基于能量平衡原理的有限单元耦合方法_岳健广

基于桁架单元的能量一致积分方法
潘天林;吴斌
【期刊名称】《工程力学》
【年(卷),期】2018(35)10
【摘要】基于能量平衡理论,提出针对桁架单元的能量一致积分方法。

该方法具有非线性无条件稳定性,2阶精度。

利用中值定理证明算法参数的存在性,并给出参数的求解形式。

对离散后的动力方程线性化得到用于迭代的等效刚度矩阵。

实现新算法在非线性有限元程序中的嵌入,并以此为基础完成单摆、输电塔体结构的非线性动力分析。

数值结果表明,经典的平均加速度方法与隐式中点方法均会表现出能量不一致现象,甚至会产生发散结果;相比而言,该文方法在不同的时间步长情况下都表现出良好的数值稳定性。

【总页数】10页(P1-9)
【关键词】工程力学;时间积分算法;能量一致;无条件稳定性;平均加速度方法;桁架单元
【作者】潘天林;吴斌
【作者单位】东北电力大学建筑工程学院;哈尔滨工业大学土木工程学院;武汉理工大学土木与建筑学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.4
【相关文献】
1.基于空间等效桁架单元方法的钢筋混凝土结构非线性分析 [J], 吴方伯;熊江陵;李钧;岳建武;周绪红
2.基于单元模态应变能和剩余模态力的结构损伤识别方法在某塔式桁架中的应用[J], 王楠;姜建华
3.一种基于Matlab的桁架臂单元快速建模方法 [J], 高顺德;朱磊;徐金帅;马晨旭
4.基于一致性模型的梯次利用锂离子电池组能量利用率估计方法 [J], 赵伟;闵婕;李章溢;孙瑞;姜研
5.基于能量平衡的延性交错桁架塑性设计方法 [J], 陈向荣;宗智芳;冉红东
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于波有限元法的流固耦合结构波传导问题
倪广健;林杰威
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2016(000)004
【摘要】采用波有限元方法研究流固耦合结构中的波传导问题。

该方法以有限元法为基础，首先建立研究对象的有限元法模型，得到模型的动态刚度矩阵。

通过对动态刚度矩阵的重新排列组合得到研究对象的传递矩阵，求解传递矩阵的特征值问题可以得到分别代表自由波传递的波数和波模。

该研究首先分析独立流体结构和固体结构中的振动问题，并比较了采用波有限元法和理论方法求解得到的固体结构中波数分布情况，验证了模型的正确性。

随后采用波有限元法分析流固耦合结构中的波传导问题。

波有限元法的应用并不局限于所给出的均匀或周期性结构，还可将其应用于缓慢变化的非均匀结构。

【总页数】6页(P204-209)
【作者】倪广健;林杰威
【作者单位】天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072;天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072
【正文语种】中文
【中图分类】O327
【相关文献】
1.基于波结构的Lamb波单一模态激励仿真 [J], 吴斌;周伟;郑阳;何存富
2.爆炸冲击波损伤靶板问题中的流固耦合算法 [J], 张世臣;米双山
3.基于流固耦合算法的罐车防波板的分析 [J], 周斌;马力;张中正
4.基于高阶有限元法的均匀流中\r物体二阶波辐射问题研究 [J], 刘源;王玉红;王赤忠
5.基于有限元法的多级离心泵结构强度及流固耦合分析 [J], 王维;尤保健;陆荣;马齐江;芦洪钟;王俊华
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

专利名称：一种压电复合棒机-电耦合性能仿真模拟方法专利类型：发明专利
发明人：钟轶峰,张亮亮,牛建丰
申请号：CN201110032014.8
申请日：20110128
公开号：CN102096737A
公开日：
20110615
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及材料力学性能表征领域，提出了一种压电复合棒机-电耦合性能仿真模拟方法。

包括以下步骤：基于Hamilton原理和旋转张量分解概念构建压电复合棒三维机电焓方程；利用压电复合棒细长比作为小参数将原三维模型严格降维为一维模型；渐近计算压电复合棒的一维机电焓，将二阶渐近修正的能量项保存在近似焓表达式中，得到与原三维机电焓等效的一维机电焓；并通过平衡方程将近似焓转化为含附加一维电自由度的广义Timoshenko模型形式以便于工程应用。

