一、弹簧质量对谐振系统固有频率的影响（论文文献综述）
姜娇[1]（2021）在《基于刚体与弹性梁模型的单机与多机系统非线性振动特性研究》文中进行了进一步梳理梁结构是典型的连续结构单元,被广泛用于现代工业生产中。梁结构作为支撑结构容易受到动力设备的激励作用,从而引起支撑结构的振动。梁结构的振动会影响动力设备的运动状态;反过来,动力设备运动状态的变化同样会影响梁结构的振动。这种充分考虑振动系统与动力设备之间相互作用的系统称为非理想振动系统,而能够提供有限动力的动力设备称为非理想源。然而,在许多非理想振动系统的研究中,未考虑振动系统与动力设备之间的相互作用,这势必对研究结果产生较大影响。因此,在考虑动力设备提供有限动力的基础上,研究弹性支撑结构与动力设备之间的相互作用是十分必要的。针对以上问题,选择带偏心转子的感应电动机与弹性梁结构为研究对象,研究弹性梁结构支撑单/多电动机驱动振动系统（简称单/多机系统）的耦合机理,为弹性梁结构支撑动力设备的减振方法提供理论借鉴。论文具体研究内容如下:（1）研究了单自由度振动系统支撑感应电动机系统的耦合机理,为研究简单梁支撑单/多机系统的耦合机理奠定基础。将感应电动机的动力学模型与单自由度振动系统相结合,建立了非理想振动系统的动力学模型。基于平均摄动法,计算得到非理想振动系统的稳态解,并分析了解的稳定性。基于Matlab/Simulink进行了仿真分析,验证了理论结果的正确性。最后,分析了偏心质量与电动机功率对非理想振动系统的影响规律。通过研究发现,电动机与振动系统间的耦合作用对非理想振动系统的动态响应具有较大影响。（2）研究了简单悬臂梁结构支撑单感应电动机系统的耦合机理。在充分考虑梁结构与感应电动机之间的相互作用及其非理想特性的基础上,基于Hamilton原理,建立了悬臂梁结构支撑单感应电动机系统的连续模型。采用假设模态法,对所建立的连续机电模型进行离散,获得悬臂梁支撑单感应电动机系统的离散机电耦合模型。基于平均摄动法,求得整个耦合系统的稳态解并分析其稳定性。最后,通过数值模拟验证了理论结果的正确性。研究结果表明,在梁-电动机耦合系统中出现了明显的转速跳跃现象,即Sommerfeld效应。此外,分析了感应电动机的不平衡质量和功率对Sommerfeld效应的影响规律。（3）研究了简支梁结构支撑两感应电动机系统的耦合机理。在充分考虑感应电动机的非理想特性、梁结构与电动机之间以及两台电动机之间相互作用的基础上,基于Hamilton原理与假设模态法,获得了简支梁支撑两机系统的离散机电耦合模型。基于平均摄动法,获得了简支梁支撑两机系统实现同步运动的同步性条件与同步状态的稳定性条件。采用理论分析与仿真计算相结合的方法,验证了理论结果的正确性。最后,分析了结构参数与电动机参数对系统耦合作用的影响规律。研究结果表明,简支梁支撑两机系统不仅出现了Sommerfeld效应,且出现了两机同步运动现象,两种非线性现象相互耦合,共同决定整个系统的运动状态。（4）研究了简支梁结构支撑三感应电动机系统的耦合机理。在充分考虑电动机非理想特性与非线性特征、简支梁结构与电动机之间以及三台电动机间相互作用的基础上,将三电动机的机电耦合模型引入到简支梁支撑结构,基于Hamilton原理,建立了整个系统的连续模型。采用假设模态法对连续模型进行离散,建立整个系统的机电耦合动力学模型。利用平均摄动法得到了任意工频条件下的三台电动机的平均转速与相位差,并对其稳定性进行了分析,建立了三台电动机实现同步运动的同步条件与稳定性条件。通过数值仿真验证了所提出理论方法的可行性。研究结果表明,在梁共振频率附近发生了Sommerfeld效应,三台电动机的同步状态在梁共振频率前后发生改变。（5）对简支梁结构支撑单/多机系统的耦合机理进行了实验研究。搭建了梁结构支撑单、两、三机系统的实验平台。利用所搭建实验平台,通过调节感应电动机的供电频率,获得了不同供电频率条件下的电动机转速变化情况以及多机同步运动状态。实验结果表明,在单机系统中出现了明显的转速跳跃现象,即Sommerfeld效应;而在多机系统中,不仅出现了转速跳跃现象,而且在梁结构共振频率前后系统的同步运动状态发生改变。通过实验研究,再次验证了所提出的平均摄动法的可行性,说明了理论分析结果的正确性。
