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用渐近变分法对复合材料层合板简化数值建模及仿真

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重庆大学学报（自然科学版） 2011年第2期34卷 130-135页

作者：钟轶峰余文斌重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 美国犹他州立大学机械与航空工程系美国843224130

为有效分析三维复合材料层合板非线性、单向耦合弹性问题,基于渐近变分方法构建单斜对称的复合材料层合板的简化模型。推导了基于旋转张量分解概念的复合材料层合板能量表达式;利用渐近变分法将三维层合板严格拆分为二维板分析和沿法线... 详细信息

为有效分析三维复合材料层合板非线性、单向耦合弹性问题,基于渐近变分方法构建单斜对称的复合材料层合板的简化模型。推导了基于旋转张量分解概念的复合材料层合板能量表达式;利用渐近变分法将三维层合板严格拆分为二维板分析和沿法线方向的一维非线性分析;进行了降维后近似能量推导及reissner形式转换;提供了三维场重构关系以得到沿厚度方向的准确应力分布。通过对一具有四层复合层合板的柱形弯曲算例表明:基于该理论和重构过程开发的渐近变分程序VAPAS重构生成的三维应力场精确性较古典层合理论更好,与三维有限元精确解相一致。

关键词：渐近变分法层合板三维重构 reissner模型

反对称角铺设复合材料层合板热后屈曲和模态跃迁分析

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振动与冲击 2011年第8期30卷 169-174页

作者：钟轶峰余文斌重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400045 犹他州立大学机械与航空工程系美国843224130

为有效分析反对称角铺设复合材料层压板热后屈曲性能,由渐近修正几何非线性理论推导双耦合四阶偏微分方程(即协调方程和动态控制方程),通过双Fourier级数将耦合非线性控制偏微分方程转换为系列非线性常微分方程,从而获得相对简单的求解... 详细信息

为有效分析反对称角铺设复合材料层压板热后屈曲性能,由渐近修正几何非线性理论推导双耦合四阶偏微分方程(即协调方程和动态控制方程),通过双Fourier级数将耦合非线性控制偏微分方程转换为系列非线性常微分方程,从而获得相对简单的求解方法。使用广义Galerkin方法求解与角交铺设复合层合板相关的边界值问题,研究了模态跃迁前后不同复杂程度的后屈曲模式。通过四边简支、面内不可移边界下复合层合板的数值计算表明:该解析法与有限元方法在主后屈曲区域的计算结果有很好的吻合性;有限元方法在解靠近二次分岔点时失去收敛性,而解析法仍具有深入探索后屈曲区域和准确捕捉模态跃迁现象的能力。

关键词：复合材料力学层合板热后屈曲模态跃迁

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基于变分渐近法的功能梯度板高保真简化模型

工程力学 2012年第10期29卷 211-217页

作者：钟轶峰余文斌重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400045 犹他州立大学机械与航空工程系美国843222140

为有效分析非均质功能梯度板在载荷下的力学性能,基于变分渐近方法(VAM)建立高保真简化模型。根据Hamilton扩展原则建立功能梯度板的三维能量方程;利用板固有小参数将三维能量渐近扩展为系列二维近似能量方程,从而将三维各向异性弹性问... 详细信息

为有效分析非均质功能梯度板在载荷下的力学性能,基于变分渐近方法(VAM)建立高保真简化模型。根据Hamilton扩展原则建立功能梯度板的三维能量方程;利用板固有小参数将三维能量渐近扩展为系列二维近似能量方程,从而将三维各向异性弹性问题简化为沿板厚向的一维分析和二维板分析;提供重构关系以准确预测沿厚度方向的三维场分布。通过SiC-Al功能梯度板的柱形弯曲算例验证:基于该理论和模型重构的位移和应力分量与三维精确解相一致;在应变很小时,可考虑任意大位移和全局旋转,并可准确捕捉板所有的几何非线性。

