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分组激振旋转超声电机弹性振动分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2016年第11期49卷 1203-1208页

作者：王世宇王尧尧天津大学机械工程学院天津300072 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300072

为解决电机受传统时空相位限制的这一难题,针对超声电机的激振问题,采用能量方法建立了定子弹性动力学模型.应用解析方法研究了压电片的分组对称拓扑对弹性振动特性的影响,揭示了拓扑结构与行波及驻波之间的映射关系,得到了产生行波的... 详细信息

为解决电机受传统时空相位限制的这一难题,针对超声电机的激振问题,采用能量方法建立了定子弹性动力学模型.应用解析方法研究了压电片的分组对称拓扑对弹性振动特性的影响,揭示了拓扑结构与行波及驻波之间的映射关系,得到了产生行波的一般条件.结果表明:采用满足该映射关系的工作波数、压电片个数及其分组可生成期望的波动响应;该映射关系提供了保证振幅最大的压电片最优分组方式.研究结果有利于优化激振方式,提高超声定子的激振效率.

关键词：超声电机分组对称激振方式

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相邻档距作用下覆冰导线舞动的复杂运动响应

工程力学 2016年第5期33卷 249-256页

作者：霍冰刘习军张素侠天津大学机械工程学院天津300072 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300072

考虑相邻档距振动时所产生动张力对覆冰导线舞动的影响,综合几何非线性和气动载荷之非线性因素,基于Hamilton原理建立了附带边界条件的面内与轴向耦合的两自由度非线性动力学模型。忽略轴向运动的影响对系统进行简化并借助Galerkin法得... 详细信息

考虑相邻档距振动时所产生动张力对覆冰导线舞动的影响,综合几何非线性和气动载荷之非线性因素,基于Hamilton原理建立了附带边界条件的面内与轴向耦合的两自由度非线性动力学模型。忽略轴向运动的影响对系统进行简化并借助Galerkin法得到轴向激励下系统的常微分运动方程。通过计算相邻档距运动时产生的动张力确定轴向激励大小的基本范围,进而利用数值模拟考察了轴向激励频率和幅值对系统稳定性的影响。研究发现当轴向激励频率接近该跨导线的固有频率时,系统表现出倍周期、概周期和混沌等丰富的运动模式和动力学现象;并借助与单跨覆冰导线的数值模拟对比,表明相邻档距运动不仅导致该跨舞动幅值明显增大、临界风速下降、增大阻尼失效,且严重影响舞动的稳定性,为工程应用提供一定的理论支撑。

关键词：覆冰导线舞动非线性分岔混沌

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基于小波分析的简支梁桥损伤识别

振动．测试与诊断 2015年第5期35卷 866-872,990页

作者：刘习军相林杰张素侠天津大学机械工程学院天津300072 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300072

提出了基于小波子带信号能量曲率变化的损伤识别方法。分别对完好和损伤状态下结构的振动响应进行二进离散小波变换,通过信号子带分解与重构将响应分解到不同频带,使叠加的模态响应分离。定义了信号相对能量曲率差损伤指标,利用该指标... 详细信息

提出了基于小波子带信号能量曲率变化的损伤识别方法。分别对完好和损伤状态下结构的振动响应进行二进离散小波变换,通过信号子带分解与重构将响应分解到不同频带,使叠加的模态响应分离。定义了信号相对能量曲率差损伤指标,利用该指标对结构的损伤进行识别定位。应用此方法对一简支梁桥进行损伤数值分析,结果表明:二进离散小波变换可以对结构振动响应中叠加的多阶模态信息进行有效分离;信号相对能量曲率差指标可以对损伤进行有效识别,且不受激励位置及荷载大小影响。最后通过模型实验验证了该方法的正确性及可行性。

关键词：简支梁桥损伤识别小波变换能量曲率

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三维运动水线斜拉索风雨激振影响因素探究

工程力学 2012年第12期29卷 241-247页

作者：张二辉刘习军张素侠天津大学机械工程学院天津300072 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300072