王俊翔[2]（2021）在《多维力传感器动态标定与动态特性随负载变化的研究》文中研究表明在科学实验与工业生产中,对多维力传感器动态测试精度要求越来越高。然而,应变式多维力传感器动态特性较差且会受不同工况条件影响,所以研究应变式多维力传感器动态特性具有重要意义。对此,本文主要研究应变式多维力传感器动态标定方法和末端负载对应变式力传感器动态特性影响的共性规律,从而为工况下应变力传感器的选型和工装设计提供参考依据,并为工况下多维力传感器动态标定提供方法依据。在动态标定方法研究方面,先针对典型混合激励总结了不同激励信号组合满秩条件的设计准则,应用设计准则对传感器施加混合冲击和混合阶跃激励载荷,并提出混合激励输入载荷辨识方法以获得混合激励下传感器各个通道的动态输入激励,从而完成了多维力传感器混合激励动态标定的仿真与实验。同时,利用单元加载动态标定法对多维力传感器进行了单元激励动态标定的仿真与实验,以进行动态标定方法对比。根据传感器动态标定实验数据、辨识方法以及频响计算方法得出不同动态标定法下传感器各通道频响曲线,通过对比混合加载、单元加载实验结果,表明了混合激励动态标定方法的可行性;同时,分析对比单元阶跃激励法与混合阶跃激励法以及混合阶跃激励法与混合冲击激励法标定得到的频响曲线,给出了不同动态标定方法的适用范围建议。在末端负载质量对传感器动态特性影响规律研究方面,先利用末端负载加传感器级联模型以及归一化方法进行数值仿真,并研究总结了末端负载归一化质量对传感器动态特性影响规律以及传感器归一化固有频率、归一化谐振峰值随刚度足够大的末端负载归一化质量变化的集总参数规律模型;而后基于ANSYS有限元仿真研究末端负载归一化质量对传感器归一化固有频率的影响规律;再次,对传感器Fx、Fz方向进行变末端负载质量动态标定实验,并分析末端负载归一化质量对固有频率、谐振峰值的影响;最后,通过将集总参数模型仿真结果、ANSYS仿真结果与变末端负载质量动态标定实验结果对比,分析得出末端负载质量对传感器固有频率影响的共性规律:在末端负载刚度足够大时,传感器归一化固有频率随末端负载归一化质量增大而减小;实际传感器的固有频率随末端负载质量变化规律的定量模型与集总参数规律模型之间可用一阶线性函数拟合,在一定程度上揭示了传感器动态特性随末端负载变化的共性定量规律。从而,这为工况下应变式力传感器选型、工装设计和动态性能评价提供了参考依据。
倪家傲[3]（2021）在《高频大载荷电磁激励技术及应用》文中指出疲劳试验如今在航天航空工程领域、土木工程领域以及机械工程领域中都处于极其重要的地位[1]。而对于需要长时间施加交变载荷的疲劳试验来说,进行一次完整的试验需要耗费试验人员大量的时间。以常见的电液伺服加载为例,其加载频率为50次/秒,一千万次的加载需要耗时约两天半,一亿次的加载则需耗时近一个月。除去时间成本,由于传统疲劳试验机在工作中存在能量利用率低下的问题,进行试验时所浪费的能量也大大提高了试验成本。本文针对以上问题,通过以电磁式激振器作为激励力源进行超过400Hz的高频加载,具有产生力值大、结构简单、控制容易、频率高的优点[2]。通过共振原理对激振力进行十几倍的放大,从而达到高频、大载荷加载,以此可以大大缩短进行一次完整疲劳试验所需的时间。同时由于常见黑色金属材料阻尼因子约为0.001～0.0001左右,因此进行消隙后,试验机在工作时消耗能量仅为振动能量的千分之一到万分之一,解决了能源利用的问题。本文主要在以下几个方面进行研究:（1）对疲劳试验装置的整机进行合理简化,建立整机的数学模型,并对其进行分析求解,求得系统固有频率及该频率的影响因素,同时求解系统运动方程,得到在以固有频率进行激振时系统各部分的运动状态和放大倍数,并得到调整参数时对整个系统运动的影响,为谐振系统结构设计提供了依据。