关键词：复合材料力学简化模型变分渐近法三维应力重构功能梯度板

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受迫简谐响应分析中的特征值问题（英文）

计算力学学报 2016年第4期33卷 549-555页

作者：王波平德克萨斯州立大学阿灵顿分校机械与航空工程系美国德克萨斯76019

无阻尼结构的受迫振动的共振频率与自由振动的特征值直接相关。在频域响应谱中,共振频率对应于响应峰值位置。指出频谱中的低谷(相对最小值)对应的频率也可用特征值问题求解。当最小值为0时,对应的频率是著名的反共振频率。另一种可能是... 详细信息

无阻尼结构的受迫振动的共振频率与自由振动的特征值直接相关。在频域响应谱中,共振频率对应于响应峰值位置。指出频谱中的低谷(相对最小值)对应的频率也可用特征值问题求解。当最小值为0时,对应的频率是著名的反共振频率。另一种可能是,处于两个共振频率之间存在非零的最小响应,对应的频率称为最小响应频率。基于特征值问题的列式,反共振频率或最小响应频率的灵敏度分析可以直接通过已有的特征值灵敏度分析方法求解。给出了详细的数学推导并通过数值算例验证。

关键词：共振反共振最小化频域响应灵敏度分析

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基于迭代学习控制的材料黏弹性纳米测量

纳米技术与精密工程 2012年第2期10卷 154-159页

作者：谢平张磊刘坤邹清泽燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 美国新泽西州立大学机械与航空工程系新泽西州08554

原子力显微镜(AFM)是进行纳米材料力学特性(如材料黏弹性)测量的重要工具.压电陶瓷驱动器作为AFM的核心部件,由于其迟滞和蠕变特性的影响,致使在材料黏弹性纳米测量过程中,不仅测量速度慢,而且测量误差较大.为了解决以上问题,提出一种... 详细信息

原子力显微镜(AFM)是进行纳米材料力学特性(如材料黏弹性)测量的重要工具.压电陶瓷驱动器作为AFM的核心部件,由于其迟滞和蠕变特性的影响,致使在材料黏弹性纳米测量过程中,不仅测量速度慢,而且测量误差较大.为了解决以上问题,提出一种基于逆的迭代学习控制方法.通过在频域内学习系统的动态特性,补偿AFM的z轴动态误差,从而实现AFM系统的快速准确定位.该方法不仅避免了复杂的AFM系统建模过程,而且提高了系统输出对期望输入的跟踪精度.用美国DI公司的纳米原位测量仪对聚二甲基硅氧烷(PDMS)的纳米黏弹性进行了测量,验证了算法的适用性和有效性.

关键词：原子力显微镜(AFM) 迭代学习控制动态特性补偿材料黏弹性

分布式驱动电动汽车的平方根容积卡尔曼滤波状态观测

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东南大学学报（自然科学版） 2016年第5期46卷 992-996页

作者：金贤建殷国栋陈南陈建松张宁东南大学机械工程学院南京211189 俄亥俄州立大学机械与航空系美国哥伦布43210

针对车辆动力学系统状态估计的非线性问题,引入非线性动态Dugoff轮胎模型来构建包括纵向、侧向、横摆和侧倾等8自由度的非线性车辆动力学状态估计系统.在融合车载多传感器信息的基础上设计了车辆动力学的平方根容积卡尔曼非线性滤波状... 详细信息

针对车辆动力学系统状态估计的非线性问题,引入非线性动态Dugoff轮胎模型来构建包括纵向、侧向、横摆和侧倾等8自由度的非线性车辆动力学状态估计系统.在融合车载多传感器信息的基础上设计了车辆动力学的平方根容积卡尔曼非线性滤波状态观测器,对质心侧偏角、轮胎侧向力等关键状态进行观测.在Matlab/Simulink环境中搭建了Simulink-Carsim分布式驱动电动汽车系统状态估计联合仿真平台,采用双移线工况对观测器的可行性和有效性进行仿真验证.结果表明:传统的扩展式卡尔曼滤波状态观测器在车辆经历高侧向加速度过程中的观测值大幅偏离车辆运行状态的真实值,而设计的平方根容积卡尔曼非线性滤波状态观测器在整个双移线仿真工况下观测结果平稳,能实时反映车辆动力学系统的真实非线性运行状态,具有更小的观测误差和更高的观测精度.