风雨激振是斜拉索发生大幅振动的情况中较为典型的现象。水线运动规律及其受力情况的分析是建立风雨激振理论模型的难点之一。该文分别采用假定水线按正弦规律运动和进行受力分析建立水线运动方程两种模型与建立的拉索三维连续体模型进... 详细信息

风雨激振是斜拉索发生大幅振动的情况中较为典型的现象。水线运动规律及其受力情况的分析是建立风雨激振理论模型的难点之一。该文分别采用假定水线按正弦规律运动和进行受力分析建立水线运动方程两种模型与建立的拉索三维连续体模型进行联立,采用数值方法进行对比研究,得到了拉索和水线的运动规律,验证了二阶振动模态的影响可忽略的假设的合理性,讨论了水线振动幅度对拉索振幅的影响,发现拉索的振动幅值与水线的振动幅值正相关,考察了水线振动频率与相关参数(单位长度水线质量、风速等)的关系,研究了水线与拉索的振动相位关系,得到了较为合理的风雨激振现象的机理解释。

关键词：风雨激振三维斜拉索运动水线振动模态受力分析

双稳态压电悬臂梁发电系统的动力学建模及分析

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物理学报 2012年第21期61卷 95-106页

作者：孙舒曹树谦天津大学机械工程学院天津300072 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300072

针对双稳态压电悬臂梁发电系统进行了动力学建模与分析.首先建立了能引发系统双稳态现象的磁力模型,给出了两磁铁之间磁力的数学表达式;其次建立了压电悬臂梁发电系统的集中参数模型,得到了系统发生双稳态现象时磁铁之间的距离范围;通... 详细信息

针对双稳态压电悬臂梁发电系统进行了动力学建模与分析.首先建立了能引发系统双稳态现象的磁力模型,给出了两磁铁之间磁力的数学表达式;其次建立了压电悬臂梁发电系统的集中参数模型,得到了系统发生双稳态现象时磁铁之间的距离范围;通过数值计算分析了系统的响应特性,发现双稳态运动大大提高了系统的频率响应范围,并且系统在低激励频率和低激励幅值下能发生大幅运动,而激励幅值越大,系统具有越高的能量逃离势阱产生大幅运动;最后通过实验对数值计算结果进行了验证.研究结果为双稳态压电悬臂梁发电系统的设计与应用提供了理论依据.

关键词：双稳态悬臂梁压电发电大幅运动混沌运动

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锥齿行星齿轮传动模态特性分析

振动工程学报 2011年第4期24卷 376-384页

作者：王世宇王建曹树谦张策刘建平朱雷威天津大学机械工程学院天津300072 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300072

根据相对质心的动量矩定理,建立了锥齿行星齿轮传动的多维动力学模型,采用归纳方法研究了模态特性。结果表明:该传动系统的模态可归结为4种典型振动模式,即:轴向平移-扭转、径向平移-扭摆、行星轮及轴向平移振动模式。在轴向平移-扭转... 详细信息

根据相对质心的动量矩定理,建立了锥齿行星齿轮传动的多维动力学模型,采用归纳方法研究了模态特性。结果表明:该传动系统的模态可归结为4种典型振动模式,即:轴向平移-扭转、径向平移-扭摆、行星轮及轴向平移振动模式。在轴向平移-扭转振动模式下,中心构件呈现沿轴线方向的平移振动及绕该轴的扭转振动;在径向平移-扭摆振动模式下,中心构件呈现沿径向的平移振动及绕该方向的扭摆振动;在行星轮振动模式下,中心构件均不振动,仅行星轮在振动;在轴向平移振动模式下,中心构件仅呈现沿轴线方向的平移振动,其他方向不存在振动。与上述4种典型振动模式对应的固有频率的重数分别为1,2,N-3及N-2。该研究为锥齿行星传动的动态特性优化奠定了理论基础。

关键词：锥齿行星齿轮传动自由振动振动模式

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四分裂导线上风荷载变化规律研究

工程力学 2013年第6期30卷 321-326页

作者：张素侠刘习军李伟天津大学机械工程学院力学系天津300072 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300072