（2）对激振电磁铁本体进行设计,包括铁心材料的选择、磁吸力的计算、电磁铁的结构设计等,设计出满足需求的激振电磁铁。（3）谐振系统作为整个疲劳试验机的核心,其自身属性直接决定了整个试验机的性能。根据理论分析,设计出质量、刚度和强度满足性能要求的谐振系统,并对其进行有限元分析,得到其各阶模态,找出理想振型的同时将结果反馈回结构设计,对结构进行拓扑学优化。（4）利用脉冲调宽原理对电磁铁进行控制,以此来实现共振加载,使激振频率接近谐振系统固有频率,达到激振力放大以及节约能量的目的。（5）通过对试件进行预加载力的动态载荷试验,验证谐振系统的放大作用,以及高频大载荷疲劳试验机的动静态性能性能。
廖昕昕[4]（2020）在《用于压电马达的振动滤波器的研究》文中认为压电马达是利用压电材料的逆压电效应制成的一类驱动器的统称,具有结构紧凑、易于微型化、运动精度高、自锁等优点,在航天航空、医疗仪器和光学等领域得到了广泛的应用。作为一种典型的机电耦合设备,压电马达的运动特性受到质量和刚度分布的影响。本论文深入研究这种影响的机制,首次在压电马达领域提出振动质量隔离的思想,通过引入振动滤波器可控地调整压电马达的质量和刚度分布,以此达到改善现有压电马达的运动特性,提高运行效率的目标。考虑到压电马达种类繁多,运动机理各不相同,本论文分别针对多种压电马达展开讨论,从理论或实验角度阐述了基于振动滤波器的振动质量隔离方法的工作机制,主要研究内容总结如下:从理论角度阐述了振动质量隔离方法在驻波型压电马达（简称驻波马达）上的应用。传统的驻波马达存在严重的摩擦磨损问题,导致使用寿命短。基于振动质量隔离方法,本论文提出了分离式动子结构,即将传统动子分为一大一小两个部分,二者通过振动滤波器连接。小动子具有极高的频响特性,与振子的驱动足接触期间能够快速跟随对方的运动而不产生相对滑移。小动子的运动经过振动滤波器传递给大动子,其中包含的高频谐波分量被有效抑制。因此,大动子的质量将不会对小动子的运动产生影响。基于振动质量隔离方法的驱动机理在理论上不存在摩擦损耗,驻波马达的运行效率和使用寿命均可得到改善。本论文建立起一般驻波马达的动力学模型来验证上述分析。结果证明,基于振动滤波器的驻波马达的摩擦损耗功率相较于传统情形降低了约6倍。从理论角度研究了振动质量隔离方法在行波型压电马达（简称行波马达）上的应用。当行波马达处于静止状态时,初始预紧力使振子和动子在结构上完全耦合。动子对振子的加强作用导致振子的模态频率增大,行波马达将遭遇启动困难或骤停等问题。振动质量隔离方法可以为解决振子和动子耦合引起振子模态频率漂移的问题提供新思路。本论文使用柔性铰链构造了一个二自由度振动滤波器。该滤波器在纵向上具有较高的截止频率而在横向上具有较低的截止频率。利用上述特性,在不影响振子与动子耦合体模态刚度的前提下,通过可控地增加其模态质量能适当地降低耦合体的模态频率。基于哈密顿能量方程建立起振子的解析模型,并使用有限元计算方法进行验证。为了避免无关振动模态的干扰,本论文验证了环形振子面外弯曲模态等效简支梁弯振模态的可行性,将复杂的三维问题转化成更为简洁的二维问题。结果证明,通过振动滤波器引入额外的模态质量可以将振子与动子耦合体的模态频率调整至自由振子对应的模态频率附近且不影响振型,从而达到改善行波马达启动特性的目的。首次在惯性冲击型压电马达（简称冲击马达）上应用振动质量隔离方法。由于冲击马达的步距与负载质量成反比,当负载质量较大时,马达的移动效率将严重下降。导致上述问题的主要原因是该型马达运动过程包含的高频谐波分量在负载上产生的巨大惯性力。利用振动滤波器的低通特性可以有效地抑制高频谐波分量往负载的传递,从而削弱负载质量对冲击马达运动的影响,以此达到提高冲击马达移动效率的目的。基于牛顿第二定律,本论文建立起冲击马达的动力学模型,利用MATLAB/Simulink对该模型进行详细的计算和分析。