关键词：电动汽车状态观测平方根容积卡尔曼滤波车辆动力学

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复合材料层合壳体热弹耦合简化模型

土木建筑与环境工程 2012年第4期34卷 53-58页

作者：钟轶峰陈磊余文斌张亮亮重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 美国犹他州立大学机械与航空航天工程系洛根84322

为有效分析复合材料层合壳体单向耦合的热弹性问题,基于变分渐近方法(VAM)建立热弹性简化壳体模型。根据Hamilton扩展原理建立层合壳体三维能量方程,并利用壳体固有小参数将三维能量渐近扩展为系列二维近似能量方程。将近似能量转换为... 详细信息

为有效分析复合材料层合壳体单向耦合的热弹性问题,基于变分渐近方法(VAM)建立热弹性简化壳体模型。根据Hamilton扩展原理建立层合壳体三维能量方程,并利用壳体固有小参数将三维能量渐近扩展为系列二维近似能量方程。将近似能量转换为工程常用的Reissner-Mindlin形式,并推导三维场重构关系以准确重构沿厚向的三维场分布。通过热/力环境下4层复合材料层合壳体的柱形弯曲算例验证:该理论建模速度快(等效单层板模型,相比三维有限元法可减少2～3阶计算量);具有很好的非线性逼近能力(收敛于精确解)。

关键词：复合材料力学简化模型变分渐近法三维应力重构复合材料层合壳

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纳米黏弹性测量中谐振抑制方法研究

计量学报 2015年第5期36卷 473-476页

作者：杜义浩谢平张磊邹清泽燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 美国新泽西州立大学机械与航空工程系 NewBrunswickNJ08854

针对压痕测量软材料中悬臂梁谐振导致测量数据存在较大误差的问题，提出一种在宽带纳米黏弹性测量中抑制悬臂梁谐振的方法。基于z轴动态特性设计一种陷波器类型的前置滤波器，并对输入驱动电压进行滤波；设计基于最小均方误差准则（LMS... 详细信息

针对压痕测量软材料中悬臂梁谐振导致测量数据存在较大误差的问题，提出一种在宽带纳米黏弹性测量中抑制悬臂梁谐振的方法。基于z轴动态特性设计一种陷波器类型的前置滤波器，并对输入驱动电压进行滤波；设计基于最小均方误差准则（LMS）的自适应滤波器，参考赫兹接触模型对软材料的复蠕变量进行滤波，进而在输入环节和测量环节消除谐振影响。通过二甲基硅氧烷（PDMS）样本的黏弹性测量实验，验证悬臂梁谐振抑制方法的有效性。

关键词：计量学黏弹性测量谐振抑制前置滤波器自适应滤波器

面向步行康复训练的质量虚拟去除主动人体重力支撑系统

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南京航空航天大学学报 2011年第1期43卷 120-126页

作者：乔兵马欧南京航空航天大学航天学院南京210016 新墨西哥州立大学机械与宇航工程系美国nm88003

研究了一种能够有效降低病人行走动态载荷的质量虚拟去除主动人体重力支撑(Body weight support,BWS)系统。该主动BWS系统能够根据人体的加速度反馈实时调节悬挂绳索中的张力,以达到同时平衡作用在病人身体上的重力和惯性力。为了验证... 详细信息

研究了一种能够有效降低病人行走动态载荷的质量虚拟去除主动人体重力支撑(Body weight support,BWS)系统。该主动BWS系统能够根据人体的加速度反馈实时调节悬挂绳索中的张力,以达到同时平衡作用在病人身体上的重力和惯性力。为了验证该主动BWS的技术可行性,设计了一个简化的实验装置,利用偏心轮带动滑块作上下运动来模拟人体在垂直方向的步态,悬挂滑块的绳索中的张力根据滑块的加速度反馈进行调节,滑块与偏心轮之间的接触力代表动态行走载荷。实验结果表明,质量虚拟去除主动BWS系统能够有效降低病人在步行康复跑步机上行走的重力载荷和惯性载荷,从而使病人在跑步机上进行训练时获得好像失去了部分身体质量的动力学感受。

关键词：人体重力支撑主动BWS 被动BWS 步行康复训练跑步机