在綜合分析反演設計理論及應用現狀的基礎上，從設計方法學和反問題研究融合的角度，深入探討了反演設計方法中的共性問題；以機械系統(tǒng)動態(tài)品質為目標，系統(tǒng)研究了沖擊機械系統(tǒng)幾種典型的反演設計問題和方法，并將這些方法應用到具體的設計之中。 針對已知系統(tǒng)響應求系統(tǒng)模型參數問題，以機械撞擊為研究對象，提出了在給定變截面桿下，沖擊活塞動態(tài)反演設計方法。研究了活塞與半無限桿撞擊產生應力波原理，推導了在給定被撞擊變截面桿條件下的沖擊活塞結構參數計算公式，為新加坡Nanyang Technological Universitv防護研究中心大直徑SHPB試驗機成功設計了沖擊活塞。 針對已知系統(tǒng)響應與激勵的關系求系統(tǒng)模型參數問題，以波的傳播部件為研究對象，提出了給定透射率的沖擊部件反演設計方法。在頻域內，定義了透射率，研究了波在桿形部件中的傳播規(guī)律，導出了應力波在變截面桿中的傳播特征矩陣，探討了反演設計解的多樣性問題以及求解精度問題。 針對已知系統(tǒng)響應求系統(tǒng)沖擊激勵問題，分別以液壓提升機繩系和車輛道路線形為研究對象，提出了宜人化的動態(tài)反演設計方法。研究了液壓提升機驅動系統(tǒng)、提升機繩系和容器的動力學問題，應用波動離散反演方法，求解了適宜人的液壓驅動系統(tǒng)的激勵函數；研究了車輛-道路-人體系統(tǒng)的耦合動力學問題，將道路線形作為系統(tǒng)的沖擊激勵，構造了樣條曲線特征多邊形，優(yōu)化求解出以車輛乘員舒適性為目標的合理道路緩和豎曲線。 應用反演設計方法和沖擊動力學理論，研制了氣動式QCJ型水平沖擊綜合試驗臺，構建了以Odyssey波形記錄分析儀為核心的高應變率動態(tài)測試系統(tǒng)；引入了動力學特征參數α和運動學特征參數τ，提出了沖擊鑿巖機具彈性動力學和剛體運動學融合的概念設計方法，基于此成功研制出YST-25型全水壓支腿式鑿巖機。
【學位單位】：中南大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2003
【中圖分類】：TH122
【部分圖文】：

稱為正問題(directproblem);由果求因(內因與外因)，則稱為反問題(inverseproblem)，求解反問題也稱為反演(inversion)。根據系統(tǒng)中已知輸入的來源又可對工程反問題進行分類，如圖1一2所示。如果己知的參數是由觀測得到的，則這類問題稱為辨識問題(identificationProblem)，其中，求內因即系統(tǒng)模型，稱為系統(tǒng)辨識或模型辨識;而求外因，則稱為系統(tǒng)源的辨識。如果己知的參數不是實測出來的，而是人們希望的，那么這類問題稱為設計問題(designprob一em)。若在所求系統(tǒng)結構模型或輸入中有些部分可以由人們隨時操縱其變化，則這類設計問題稱為控制問題。

擊初始和邊界條件、設計約束條件。通過“設計約束條件”可以將用戶對產品的要求考慮進去，同時還可以加入沖擊部件導向段等工藝要求。軟件系統(tǒng)流程圖如圖3一5所示:系統(tǒng)主界面如圖3一6。為了證實上述方法和程序的有效性，通過反演數值方法設計了多種沖錘一桿對，如圖3一7所示。這些沖錘都能產生近似半正弦應力波〔川，可從分離式霍布金遜壓桿(sHPB一splitHopkinsonPressBar)試驗中驗證，相關試驗裝置及研究將在第七章詳細介紹。圖3一6沖擊部件反演設計系統(tǒng)主界面圖3一7反演設計的沖錘一桿對3.3大直徑SHpB試驗機沖錘反演設計材料動態(tài)性能的測試，目前比較流行和理想的方法之一為矩形波加載的SHPB法。對于SHPB裝置的測試和數據處理通常依據一維應力波均勻的假設，即應力波在傳播中沒有任何相位的改變和成份的離散，因此，入射和反射應力脈沖可以通過安裝在輸入桿中部的應變片測得。入射桿的L/2前半部分被認為和試件入射端面有同樣的應力波，透射波則記錄

92議抒日議L(54())圖3一10反演設計的沖錘為了驗證設計結果是否能滿足要求，在大直徑的SHPB試驗機(圖3一11)上用同樣直徑(與沖錘大徑75mm同)和同樣材料的彈性桿作為輸入桿和輸出桿進行了試驗，試驗結果與理論結果的比較如圖3一12所示，得到了所需要的半正弦波曲線。圖3一13(a)是在傳統(tǒng)SHPB上測試得到的應力波(輸入、輸出桿為75mm，鋁試件)，圖3一14(b)是在1.sm長的彈性桿中間測試的入射加載應力波有5次反射后的波形曲線，顯然，二者都存在大的振蕩。圖3一11新加坡NanyangTeehnologiealuniversity大直徑sHPB試驗機0.4時。門乙4-0-0一‘一8_____._一~_歇_一‘{一~「丫靡薪t一~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~————實驗曲線線線理理理理論曲線線線\\\\\夕一一問問問卜卜卜卜-~一一~一l一~，-.一一4_________{{{{{{{;···11111111;;;;;}}}}}}}-一一i一---
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本文編號：2866955