我们设计装配了两个冲击马达进行对照实验,其中一个应用振动质量隔离方法而另一个则代表传统情形。实验结果和理论计算结果基本吻合,根据得到的研究结果可以总结出基于振动滤波器的冲击马达主要具有以下两个特点:1)在拖动大质量负载时依旧保持较高的移动效率,证明其具有可观的重载能力;2)由于振动质量隔离方法削弱了负载质量对冲击马达运动的影响,该型马达的步距或移动效率基本不随负载质量变化而变化。首次在基于压电致动器驱动的精密位移平台上应用振动质量隔离方法。阐述了该压电位移平台的结构设计和工作原理,并使用柔性铰链作为振动滤波器的核心部件以提高平台局部结构的响应速度。从力的角度针对铰链的柔度提出两项结构设计准则,并通过有限元计算方法对铰链的尺寸进行优化。我们装配了两个压电位移平台进行对照实验,其中一个应用振动质量隔离方法而另一个作为参考对象。实验结果证明,基于振动滤波器的压电位移平台不仅继承了参考对象的各项优点,例如驱动电源成本低廉、结构紧凑、纳米级定位能力等,同时又在速度和重载能力两方面有所提升。最后,根据压电位移平台的运动特点,本论文建立起平台的动力学模型,深入探究了压电位移平台在不同摩擦力以及不同波形驱动信号条件下的移动特性。
孙勇敢[5]（2020）在《环境载荷对弹性边界条件下板壳结构声学性能影响研究》文中认为舰艇、航空航天、建筑等工程领域中的振动和噪声问题一直被国内外学者所关注。实际工程结构通常有复杂的边界条件并遭受各种载荷,恶劣的环境载荷甚至会造成结构的破坏,这些都会影响实际结构的动态性能和声学性能,因此,建立符合实际的物理模型对于准确预报结构的动力学性能和声学性能至关重要。另外,如何实现轻质结构的宽频减振降噪也是国内外科研工作者研究的热点,周期性结构在特定频率内所具有的阻止弹性波传播的带隙特性为结构的减振降噪提供一种新的思路,但目前计算周期性带隙结构基本上都假定元胞单元之间的连接方式是刚性固定的,这种理想化的元胞单元边界连接方式不利于局部共振带隙结构的实际应用,同时研究设计轻质、低声辐射及隔声性能优良的结构也具有非常重要的理论意义和实用价值。针对上述问题,本论文以舰艇工程中常见的静压力（或静水压力）、热等环境载荷和局部板壳结构为研究对象,建立了环境载荷对弹性边界条件下板壳结构声学性能影响计算模型,分析了弹性边界条件（或弹性连接）、力载荷、热载荷、损伤等对板壳结构声学性能的影响。此外,还建立了基于元胞单元弹性连接的局部共振板结构的计算模型,讨论了元胞单元弹性连接刚度对局部共振板结构带隙及动态性能的影响,并提出了基于多带隙局域共振结构阻尼及多频谐振作用的宽带隙设计方法。本论文主要内容和成果如下:（1）将弹性基础刚度、边界刚度及弹性连接刚度计入总体刚度矩阵,建立了加筋板、加筋板-圆柱壳耦合结构振动声辐射计算模型,讨论了弹性基础刚度、边界刚度及弹性连接刚度对板壳结构振动声学性能的影响。结果表明,从自由边界—简支边界—刚性固定边界过渡过程中,存在两个固有频率急剧增加的阶段,在实际结构振动计算时要特别注意,以免引起大的误差。同时边界支持刚度是影响结构声辐射效率的重要参数,“软”边界有助于降低结构声辐射效率。当支持边界刚度足够大,增加弹性基础刚度时,加筋板声辐射效率变化较小,但增加弹性基础刚度可以减小结构表面速度均方值,从而降低结构低频辐射噪声,同时弹性基础范围、弹性基础位置等可能影响结构辐射声功率减小的幅值。另外,耦合结构的模态可分为单一结构模态和多个结构耦合模态,当连接刚度增加时,耦合结构的均方速度曲线和辐射声功率曲线均向高频移动且共振峰值增加,共振频率数目减少。（2）计算了面内载荷作用下加筋板结构振动声辐射性能,并通过引入多个随机入射角、振幅、相位角的平面波相互叠加来模拟混响声场,建立了静压力下混响声场激励的加筋板隔声性能计算模型,该模型可用于静压力作用时结构低频隔声性能修正。