该方法实用性强，通用性高，所得结果稳定可靠，能够有效模拟压电复合棒机-电耦合性能及准确捕获介质效应、压电材料极化性质。

申请人：重庆大学
地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
国籍：CN
代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司
代理人：张先芸
更多信息请下载全文后查看。

基于光控压电混合驱动悬臂梁独立模态控制姜晶;邓宗全;岳洪浩;王雷;TZOU Horn-sen【摘要】提出利用镧改性锆钛酸铅（PLZT）的光电效应，将PLZT作为电动势源来驱动压电作动器，从而实现光控板壳结构的振动控制。

基于光控压电等效电学模型建立了光控压电混合驱动的数学模型，并进行了实验验证。

为了实现光控悬臂梁的独立模态控制，针对悬臂梁结构，设计了正交模态传感器／作动器表面电极形状函数。

提出PLZT与压电作动器正／反接控制的激励策略，并结合速度反馈定光强控制的控制算法，利用Newmark－β法对不同光照强度下悬臂梁的动态响应进行了数值仿真分析。

分析结果证明了所设计的模态传感器／作动器及针对光控压电混合驱动提出的控制策略的正确性。

%The photonic control on flexible shell using hybrid photovoltaic/piezoelectric actuation mechanism was proposed.Based on the photovoltaic effect of PLZT,it was used as photovoltaic generator to drive piezoelectric actuator. The constitutive model of this novel actuation mechanism was established based on its equivalent electrical model,and was verified by experiments.In order to realize the independent modal control on cantilever beam using hybrid photovoltaic/piezoelectric actuation mechanism,orthogonal sensors were designed,and the ON/OFF control of positive/negative connection between PLZT and piezoelectric actuator was proposed combining the use of constant light control algorithm based on velocity feedback.Dynamic modal control equations of the cantilever beam laminated with orthogonal actuators based on this novel photonic control method was numerically solved using Newmark -βmethod.The simulation results show that theorthogonal sensors/actuators designed and the control schemes proposed for this photonic method can effectively realize photonic independent modal control on cantilever beam.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】7页(P64-70)【关键词】光控压电混合驱动;悬臂梁;独立模态控制【作者】姜晶;邓宗全;岳洪浩;王雷;TZOU Horn-sen【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨 150001;浙江大学航空航天学院，杭州310027【正文语种】中文【中图分类】V214Independent modal control on cantilever beam based on hybrid photovolt aic/piezoelectric actuation mechanismKey words:hybrid photovoltaic/piezoelectric actuation mechanism; cantilev er beam; independent modal control由于光控作动器与控制光源间无需线路连接，因此可以避免当采用传统作动器(如压电作动器、电致伸缩作动器、形状记忆合金等)时，出现电磁干扰而影响传送信号的质量。

基于能量方法的结构动力学分析与设计基本原理1.整体平衡原理：动态系统的整体动能和势能之和等于外力和内力之间的能量转换。

2.达朗贝尔原理：结构的运动满足结构的势能、动能和耗散能量之间的能量守恒关系。

3.雅克比-布兰科公式：结构的本征频率和模态形态是结构特征值和特征向量的函数。

方法1.建立结构的动力学模型：对结构进行离散化建模，将其分解为一系列单元或节点，并确定节点的自由度。

2.按照整体平衡原理，建立结构的动力学方程。

3.对结构进行模态分析：通过求解结构的特征值和特征向量，得到结构的固有频率和模态形态。

4.对结构进行振动响应分析：通过将外部激励作用于结构，计算结构在不同频率下的响应。

5.进行结构的动力学优化设计：通过调整结构的形状、尺寸和材料参数等，以提高结构的动力学性能。

应用1.建筑工程：用于分析和设计高层建筑、大跨度结构等。

2.桥梁工程：用于分析和设计桥梁的自振频率、结构稳定性等。

3.航空航天工程：用于分析和设计飞机、火箭等结构的动力学性能。

4.汽车工程：用于分析和设计车辆的悬挂系统、车身刚度等。

5.机械工程：用于分析和设计机械设备的振动特性、动力响应等。

总结基于能量方法的结构动力学分析与设计是一种实用的工程方法，能够准确分析和设计各种复杂结构的动力学性能。

通过建立结构的动力学模型，应用整体平衡原理和达朗贝尔原理，进行模态分析和振动响应分析，可以得到结构的固有频率和模态形态，评估结构的动力学性能，同时可以通过动力学优化设计，提高结构的动力学性能。

