本文關(guān)鍵詞：基于伸縮懸臂梁結(jié)構(gòu)的時變參數(shù)系統(tǒng)瞬態(tài)動力學(xué)研究

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【摘要】：時變參數(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是航空航天工程中常見的一類系統(tǒng),例如,可伸縮機翼以及大型可展開天線等。相比于恒定參數(shù)連續(xù)系統(tǒng),時變參數(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的橫向運動微分方程及其邊界條件都隨系統(tǒng)的動力學(xué)參數(shù)而時刻變化。這類系統(tǒng)屬于非保守系統(tǒng),伴隨著能量傳遞和穩(wěn)定性突變,使得變參數(shù)體系的振動要比恒定參數(shù)體系的振動復(fù)雜的多。經(jīng)典常微分方程理論難以對此系統(tǒng)進行定性和定量分析。因此,研究時變參數(shù)結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模、動力學(xué)特性、運動穩(wěn)定性,并開展實驗研究具有重要的理論研究意義和工程價值。本文針對長度隨時間變化的時變參數(shù)梁,提出一套改進的解析方法研究其瞬態(tài)動力學(xué)行為,并采用數(shù)值及實驗相結(jié)合的手段做出驗證。提出了時變結(jié)構(gòu)振動的類能量不變量,探討其動力學(xué)行為及穩(wěn)定性,為有關(guān)時變復(fù)雜系統(tǒng)瞬態(tài)動力學(xué)的研究提供豐富的理論基礎(chǔ)。論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:(1)振動微分方程建立。將可伸縮變形結(jié)構(gòu)簡化為具有軸向運動速度的變長度、變質(zhì)量的懸臂梁。利用動量矩定理建立伸縮懸臂梁橫向振動的運動偏微分方程,并用假設(shè)模態(tài)法將其轉(zhuǎn)化為常微分方程。(2)能量分析�；谏鲜龀Ｎ⒎址匠�,得出了橫向能量隨梁長度變化的解析表達(dá)式,以及能量在各模態(tài)之間傳遞的情況。然后應(yīng)用平均法和Bessel函數(shù)研究了回收梁的類能量不變量,并將兩種方法的結(jié)果進行了對比。(3)穩(wěn)定性分析。分別分析常微分方程特征值的變化趨勢和剛度矩陣行列式的變化規(guī)律,研究了梁在外伸時的穩(wěn)定性問題,并將兩種方法進行了對比。最后討論了軸向加速度對梁穩(wěn)定性的影響。(4)改進的攝動法分析。在梁外伸穩(wěn)定階段,基于慢時變系統(tǒng)的概念,改進現(xiàn)有的攝動法,并應(yīng)用于求解時變常微分方程,得出了時變系統(tǒng)的解析解。將數(shù)值解、改進的攝動法和利用Bessel函數(shù)得到的解析解進行了對比。(5)實驗研究。首先設(shè)計可實現(xiàn)梁伸縮的實驗裝置,然后用實驗方法研究了伸縮懸臂梁的阻尼,將其解析表達(dá)式代入一階截斷時的振動方程。最后,將通過數(shù)值法得到的位移響應(yīng)曲線與梁回收實驗中的位移響應(yīng)曲線作了對比,驗證了兩種方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V214

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1 趙宗煜;;最佳剛度懸臂梁的設(shè)計——提高搖鉆內(nèi)立柱剛度的途徑[J];湖北機械;1982年04期

2 馬玉龍;;懸臂梁壓電發(fā)電技術(shù)研究[J];裝備制造技術(shù);2009年12期

3 王軍龍;鮑丙豪;聞鳳連;龔勇鎮(zhèn);;雙晶壓電懸臂梁發(fā)電裝置的建模與有限元仿真分析[J];機械設(shè)計與制造;2010年09期

4 岳東旭;于虹;袁衛(wèi)民;;靜電驅(qū)動的亞微米懸臂梁諧振器非線性特性[J];光學(xué)精密工程;2011年04期

5 田玉濱;閆維明;高振闖;胡世強;;基于自振頻率的懸臂梁損傷識別方法[J];結(jié)構(gòu)工程師;2011年S1期

6 郭抗抗;曹樹謙;;壓電發(fā)電懸臂梁的非線性動力學(xué)建模及響應(yīng)分析[J];動力學(xué)與控制學(xué)報;2014年01期

7 謝祥;靳國永;宿柱;;譜單元法的懸臂梁裂紋識別[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2013年12期

8 王建華;胡大琳;張滿平;;雙懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究[J];力學(xué)與實踐;2005年06期

9 武恩;;懸臂梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題[J];內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟;2007年21期

10 ;大跨度裝配式懸臂梁結(jié)構(gòu)簡介[J];建筑結(jié)構(gòu);1989年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 牛文杰;;重物沖擊下懸臂梁動力響應(yīng)的能量法[A];第18屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅲ冊[C];2009年

2 陳榮梅;郭勤濤;張定;;懸臂梁控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)預(yù)測與確認(rèn)研究[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

3 趙曉鋒;王丙利;李斌;溫殿忠;;采用MEMS制作懸臂梁結(jié)構(gòu)設(shè)計模擬與制作工藝研究[A];中國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨東北MEMS研發(fā)聯(lián)合體研討會論文集[C];2004年

4 陳震;郝麗娜;薛定宇;徐心和;劉艷梅;;基于壓電智能材料懸臂梁微力傳感器研究進展[A];2007中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

5 劉夢偉;佟建華;崔天宏;董維杰;崔巖;王兢;王立鼎;;基于PZT薄膜的集成式微懸臂梁結(jié)構(gòu)設(shè)計與制作[A];中國微米、納米技術(shù)第七屆學(xué)術(shù)會年會論文集（一）[C];2005年

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1 李冰;多尺度硅懸臂梁吸附的理論模型[D];東南大學(xué);2015年

2 金大重;生化檢測用集成微機械懸臂梁諧振傳感器技術(shù)[D];中國科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2006年

3 楊尊先;硅基集成納機電探針技術(shù)的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2004年

4 葛悅濤;基于納米金標(biāo)記的MEMS壓阻懸臂梁生物芯片關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

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1 朱麗麗;分布式光纖光柵智能懸臂梁溫度解調(diào)系統(tǒng)的研究[D];南昌大學(xué);2015年

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6 李小強;懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置發(fā)電性能研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];蘭州理工大學(xué);2016年

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9 唐建飛;自升式鉆井平臺懸臂梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[D];江蘇科技大學(xué);2016年

10 盧有為;復(fù)合型懸臂梁壓電俘能器理論與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

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本文編號：1142673