在此基础上,建立了静（水）压下加筋板-圆柱壳弹性耦合结构水下声辐射性能计算模型,该模型允许结构具有任意复杂的弹性边界和结构之间的弹性连接方式,计及了静（水）压力引起的应力刚度并给出了其显式表达式。另外,还建立了局部热载荷下任意边界条件层合板结构振动及声辐射的计算模型,研究了边界条件、受热位置、受热面积等对板结构临界温度、振动频率以及结构声辐射性能的影响,提高了实际环境中复杂结构声辐射性能预报的准确性。（3）建立了基于元胞单元弹性连接的局部共振板结构的计算模型,研究了元胞单元弹性连接刚度对局部共振结构带隙及动态性能的影响。数值结果表明,存在一个元胞单元弹性连接刚度范围,在此范围内连接刚度增加时,局部共振结构带隙频率及抑制弹性波的程度迅速增加,而大于此范围时,局部共振结构带隙频率及抑制弹性波的程度基本不变,这一发现拓宽了利用局部共振结构进行振动与噪声控制的应用范围。另外,单带隙局部共振结构形成的低频带隙通常较窄且带隙附近又易出现隔声低谷。为克服上述缺点,首先,研究了边界条件、载荷、弹簧系统频率对结构带隙的影响;其次,建立了局部共振多带隙板结构及其局部共振带隙板-圆柱壳弹性耦合结构声辐射性能计算模型,研究了结构阻尼对结构声辐射性能的影响;最后,在此基础上计算了混响声场激励的多带隙局部共振板结构隔声性能,提出了基于共振结构阻尼、多频谐振作用的结构宽带隙设计方法,该方法不以牺牲结构刚度和增大结构质量为代价,并且受约束、环境载荷、材料等影响较小,既实现了远高于原结构的宽带隔声量,又消除了带隙附近的隔声低谷,为轻质、低声辐射及隔声性能优良的实际结构设计提供参考。（4）基于复合材料各向异性损伤本构关系,建立了力-热载荷引起的结构损伤对加筋圆柱壳声辐射性能影响计算模型,分析了损伤对复合材料圆柱壳的声辐射性能的影响。结果表明,当温度载荷和外压力载荷作用于加筋圆柱壳结构时,圆柱壳和横向筋单元要先于纵向筋发生损伤,并且随着结构损伤程度的增加,加筋圆柱壳结构刚度减小,基频逐渐变小。损伤程度较小时,加筋圆柱壳结构的均方速度、辐射声功率和声辐射效率变化较小;损伤程度较大时,加筋圆柱壳结构的均方速度、辐射声功率和声辐射效率变化与频率相关:中低频时,加筋圆柱壳结构均方速度及辐射声功率均明显增加,加筋圆柱壳表面均方速度曲线和辐射声功率曲线明显向低频移动,高频时,结构的声辐射效率减小,辐射声功率也随之减小。
郑文广[6]（2020）在《电磁分支电路阻尼的动力学特性及其自适应振动控制研究》文中指出分支电路阻尼的振动控制研究中,最优负阻抗值与模态存在相关性,不同模态所需的负阻抗值不同,使得负阻抗分支电路阻尼振动控制存在局限性。工程应用中,模型参数（质量、刚度等）变化和分支电路电气参数（电阻值、电感值等）变化均能导致系统输出的不确定性,降低了分支电路阻尼振动控制性能。负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制技术是智能结构振动控制技术领域的研究热点之一。发展一种可随参数变化进行自适应在线调节及优化的负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制方法,是提高振动控制性能的关键,对电磁分支电路阻尼振动控制技术的发展具有重要意义。本文以线性电磁换能器设计为背景,研究电磁分支电路阻尼隔振技术。在线性电磁分支电路阻尼磁-电-力耦合特性和调频特性研究基础上,提出一种自适应负阻抗（负电感负电阻）电磁分支电路阻尼振动控制方法。通过理论建模、数值仿真、试验验证揭示了振动抑制机理,通过对卫星天线的抑振试验验证了所提出方法的可行性。又提出了一种非线性负阻抗（负电阻）电磁分支电路阻尼隔振方法并进行隔振性能试验研究。具体工作包括:1)电磁分支电路耦合特性分析。设计一种高耦合系数永磁体电磁换能器,建立电磁换能器的磁-电-力耦合特性理论模型并推导出耦合系数表达式。搭建电磁换能器耦合系数试验系统,通过耦合特性试验研究验证了理论模型和数值计算结果的正确性和可行性。2)开展线性电磁分支电路阻尼调频特性研究。