基于能量方法的结构动力学分析与设计在各个工程领域都有广泛应用，并取得了显著的成果。

分数阶时滞CPG与运动中枢的耦合数学模型研究岳超;陆强【摘要】目的研究分数阶时滞中枢模式发生器(CPG)的动态特性及其与大脑皮层的耦合关系.方法分岔理论和最大李雅普诺夫指数.结果随着延时时间的增大,CPG 的相图不能保持极限环状态,神经群(NMM)的状态也趋向于混沌状态.结论该结果对于研究运动中枢系统处理过程和理解大脑和运动的关系具有重要理论意义和应用价值.【期刊名称】《泰山医学院学报》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】3页(P165-167)【关键词】分数阶微积分;分数阶时滞CPG;神经群;分岔【作者】岳超;陆强【作者单位】山东第一医科大学医学信息工程学院,山东泰安271016;山东第一医科大学医学信息工程学院,山东泰安271016【正文语种】中文【中图分类】TP18近年来，分数阶微积分的应用已成为热门研究课题，分数微积分是整数微积分的推广，分数阶微分算子具有记忆和遗传特性，在应用方面比整数微积分更适合描述现实生活中的基本现象。

时滞现象存在于生物、化学、工程、物理、医药等领域，时滞分数阶系统的研究已取得了一些成果[1-7]。

为了研究分数阶时滞CPG和运动中枢耦合关系及其对运动的控制作用，我们用神经群模拟运动中枢的动态特性，构造一个分数阶时滞CPG与运动中枢耦合关系的数学模型。

利用分岔理论和最大李雅普诺夫指数分析模型的动态特性，讨论神经群参数和分数阶时滞CPG模型参数改变时对耦合模型的影响，探讨运动中枢调控CPG的作用。

1 对象与方法1.1 研究对象分数阶时滞CPG与运动中枢耦合关系的数学模型。

1.2 方法1.2.1 离散分数阶微积分为便于研究分数阶时滞CPG和运动中枢的耦合关系，将离散分数阶微积分的定义及结果列举如下：定义1[8] 对于给定的u：a→和0<ν，ν阶和分定义为a+v(1)其中 a为始点, σ(s)=s+1和t(v)定义为(2)定义2[9] 若0<v，v∉且u(t)在a有定义，则Caputo-like delta差分定义为(3)其中ta+m-v，m=[v]+1定理1 [10] delta分数阶差分方程(4)等价于积分方程×f(s+v-1，u(s+v-1))，t∈a+m，(5)其中初始互动u0(t)为(6)1.2.2 建立分数阶时滞CPG和NMM的耦合模型根据CPG的状态方程[11-12] 和神经群的状态方程[13]，当神经群的输出x2-x3作为CPG的输入，同时CPG的输出max(0, x7)-max(0,x8)加延时作为神经群的输入，得到新模型的状态方程，如公式(7)所示。

计算塔设备自振频率的有限单元法
郭晓霞;庞健
【期刊名称】《山西化工》
【年(卷),期】1999(019)002
【摘要】利用梁弯曲振动的有限单元法，编制了ＦＯＲＴＲＡＮ有限元计算程序，用以计算结构载荷分布、约束条件复杂的等截面、变截面直立塔设备诸振型的自振频率。

计算结果与ＧＢ１５０－９８《钢制压力容器》中计算公式所得计算结构及实验数据比较，证明本方法有较高的计算精度，且比现有公式有更广泛的应用范围。

【总页数】5页(P50-54)
【作者】郭晓霞;庞健
【作者单位】太原化工学校;第十三冶金建设公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ053.502
【相关文献】
1.连续梁桥自振频率等效刚度法与m法计算对比 [J], 喻志刚;刘德军
2.基于Rayleigh-Ritz法的考虑配重位置影响的固支圆弧拱平面外自振频率计算[J], 危媛丞;李周;郑荧光
3.悬挂式塔设备自振频率的计算 [J], 段振亚;聂清德;谭蔚
4.基于STD法的光岳楼木结构自振频率计算 [J], 孟昭博;胡博森;赵庆双;金杰;徐栋
5.基于Rayleigh法的简支梁桥自振频率计算 [J], 朱谊彪;李扬
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

