基于整星模型的非線性能量匯在隨機(jī)激勵(lì)下振動(dòng)抑制與能量采集一體化研究
發(fā)布時(shí)間:2021-12-12 09:50
非線性能量匯作為一種典型的被動(dòng)吸振裝置,其在簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下有著良好的振動(dòng)抑制性能,再加上其有著附加質(zhì)量小、魯棒性好以及振動(dòng)抑制的頻帶寬等優(yōu)勢(shì)。因此,其在航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而,隨著航天技術(shù)的發(fā)展,復(fù)雜多變的航天環(huán)境以及豐富的動(dòng)力學(xué)載荷已經(jīng)成了限制航天器隔振、吸振技術(shù)發(fā)展的主要障礙。因此,本文聚焦非線性能量匯在整星隔振技術(shù)中的應(yīng)用和能量采集一體化的研究,深入研究了其在高斯白噪聲以及高斯白噪聲與簡(jiǎn)諧激勵(lì)聯(lián)合作用下的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為,并提出了力傳遞率轉(zhuǎn)移概率密度和主振子能量吸收率轉(zhuǎn)移概率密度兩個(gè)新的評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)其振動(dòng)抑制的性能。首次將非線性能量匯耦合超磁致伸縮材料一體化系統(tǒng)應(yīng)用于隨機(jī)動(dòng)力學(xué)環(huán)境中,并對(duì)其振動(dòng)抑制的機(jī)理和能量采集的效率進(jìn)行了深入的研究。具體的研究?jī)?nèi)容如下第一章闡述了研究的背景和意義。分別從國(guó)內(nèi)和國(guó)外兩個(gè)方面介紹了整星隔振技術(shù)、非線性能量匯以及能量采集的研究現(xiàn)狀。最后,根據(jù)當(dāng)前研究工作中的不足闡述了本文的研究?jī)?nèi)容以及創(chuàng)新之處。第二章研究了高斯白噪聲激勵(lì)下,帶非線性能量匯的線性系統(tǒng)的振動(dòng)抑制。首先,建立了該模型,其中線性結(jié)構(gòu)部分簡(jiǎn)化為單自由度系統(tǒng)。然后,利用廣義諧和函數(shù)法...
【文章來(lái)源】:上海大學(xué)上海市 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:96 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
八作動(dòng)器隔振平臺(tái)[12]
上海大學(xué)碩士學(xué)位論文4明顯的動(dòng)態(tài)特性的變化。哈爾濱工業(yè)大學(xué)李明明[27]等針對(duì)大型的試驗(yàn)衛(wèi)星,設(shè)計(jì)了一種基于壓電堆和粘彈性材料的新型的整星圓盒隔振器,研究表明,該隔振器對(duì)低頻的振動(dòng)分量有顯著的振動(dòng)抑制效果。張振[28]等將形狀記憶合金作為隔振元件又設(shè)計(jì)了一種新的混合隔振系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該隔振器的高頻隔振效果明顯。張群[29]等研究了磁流變阻尼器串聯(lián)式的整星隔振平臺(tái)和粘滯阻尼器并聯(lián)式的隔振平臺(tái),研究發(fā)現(xiàn),串聯(lián)式三個(gè)方向的減振效果都很明顯,但會(huì)改變系統(tǒng)固有頻率;并聯(lián)式只在一個(gè)方向效果明顯,其余兩個(gè)方向效果不好。國(guó)內(nèi)外多種新型整星隔振技術(shù)的相繼出現(xiàn),確實(shí)解決了以往整星隔振技術(shù)中的難題,例如,解決了整星隔振主被動(dòng)控制反饋不及時(shí)的問(wèn)題,解決了在整星技術(shù)中,當(dāng)結(jié)構(gòu)經(jīng)受多變、多向的動(dòng)力學(xué)環(huán)境時(shí)的自適應(yīng)問(wèn)題,解決了針對(duì)大型柔性結(jié)構(gòu)的大尺度隔振問(wèn)題。但是,在整星被動(dòng)隔振技術(shù)中,一直沒(méi)能有一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在不改變結(jié)構(gòu)固有頻率下,實(shí)現(xiàn)寬頻隔振的非線性隔振器。非線性能量匯的出現(xiàn)為解決這一難題提供了可能。圖1.1八作動(dòng)器隔振平臺(tái)[12]圖1.2整星圓盒隔振器[27]
上海大學(xué)碩士學(xué)位論文9用作發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。Saber[98]等利用應(yīng)變能開(kāi)發(fā)了一種超磁致伸縮能量采集器,研究結(jié)果表明,在基礎(chǔ)激勵(lì)下的輸出功率可以達(dá)到9.4mW。Seuaciuc-Osório[99]等繼續(xù)研究了超磁致伸縮材料的磁偏置條件對(duì)能量采集效率的影響,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在有效地磁偏置范圍內(nèi),采集的功率隨著磁偏置的增大而增大,預(yù)應(yīng)力則隨著磁偏置的增大而減校1.4本文的主要研究?jī)?nèi)容本文主要圍繞帶非線性能量匯的線性系統(tǒng)進(jìn)行展開(kāi),研究了該系統(tǒng)處于高斯白噪聲隨機(jī)激勵(lì)、高斯白噪聲與簡(jiǎn)諧激勵(lì)聯(lián)合作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)和振動(dòng)抑制。