通过频域内负阻抗电磁分支电路阻尼振动模型研究,推导出耦合系统控制方程,提出电磁分支电路质量的概念。设计出一种负阻抗电磁分支电路,包括负电感负电阻电磁分支电路和正电感负电阻电磁分支电路,通过理论分析揭示了电磁分支电路质量对固有频率调谐特性的影响规律,负电感负电阻电磁分支电路质量可有效抑制隔离区的振动,正电感负电阻电磁分支电路质量在抑制共振区低频振动方面有优异的性能。对负阻抗电磁分支电路调谐性能开展试验研究,验证了理论分析的正确性,试验结果表明电磁分支电路质量可以实现对固有频率的有效调谐。电磁分支电路质量概念的提出为研究电磁分支电路阻尼技术和隔振带控制提供新的途径。3)提出一种自适应在线调整负阻抗电磁分支电路阻尼的方法。通过建立自适应负电感负电阻电磁分支电路阻尼振动控制理论模型,揭示了负电感、负电阻等参数对电磁分支电路控制效果的影响机理。建立自适应负电感负电阻电磁分支电路阻尼振动控制的优化模型,利用遗传算法对负电感和负电阻值进行优化得到最优负阻抗值,通过参数实时在线自适应调整使系统达到最佳振动控制状态。开展了自适应负电感负电阻电磁分支电路阻尼振动控制理论的数值仿真。4)搭建了基于d SPACE的自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制系统试验平台并进行了振动控制试验。试验结果显示:定频激励时,自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制方法对加速度、速度和位移响应的振动控制效果比定值优化控制方法分别提高20.47%、16.21%和12.50%;扫频激励时,对加速度、速度和位移响应的振动控制效果比定值优化控制方法分别提高14.9%、15.96%和14.29%。将自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制方法应用于卫星天线抑振中,在定频激励下,其对加速度、速度和位移响应的振动控制效果比定值优化控制方法分别提高6.63%、10.14%和16.66%;扫频激励时,自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制方法对加速度、速度和位移响应的振动控制效果比定值优化控制方法分别提高22.54%、22.70%和25.00%。理论研究、试验验证和应用研究表明自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制技术具有优越的抑振效果及可靠性。5)非线性电磁分支电路阻尼隔振性能研究。提出非线性电磁耦合系统设计准则,在推导非线性电磁耦合系数基础上建立了非线性隔振器的理论模型,利用谐波平衡法得到系统的传递率,研制出具有全频带隔振性能的非线性电磁分支电路阻尼器并开展试验研究。试验结果表明所设计的非线性电磁分支电路阻尼在单自由度线性系统中具有良好的隔振效果。
李征[7]（2020）在《多振子压电液压振动俘能器的设计与实验研究》文中研究指明随着智能时代的到来,便携式电子设备和无线传感器等集成化电子产品被广泛应用在车辆、野外跟踪、工矿机械设备、环境监测系统等领域,由于是作业在郊外、缺电、或移动的环境,受自然环境的影响较大,对其系统能源供应要求越来越高。而为这些低功耗电子产品供能的传统电池存在化学污染、体积大、寿命短、成本高,甚至在某些特定环境下不易实施等缺点。在这种情况下,寻找新的固定能量供给方式来替代传统供能方式就变得尤为重要。压电式振动俘能器因其结构形式多变、便于小型化、无电磁干扰、使用寿命长、零污染的特点,成为越来越多的学者研究关注的焦点。对于压电式振动俘能器研究中如何降低固有频率,拓宽工作频带,提高发电能力等关键问题,结合国家自然科学基金项目《自限位/自激励的伸缩纵振式定常管流压电俘能器研究》（项目编号:61574128）和《小载荷疲劳试验系统的时变、时滞控制与动态加载稳定性研究》（项目编号:51875234）,本文设计了一种多振子压电液压振动俘能器（简称多振子俘能器）。