锚杆钻车钻臂定位控制方法李力恒1，2， 宋建成1，2， 田慕琴1，2， 王相元3（1. 太原理工大学 矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室，山西 太原　030024；2. 太原理工大学 煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室，山西 太原　030024；3. 山西天巨重工机械有限公司，山西 晋城　048000）摘要：目前常用代数法和几何法实现锚杆钻车钻臂定位控制，存在效率低、有无解或多解情况、通用性差等问题。

采用粒子群优化（PSO ）算法进行机械臂定位控制具有编程简单、搜索性能强、容错性好等优势，但易陷入局部最优解。

目前基于改进PSO 算法的机械臂定位控制整体寻优效率较低，寻优时间过长。

针对上述问题，在精英反向粒子群优化（EOPSO ）算法基础上，引入混沌初始化、交叉操作、变异操作和极值扰动，设计了混沌交叉精英变异反向粒子群优化（CEMOPSO ）算法。

采用标准测试函数对PSO 算法、EOPSO 算法、交叉精英反向粒子群优化（CEOPSO ）算法、CEMOPSO 算法进行测试，结果表明CEMOPSO 算法的稳定性、精度、收敛速度最优。

建立了锚杆钻车钻臂运动模型，采用CEMOPSO 算法进行钻臂定位控制，并在Matlab 软件中对控制性能进行仿真研究，结果表明：在相同的迭代次数和误差精度约束条件下，采用CEMOPSO 算法时钻臂位置误差和姿态误差从迭代初期即具有极快的收敛速度，且位置误差和姿态误差均小于其他3种算法，误差曲线较平稳，最大位置误差为0.005 m ，最大姿态误差为0.005 rad ；设定位置误差为1 mm 、姿态误差为0.01 rad 时，CEMOPSO 算法的平均迭代次数为343，位置误差为0.1 mm 、姿态误差为0.001 rad 时平均迭代次数为473，在相同的定位精度条件下，CEMOPSO 算法的收敛速度和稳定性优于其他3种算法，满足工程应用要求，且求解精度越高，其优越性越突出。

一种用有限元工具仿真水平轴微陀螺解耦性能的方法吕博;刘雪松;崔健;杨振川;闫桂珍【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2008(021)002【摘要】提出了一种用有限元工具ANSYSTM的谐响应分析功能仿真陀螺在模态频率下位移的方法.利用这种方法,仿真得到了陀螺模态间的机械耦合,并通过测试对仿真结果进行了验证.这种方法还能仿真由于工艺误差造成的结构不对称性对陀螺性能的影响,并证明了双解耦性能有利于抑制这种不对称带来的误差.【总页数】3页(P255-257)【作者】吕博;刘雪松;崔健;杨振川;闫桂珍【作者单位】北京大学微电子系,微米/纳米加工技术国家级重点实验室,北京100871;北京大学微电子系,微米/纳米加工技术国家级重点实验室,北京100871;北京大学微电子系,微米/纳米加工技术国家级重点实验室,北京100871;北京大学微电子系,微米/纳米加工技术国家级重点实验室,北京100871;北京大学微电子系,微米/纳米加工技术国家级重点实验室,北京100871【正文语种】中文【中图分类】O318;V241.5【相关文献】1.一种用于超高层结构建造的开孔工具式钢柱的轴压稳定承载力设计方法研究 [J], 王小安;龚剑;郭彦林2.解耦硅微陀螺仪的结构误差分析和系统性能测试 [J], 杨波;王寿荣;李宏生;黄丽斌;李坤宇;殷勇3.基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平NPC整流器控制方法 [J], 孟永庆;沈传文;刘正;季筱隆;苏彦民4.结构解耦的双质量微陀螺仪结构方案设计与仿真 [J], 殷勇;王寿荣;王存超;盛平5.双质量解耦硅微陀螺仪的非理想解耦特性研究和性能测试 [J], 杨波;吴磊;周浩;胡迪;刘显学因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。