要求被描述对象的初载曲线为凸函数,且模型与其逆模型都应关于算子中心对称的不足,通过引入死区算子对PI模型进行改进,以使其更好地描述具有非凸、非奇对称的压电陶瓷材料的迟滞特性。基于实测的压电... 详细信息

针对Prandtl-Ishlinskii（PI）模型要求被描述对象的初载曲线为凸函数,且模型与其逆模型都应关于算子中心对称的不足,通过引入死区算子对PI模型进行改进,以使其更好地描述具有非凸、非奇对称的压电陶瓷材料的迟滞特性。基于实测的压电微夹钳初载曲线,采用等分阈值方式,并通过使改进PI模型与实测初载曲线间的误差函数为最小,辨识出改进PI模型的参数,建立了压电微夹钳的迟滞模型。实验结果表明,在微夹钳15.2μm的最大位移范围内,模型误差的变化范围为-0.310～0.156μm,所建模型能很好地描述压电微夹钳的迟滞特性。

关键词：压电微夹钳迟滞模型 Prandtl-Ishlinskii(PI)模型死区算子

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钢丝绳隔振器的力学特性分析及迟滞模型研究

钢丝绳隔振器的力学特性分析及迟滞模型研究

作者：王冬雪沈阳工业大学

学位级别：硕士

舰船在海上作战时,必然会面临非接触爆炸引起的各种冲击破坏问题,这种高强度的冲击会对舰船及舰载设备造成极大的破坏,为保障舰船的安全及提高舰船的作战能力,有必要对舰船设备进行有效的振动与冲击隔离,所以作为在舰船上应用最广泛的... 详细信息

舰船在海上作战时,必然会面临非接触爆炸引起的各种冲击破坏问题,这种高强度的冲击会对舰船及舰载设备造成极大的破坏,为保障舰船的安全及提高舰船的作战能力,有必要对舰船设备进行有效的振动与冲击隔离,所以作为在舰船上应用最广泛的钢丝绳隔振器在振动和冲击下的力学特性的研究十分重要。以钢丝绳隔振器为研究对象,对钢丝绳隔振器的力学特性及其迟滞模型进行了研究。对单自由度隔振系统进行了动力学求解,并根据一个振动周期内隔振器消耗的能量相等的原则将库仑阻尼与结构阻尼进行了线性化等效,从而对比分析了不同阻尼下隔振器的响应情况,重点分析了线性阻尼与结构阻尼的幅频及相频特性的异同点;同时针对钢丝绳复杂的内部结构无法用理论计算及有限元软件进行模拟分析的特点,对蝶型及球型钢丝绳隔振器设计并开展了准静态、动态及冲击实验,实验探究了不同加载位移、钢丝绳隔振器结构参数、冲击脉冲及脉宽下钢丝绳隔振器的性能变化。由于钢丝绳隔振器内部的迟滞阻尼使其具有较强的非线性特性,致使其本构关系远比其他系统复杂得多,通过以钢丝绳隔振器的静态实验为基础,对钢丝绳隔振器的迟滞模型及参数识别进行了研究。针对迟滞模型中牛顿迭代法识别参数不收敛的问题提出了遗传算法参数识别法,结果表明:该方法能准确的识别出隔振器迟滞模型的各项参数,进而确定了钢丝绳隔振器的本构关系。通过将理论迟滞模型曲线与实验迟滞回线对比,发现二者误差较小,同时探究了不同迟滞模型参数对隔振器性能的影响。针对传统迟滞模型建模复杂,参数识别困难等缺点,以钢丝绳隔振器的动态及冲击实验为基础提出并建立了椭圆能量模型,经验证,该模型能够表征蝶型、球型及条型钢丝绳隔振器拉压方向下在振动及冲击环境中的耗能特性及迟滞特性,普适性较强,应用范围较广泛,同时简化了钢丝绳隔振器的迟滞模型,减少了待识别参数的数量,且理论模型曲线与实验迟滞回线面积相对误差较小,为后续研究钢丝绳隔振器的本构关系模型及力学性能奠定了基础,也为钢丝绳隔振器的设计及选型提供了理论依据。

关键词：钢丝绳隔振器力学特性迟滞模型遗传算法椭圆能量模型

Ti-6Al-4V钛板的超载迟滞效应及超载迟滞模型的评价

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航空材料 1981年第2期 27-34页

作者：顾明达张永奎颜鸣皋

本文针对Ti-6Al-4V钛板的超载试验,着重研究了不同超载比及不同裂纹长度下的超载迟滞特性,讨论了影向迟滞效应的一些主要因素。认为迟滞效应是循环载荷之间交互作用的结果,并提出了迟滞过程可以分为五个阶段的看法。通过对裂纹扩展形式... 详细信息

本文针对Ti-6Al-4V钛板的超载试验,着重研究了不同超载比及不同裂纹长度下的超载迟滞特性,讨论了影向迟滞效应的一些主要因素。认为迟滞效应是循环载荷之间交互作用的结果,并提出了迟滞过程可以分为五个阶段的看法。通过对裂纹扩展形式等因素的分析,认为本试验的疲劳裂纹扩展的超载过程,属于平面应变或以平面应变为主的混合型;在平面应变条件下,对于给定的Qol超载引起的迟滞循环数No,随着超载水平Kol的减小而增加。从应用观点出发,选择了Wheeler模型、Willenborg模型、Matsuoka模型和Maarse模型,从各模型对迟滞现象的解释能力、应用情况等方面作了较全面的比较和讨论。认为以闭合效应为基础的Matsuoka模型与实际情况符合较好;并发现各模型计算中所假定的迟滞影响区,均比实测的超载迟滞影响区要小得多。

关键词：裂纹扩展循环载荷交变载荷迟滞模型裂纹长度迟滞效应裂尖平面应变模型计算迟滞现象裂纹前缘钛板 Al

基于压电迟滞模型的非共振椭圆振动切削装置控制研究

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航空制造技术 2019年第11期62卷 66-72页

作者：栾博张臣霍建强甘晓明南京航空航天大学机电学院南京210016

根据所研制的一种典型结构的非共振椭圆振动切削(Elliptical Vibration Cutting,EVC)装置,考虑压电叠堆在非共振EVC装置表现出来的动态迟滞特点,对静态PI迟滞模型进行分段动态化权值处理,构建动态PI迟滞模型描述非共振EVC装置各轴向输... 详细信息

根据所研制的一种典型结构的非共振椭圆振动切削(Elliptical Vibration Cutting,EVC)装置,考虑压电叠堆在非共振EVC装置表现出来的动态迟滞特点,对静态PI迟滞模型进行分段动态化权值处理,构建动态PI迟滞模型描述非共振EVC装置各轴向输入电压与输出位移的关系。通过对迟滞模型的求逆建立非共振EVC装置的前馈控制器,为进一步提高控制系统的精度与稳定性,引入PID反馈环节,用前馈逆控制器加PID反馈的复合控制方法控制非共振EVC装置各轴向输出指定频率、幅值的正弦位移,进而使其合成的椭圆振动轨迹运动频率、轴长和倾角满足需求,实现对非共振EVC装置的控制。试验结果表明,非共振EVC装置在复合控制下能够在频率100Hz以下输出振幅、倾角可调,且运动误差低于3.5%的椭圆振动轨迹。

关键词：非共振椭圆振动切削装置迟滞模型椭圆轨迹运动控制复合控制