现役火箭游动发动机配套的电液伺服机构具有结构高集成化、大摆角行程的特点,其与发动机组成的推力矢量控制系统具有较大非线性,传统的控制方法容易出现大摆角下发散抖动现象。为解决上述问题,同时满足火箭对推力矢量系统的快速性要求,提高系统可靠性,建立其推力矢量伺服控制模型,分析出易抖动的原因,并提出了变增益PID与陷波函数补偿的复合数字控制方法。仿真与试验结果均表明,该控制方法有效地抑制了电液伺服机构的非线性因素对系统稳定性的影响,最小稳定裕度提高5~7 dB。

厚度分布是影响膜片顺利翻转较大的因素，为获取两种方案厚度分布的膜片在翻转过程的形变、应力、应力分布及质心的横移量，通过对推进剂贮箱金属膜片采用UG建模，结合非线性有限元分析软件Patran模拟分析膜片的大变形非线性特性，经过对比从而寻找出具有较优翻转特性的膜片厚度分布区间为0.9~1.3mm，且第二种方案应力分布更为均匀;结合实验验证仿真真实性，通过实验测得起翻压差为0.14MPa，且压力达到0.45MPa时液体可以完全排出;推进剂最大流量达到工作要求，且翻转时的最大偏心量符合设计要求。

针对汽车非线性悬架参数识别问题,根据最小二乘法原理,分别提出了基于离散化模型的参数识别方法和基于系统输入输出数据的参数识别方法。首先,从理论上介绍了两种识别方法的理论基础及其与最小二乘法之间的内在联系。其次,分别应用两种方法对汽车非线性悬架系统的线性及非线性参数进行识别,并通过仿真验证了两种基于最小二乘法的非线性系统参数识别方法的有效性。最后,进一步介绍了对于更一般的非线性系统,两种方法的适用范围,为非线性悬架系统及同类非线性系统的设计与分析提供了理论基础。

橡胶弹簧悬挂系统结构简单减振性能良好,在非公路车辆、大型载重车辆和工程车辆中有广阔的应用前景。对铰接式自卸车悬挂系统进行了研究,对前悬沙漏式橡胶弹簧、后悬的复合橡胶弹簧等进行静、动态实验及分析,在试验的基础上,基于有限元方法对橡胶弹簧的非线性刚度特性进行理论建模与分析,并分析橡胶弹簧结构参数对其刚度特性的影响。对其非线性刚度进行分析,对比分析表明模型仿真与试验分析结果曲线具有一致性,表明所用理论方法和所建模型的准确性;采用非线性有限元接触模型对橡胶弹簧特性进行分析,可有效提高分析的时效性;橡胶弹簧的静态特性试验研究表明,结构的刚度与系统的载荷呈现正相关特征;橡胶弹簧的动态特性试验研究表明,其动刚度和阻尼损耗因子与振动频率和振幅有很大的关系;试验结果和分析模型可作为设计选用橡胶...

为研究机械零部件尺寸参数及材料性能参数对机械零部件频率失效的影响,对NC450型单缸发动机连杆进行了研究,应用多平台集成设计对其进行频率可靠性分析。首先,建立ANSYS有限元模型进行模态分析,得到了连杆前四阶固有频率值及振型;其次,通过ANSYS与Isight集成设计模态联合仿真及DOE样本实验,获得用于频率可靠性分析的样本数据,并经DOE样本分析确定了连杆的最低阶固有频率的敏感设计变量;然后,由MATLAB编制BP神经网络程序进行回归分析,拟合连杆最低阶固有频率和敏感设计变量之间的函数关系,建立了基于共振失效原理的频率失效功能函数;最后,结合均值一次二阶矩法有效分析了连杆在稳定工况下的可靠性,为机械零部件的可靠性分析及设计提供新的方法。

为了加强伸缩臂设计方面的继承性,实现系列化设计。先分析了大长细比伸缩臂的受力情况,将臂架分别落到变幅平面和回转平面内研究,在变幅平面内把伸缩臂简化成一个变截面外伸梁模型,在回转平面内简化成一个变截面悬臂梁模型。并依据大位移理论描述其位移,结合方程分析法推导伸缩臂各项参数的相似比约束关系式,以量纲分析法推导的相似准则作为补充推导伸缩臂单元位移相似关系式,以单元位移相似关系替换有限单元法中形函数,计算得到伸缩臂整体位移相似关系。最后,以4组实验模型各自进行4种工况下关键位置的位移测试,选取不同实验模型和不同载荷情况下实验所得的位移数据分别进行共计40组的对比分析。结果表明研究所得的相似关系式能够较准确地描述伸缩臂位移的关系。

为降低负刚度结构刚度值的非线性程度,提高在整个振动位移范围内负刚度值的稳定性,扩大负刚度结构的可用振动位移范围,设计了一种基于磁斥力的负刚度结构设计,并给出确定其结构参数的具体方法。为此建立了新型负刚度结构的模型,确定需要设计的结构参数。分析刚度曲线的变化选择结构参数具体数值,使该结构的负刚度值满足要求。仿真结果表明,在相对较大的振动位移内,优化后的负刚度结构的刚度值非线性大幅降低,稳定性相较基于磁斥力的三磁体负刚度结构有大幅提升,达到了预期目的,可以为负刚度结构在各方面的设计和应用提供一定的理论参考。

准确可靠的车辆行驶状态信息对于车辆路径跟踪和稳定性控制都十分重要。针对车辆质心侧偏角软测量问题,提出了一种基于自适应容积卡尔曼滤波(Adaptive Cubature Kalman Filter,ACKF)的车辆质心侧偏角耦合估计方法。建立了三自由度车辆动力学模型、轮胎模型和轮速耦合模型,基于ACKF设计了智能车行驶状态估计方法,其中在ACKF中设计了含自适应渐消矩阵的滤波增益,用来提高估计结果对于测量噪声的自适应性。此外,将轮速耦合关系应用到ACKF的测量更新中,利用传感器测量信息的冗余度提高估计结果的精度与可靠性。进行了基于CarSim/Simulink联合仿真模型的仿真试验,结果表明,所提出的估计方法在实际应用中整体估计精度相比EKF分别提升了9.83%和7.12%。

采用非线性有限元法对含长矩形腐蚀缺陷管道的失效压力进行计算分析。对比了不同分析位置的选择对管道计算失效压力的影响,结果表明,选取缺陷中间位置作为管道失效压力计算分析点的方案更优,分析结果得到管道实物爆破失效实验数据的验证。计算了以工程抗拉强度确定的长矩形缺陷管道的失效压力,得到计算失效压力与实测失效压力之间的拟合关系式,用以在缺少真实抗拉强度情况下修正管道的计算失效压力,结果表明修正后的误差显著减小。

针对铁路罐式集装箱的堆码工况,以某箱为例,进行了传统的线性有限元分析,并探索实施了非线性有限元分析,分别与试验结果进行了数据对比。分析结果表明,计算结果与试验结果基本吻合,文中采用的分析方法基本满足工程上的精度要求。