通過(guò)主振子和非線性能量匯振子的位移和速度轉(zhuǎn)移概率密度,力傳遞率轉(zhuǎn)移概率密度以及主振子能量吸收率轉(zhuǎn)移概率密度對(duì)系統(tǒng)的振動(dòng)抑制做出了評(píng)價(jià)。本文還研究了非線性能量匯耦合超磁致伸縮材料一體化系統(tǒng)在高斯白噪聲隨機(jī)激勵(lì)下的振動(dòng)抑制和能量采集。本文在最后還利用ABAQUS有限元軟件對(duì)帶非線性能量匯的整星系統(tǒng)進(jìn)行了限元仿真并驗(yàn)證高斯白噪聲隨機(jī)激勵(lì)下的非線性能量匯可以有效抑制衛(wèi)星的縱向振動(dòng)。論文的組織結(jié)構(gòu)如圖1.1所示圖1.3論文組織結(jié)構(gòu)圖論文的具體研究?jī)?nèi)容可以分為以下幾個(gè)方面(1)高斯白噪聲隨機(jī)激勵(lì)下帶非線性能量匯的線性系統(tǒng)針對(duì)帶非線性能量匯的線性系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究,首先利用牛頓第二定律建
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]星箭界面整星隔振設(shè)計(jì)及減振效果驗(yàn)證[J]. 張群,邢建偉,畢京丹,潘忠文,衛(wèi)國(guó). 航天器環(huán)境工程. 2019(05)
[2]Complex dynamics of a harmonically excited structure coupled with a nonlinear energy sink[J]. Jian Zang,Li-Qun Chen. Acta Mechanica Sinica. 2017(04)
[3]基于非線性輸出頻響函數(shù)的NES動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)[J]. 楊凱,張業(yè)偉,丁虎,李響,陳立群. 振動(dòng)與沖擊. 2016(21)
[4]基于形狀記憶合金的衛(wèi)星整體振動(dòng)抑制實(shí)驗(yàn)[J]. 張振,方勃,張業(yè)偉,段楠. 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[5]崢嶸50載——航天發(fā)展史紀(jì)實(shí)及現(xiàn)狀分析[J]. 王凡. 科教導(dǎo)刊(中旬刊). 2015(06)
[6]基于壓電堆和粘彈性材料的新型整星混合隔振系統(tǒng)[J]. 李明明,方勃,黃文虎. 振動(dòng)與沖擊. 2012(16)
[7]非線性耦合振子間產(chǎn)生靶能量傳遞的初始條件[J]. 張也弛,孔憲仁. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(07)
[8]航天器動(dòng)力學(xué)與控制的研究進(jìn)展與展望[J]. 黃文虎,曹登慶,韓增堯. 力學(xué)進(jìn)展. 2012(04)
[9]非線性耦合振子間的靶能量傳遞研究:保守系統(tǒng)中的完全能量傳遞[J]. 張也弛,孔憲仁,張紅亮. 振動(dòng)與沖擊. 2012(01)
[10]兩自由度非線性吸振器在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的振動(dòng)抑制[J]. 孔憲仁,張也弛. 航空學(xué)報(bào). 2012(06)
博士論文
[1]衛(wèi)星夾層結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[D]. 張鐵亮.南京航空航天大學(xué) 2012
[2]基于磁流變阻尼器的整星半主動(dòng)隔振技術(shù)研究[D]. 涂奉臣.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3536455
【文章來(lái)源】:上海大學(xué)上海市 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:96 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
八作動(dòng)器隔振平臺(tái)[12]
上海大學(xué)碩士學(xué)位論文4明顯的動(dòng)態(tài)特性的變化。哈爾濱工業(yè)大學(xué)李明明[27]等針對(duì)大型的試驗(yàn)衛(wèi)星,設(shè)計(jì)了一種基于壓電堆和粘彈性材料的新型的整星圓盒隔振器,研究表明,該隔振器對(duì)低頻的振動(dòng)分量有顯著的振動(dòng)抑制效果。張振[28]等將形狀記憶合金作為隔振元件又設(shè)計(jì)了一種新的混合隔振系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該隔振器的高頻隔振效果明顯。張群[29]等研究了磁流變阻尼器串聯(lián)式的整星隔振平臺(tái)和粘滯阻尼器并聯(lián)式的隔振平臺(tái),研究發(fā)現(xiàn),串聯(lián)式三個(gè)方向的減振效果都很明顯,但會(huì)改變系統(tǒng)固有頻率;并聯(lián)式只在一個(gè)方向效果明顯,其余兩個(gè)方向效果不好。國(guó)內(nèi)外多種新型整星隔振技術(shù)的相繼出現(xiàn),確實(shí)解決了以往整星隔振技術(shù)中的難題,例如,解決了整星隔振主被動(dòng)控制反饋不及時(shí)的問(wèn)題,解決了在整星技術(shù)中,當(dāng)結(jié)構(gòu)經(jīng)受多變、多向的動(dòng)力學(xué)環(huán)境時(shí)的自適應(yīng)問(wèn)題,解決了針對(duì)大型柔性結(jié)構(gòu)的大尺度隔振問(wèn)題。但是,在整星被動(dòng)隔振技術(shù)中,一直沒(méi)能有一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在不改變結(jié)構(gòu)固有頻率下,實(shí)現(xiàn)寬頻隔振的非線性隔振器。非線性能量匯的出現(xiàn)為解決這一難題提供了可能。圖1.1八作動(dòng)器隔振平臺(tái)[12]圖1.2整星圓盒隔振器[27]