该俘能器采用多层压电振子结构、将流体引入压电式振动俘能系统中来传递能量,利用增力放大机构对流体压力进行放大后驱动多层压电振子运动。本文具体的研究工作及研究结果如下:1.多压电振子振动分析选取多振子俘能器核心部件的压电振子为圆形晶片形式,利用板壳理论及压电学相关知识,对单晶压电振子进行了动力学仿真,设计了多层压电振子的三种结构形式,分析得到相应的四阶谐振频率,确定了多层压电振子的结构形式。2.多振子俘能器的流固耦合分析为了验证所设计的压电俘能器工作原理的正确性,本文利用COMSOL有限元仿真软件对多振子压电液压振动俘能器进行流固耦合分析,从仿真的角度说明流体压力、流速等因素对压电振子发电性能的影响。3.多振子俘能器理论建模和特性分析建立多振子俘能器的动力学模型,研究其工作过程中压电振子的各参数对发电电能的影响。建立等效电路模型,推导出其电压与电能表达式,通过电路中的电流、电容和占空比等因素对多振子俘能器发电性能的影响进行分析,得到了不同电流、不同电容、不同占空比时的俘能特性。4.多振子俘能器的设计及实验研究制作了多振子压电液压振动俘能器样机,搭建了实验平台,分析了不同激振频率、激振幅度、输入电压、系统背压、负载质量、压电振子层数等因素对多振子俘能器发电性能的影响。得到结论如下:（1）研究分析了振源的相关参数对系统输出电能及其对应的最佳频率的影响,得到该多振子俘能器存在多个有效频带,拓宽了俘能发电的工作范围。得到当激励电压为6V时,系统输出最大电能及其对应的最佳频率分别为1.73m J和40Hz;当激励幅度为4Vpp时,系统输出的最大电压及其对应的最佳频率分别为26.6V和37.5Hz。（2）研究分析了层数不变每层附加质量都一样时以及每层附加质量都不一样时系统背压对多振子俘能器发电性能的影响,得到系统背压为0.1-0.3MPa变化时,系统的输出功率随着系统背压的增大而增大,当增大到一定值后不再变化;系统输出最大功率对的最佳频率并不随着系统背压的增大而增大,始终为一定值。由此得到结论是系统背压只对系统输出功率有影响,在初始阶段成正比例关系,但当系统背压增大到0.2Mpa时,输出功率为一定值,不再随着系统背压的增大而增大;系统背压对系统输出最大功率对应的最佳频率没有影响,最佳频率不变,为37.5Hz。（3）研究分析了不同激振频率下多振子俘能装置输入电压（背压）对输出电压的影响,得到系统输出最大电压随着系统背压的增加先增大后减少,但对最佳频率影响较小;研究分析了不同外激振层数对多振子俘能器发电电压影响,得到系统输出电压总体趋势是随着层数的增加先增大后减少,即压电层数为3层时,输出最大电压为33.8V;研究分析了不同液压缸负载质量对多振子俘能器发电电压和频率的影响,得到系统输出电压着系统质量先增大后减小,而最佳频率先先减小后增大;研究分析了层数及附加质量不同情况下对多振子俘能器发电电压的影响,得到多振子俘能器的输出电压并不随着压电层数和附加质量的增加而增加,也不随着压电振子的附加质量的增加而增加,存在最佳压电振子层数和附加质量;研究分析了支路阀门不同开合情况对多振子俘能器发电电压的影响,实验得到改变阀门开启状态只对系统输出最大电压有影响,而不影响输出最大电压所对应的最佳频率。（4）对发电性能提升与其他俘能器进行了量化比较研究后可知,本文设计的多振子俘能器可以有效降低系统固有频率,提高系统供电能力和拓宽系统有效工作频带。本文研究成果拓展了压电及液压控制技术的应用领域,同时也为大功率压电发电技术提供了新思路。