该文采用数值方法,对四分裂导线上风荷载进行了计算,分析了导线相对位置、风速、风向角和直径等因素对导向上的升力系数和拖曳阻力系数的影响。结果表明,当导线上下运动时,导线上的升力和阻力系数呈对称分布,距离越远,阻力系数越大,升... 详细信息

该文采用数值方法,对四分裂导线上风荷载进行了计算,分析了导线相对位置、风速、风向角和直径等因素对导向上的升力系数和拖曳阻力系数的影响。结果表明,当导线上下运动时,导线上的升力和阻力系数呈对称分布,距离越远,阻力系数越大,升力系数越小;导线水平距离变化时,水平距离增大,升力系数减小;当导线发生转动,转角为30°时,升力系数和阻力系数存在一个最小值;随着直径和风速的增大,导线的升力和阻力系数均增大。最后将计算结果与实验结果对比,验证了该文计算结果的可靠性。该研究结果可以为工程应用提供理论参考。

关键词：分裂导线风荷载导线参数数值模拟舞动

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整圈自带冠叶盘系统斜碰撞振动局部化研究

航空动力学报 2014年第12期29卷 2914-2923页

作者：董明晶丁千天津大学机械工程学院力学系天津300072 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300072

为研究整圈自带冠叶盘系统斜碰撞振动局部化问题,建立了整圈自带冠叶盘系统斜碰撞振动的集中参数模型动力学方程,计算不同耦合刚度下的各阶固有频率.分析了存在冠间间隙失谐情况下,叶片的各阶次振动响应特性和碰摩力,以及叶片刚度失谐... 详细信息

为研究整圈自带冠叶盘系统斜碰撞振动局部化问题,建立了整圈自带冠叶盘系统斜碰撞振动的集中参数模型动力学方程,计算不同耦合刚度下的各阶固有频率.分析了存在冠间间隙失谐情况下,叶片的各阶次振动响应特性和碰摩力,以及叶片刚度失谐情况下,不同耦合刚度叶盘系统的斜碰撞/无斜碰撞振动局部化因子.对比分析了叶片刚度、冠间间隙分别存在随机失谐时,不同耦合刚度叶盘系统的斜碰撞振动局部化因子.研究发现:在出现斜碰撞和轮盘共振情况下,即使是谐调叶盘系统也会出现振动局部化现象.而在各阶共振情况下,失谐叶盘系统都会出现振动局部化现象.计算表明:碰摩力与振动局部化的产生有直接关系,斜碰撞使叶片对失谐的敏感程度更大.另外,弱耦合叶盘系统比强耦合叶盘系统的振动局部化因子相对更大,叶片振动对于叶片刚度失谐比对冠间间隙失谐的敏感程度更大.

关键词：自带冠叶盘斜碰撞失谐振动局部化耦合刚度

基于光纤布拉格光栅传感器的光电复合缆绳应变测量

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中国激光 2020年第10期47卷 262-269页

作者：陶冶张素侠天津大学机械工程学院力学系天津300354 天津市非线性动力学与混沌控制重点实验室天津300354

光电复合缆绳是系留无人机的生命线,可以起到电力传输和信号传输的作用。当缆绳内部张力过大时,内部光纤会出现断裂情况,为了掌握缆绳内部的张力分布,需对缆绳的应变进行测量。使用光纤布拉格光栅传感器测量复合缆绳的轴向应变时发现,... 详细信息

光电复合缆绳是系留无人机的生命线,可以起到电力传输和信号传输的作用。当缆绳内部张力过大时,内部光纤会出现断裂情况,为了掌握缆绳内部的张力分布,需对缆绳的应变进行测量。使用光纤布拉格光栅传感器测量复合缆绳的轴向应变时发现,细长复合缆绳的大幅快速运动容易引起缆绳的局部弯曲,导致反射谱的反射峰出现分裂现象。基于材料力学理论分析了复合缆绳弯曲时反射峰发生分裂的原因,通过实验对理论分析结果进行了验证,并提出了一种改进的测量方法,避免了粘胶和缆绳内部剪力对测量结果的影响,有效提高了轴向应变测量的准确性。

关键词：传感器光纤传感器双折射光纤布拉格光栅复合缆绳