上海大學(xué)碩士學(xué)位論文9用作發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。Saber[98]等利用應(yīng)變能開(kāi)發(fā)了一種超磁致伸縮能量采集器,研究結(jié)果表明,在基礎(chǔ)激勵(lì)下的輸出功率可以達(dá)到9.4mW。Seuaciuc-Osório[99]等繼續(xù)研究了超磁致伸縮材料的磁偏置條件對(duì)能量采集效率的影響,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在有效地磁偏置范圍內(nèi),采集的功率隨著磁偏置的增大而增大,預(yù)應(yīng)力則隨著磁偏置的增大而減校1.4本文的主要研究?jī)?nèi)容本文主要圍繞帶非線性能量匯的線性系統(tǒng)進(jìn)行展開(kāi),研究了該系統(tǒng)處于高斯白噪聲隨機(jī)激勵(lì)、高斯白噪聲與簡(jiǎn)諧激勵(lì)聯(lián)合作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)和振動(dòng)抑制。通過(guò)主振子和非線性能量匯振子的位移和速度轉(zhuǎn)移概率密度,力傳遞率轉(zhuǎn)移概率密度以及主振子能量吸收率轉(zhuǎn)移概率密度對(duì)系統(tǒng)的振動(dòng)抑制做出了評(píng)價(jià)。本文還研究了非線性能量匯耦合超磁致伸縮材料一體化系統(tǒng)在高斯白噪聲隨機(jī)激勵(lì)下的振動(dòng)抑制和能量采集。本文在最后還利用ABAQUS有限元軟件對(duì)帶非線性能量匯的整星系統(tǒng)進(jìn)行了限元仿真并驗(yàn)證高斯白噪聲隨機(jī)激勵(lì)下的非線性能量匯可以有效抑制衛(wèi)星的縱向振動(dòng)。論文的組織結(jié)構(gòu)如圖1.1所示圖1.3論文組織結(jié)構(gòu)圖論文的具體研究?jī)?nèi)容可以分為以下幾個(gè)方面(1)高斯白噪聲隨機(jī)激勵(lì)下帶非線性能量匯的線性系統(tǒng)針對(duì)帶非線性能量匯的線性系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究,首先利用牛頓第二定律建
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]星箭界面整星隔振設(shè)計(jì)及減振效果驗(yàn)證[J]. 張群,邢建偉,畢京丹,潘忠文,衛(wèi)國(guó). 航天器環(huán)境工程. 2019(05)
[2]Complex dynamics of a harmonically excited structure coupled with a nonlinear energy sink[J]. Jian Zang,Li-Qun Chen. Acta Mechanica Sinica. 2017(04)
[3]基于非線性輸出頻響函數(shù)的NES動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)[J]. 楊凱,張業(yè)偉,丁虎,李響,陳立群. 振動(dòng)與沖擊. 2016(21)
[4]基于形狀記憶合金的衛(wèi)星整體振動(dòng)抑制實(shí)驗(yàn)[J]. 張振,方勃,張業(yè)偉,段楠. 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[5]崢嶸50載——航天發(fā)展史紀(jì)實(shí)及現(xiàn)狀分析[J]. 王凡. 科教導(dǎo)刊(中旬刊). 2015(06)
[6]基于壓電堆和粘彈性材料的新型整星混合隔振系統(tǒng)[J]. 李明明,方勃,黃文虎. 振動(dòng)與沖擊. 2012(16)
[7]非線性耦合振子間產(chǎn)生靶能量傳遞的初始條件[J]. 張也弛,孔憲仁. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(07)
[8]航天器動(dòng)力學(xué)與控制的研究進(jìn)展與展望[J]. 黃文虎,曹登慶,韓增堯. 力學(xué)進(jìn)展. 2012(04)
[9]非線性耦合振子間的靶能量傳遞研究:保守系統(tǒng)中的完全能量傳遞[J]. 張也弛,孔憲仁,張紅亮. 振動(dòng)與沖擊. 2012(01)
[10]兩自由度非線性吸振器在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的振動(dòng)抑制[J]. 孔憲仁,張也弛. 航空學(xué)報(bào). 2012(06)
博士論文
[1]衛(wèi)星夾層結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[D]. 張鐵亮.南京航空航天大學(xué) 2012
[2]基于磁流變阻尼器的整星半主動(dòng)隔振技術(shù)研究[D]. 涂奉臣.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3536455
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