何恒钱[8]（2020）在《基于摆锤与辅助梁间接激励压电梁的多向振动能量捕获器研究》文中研究表明微功率无线传感器由于工作环境的复杂性,往往通过化学电池进行供电。然而化学电池工作寿命短,在恶劣环境下的更换与维护不便,且极易造成污染,因此,用于捕获环境振动能的压电振动能量捕获器作为未来可期的替代供能单元受到了广泛研究。压电多向振动能量捕获技术是压电振动能量捕获领域的一个重要研究方向,其目的在于使压电振动能量捕获器具有响应空间多个方向振动的能力。以往的压电多向振动能量捕获器大都存在局限性:（1）利用多个压电振子实现多向振动,体积能量密度较低;（2）利用复杂机构实现多向振动,制作困难;（3）采用端部带质量的悬臂梁结构发电,双向变形可靠性低。针对上述存在的问题,本文结合国家自然科学基金“基于组合换能器的磁力耦合辅助激励式压电振动发电机研究”,提出了一种基于摆锤与辅助梁间接激励压电梁的多向振动能量捕获器,并从理论和试验两方面对其响应特性进行了研究。所完成的主要研究内容包括:1.提出了通过摆锤与辅助梁间接激励压电梁实现能量捕获器多向振动的新方法。摆锤与辅助梁构成激励器,当能量捕获器受到空间某一方向的振动激励时,激励器在惯性力和惯性扭矩的作用下发生纵振和扭摆变形,迫使辅助梁上下两侧的压电梁弯曲变形并将机械能转换为电能。2.基于COMSOL Multiphysics建立了能量捕获器的有限元模型并进行仿真,获得了摆锤扭转半径、附加质量、压电梁与辅助梁的结构尺寸及激励方向对能量捕获器固有频率和动力学响应特性的影响规律。3.根据模态分析理论,将能量捕获器的三自由度振动系统分解为三个模态坐标下的单自由度系统,分别表现为摆锤绕X轴和Y轴扭转及沿Z轴纵振;建立了相应的动力学微分方程,得到了影响系统动力学响应特性的相关要素。在此基础之上,进行了基于MATLAB软件的数值仿真,所得数值结果与有限元结果基本吻合。4.为验证理论结果的正确性,设计制作了试验样机并搭建了测试平台。针对单一压电梁和四根压电梁整流并联两种情况展开了试验,研究了相关系统参数对能量捕获器的输出电压特性、输出功率特性及电容充电特性的影响规律。在输出电压特性的试验测试中,根据能量捕获器在三个谐振点处的电压波形为非理想正弦波的特点,以输出电压的峰峰值和均方根值来评价能量捕获器的输出特性;所获得的摆锤扭转半径、附加质量及激励角度对输出电压的影响规律与理论研究结果基本一致;进行了沿X轴、Y轴及Z轴方向激励时能量捕获器相应谐振点的阻抗匹配试验及相同条件下最大输出功率和均方根功率的比较分析;进行了电容充电试验,研究了电容容量和激励方向不同时相应谐振点能量捕获器对电容充电速度的影响规律。
刘成鹏[9]（2020）在《可放大振动频率的微型发电系统的研究》文中提出分布式无线传感网络的出现和普及,改变了人们的生活习惯,方便了人们的出行、生活和消费等。传感网络中的节点数量快速增加,节点上的传感器也越来越多,目前节点传感器大多是用常规化学电池作为供能装置,因寿命有限,长时间供电会导致电池功率下降,在某些极端环境下化学电池可能会损坏,导致化学材料的泄露,对用电设备甚至是环境都会造成破坏。本文研究了一种能够在低频振动环境中采集能量的微型发电系统,工作频率范围大,能量转换效率高。微型发电系统由两个系统构成:一个是拾振系统,一个是能量转换系统。建立了拾振系统的模型,从简单到复杂依次分析了多种振动情况,作出幅频响应曲线,分析了激励源和阻尼比对响应振动的影响。用ANSYS软件对平面弹簧进行了建模仿真分析,对平面弹簧的弹性系数和固有频率的相关影响因素包括平面弹簧的长度、厚度和弹簧臂的宽度、质量体的质量等物理量进行了比较。同样用ANSYS软件对悬臂梁前三阶固有频率下的振型进行了分析,与用MATLAB软件仿真的悬臂梁对应阶振型做比较,结果基本吻合。在能量转换系统中,设计了三种永磁体结构,用Ansoft Maxwell对这三种永磁体结构的磁场进行了仿真,其中的垂直充磁方向的永磁体组合方式最为适合,它能将磁场重点分布在一侧。建立了能量转换系统的模型,当振动环境中受到激励源较大,平面弹簧产生较大的形变,会出现非线性振动情况,在非线性情况下的振动过程并非不利的。由于存在突跳过程,会加宽幅频响应曲线,在非线性振动情况下能拓宽工作频率范围,故在非线性振动情况下系统输出功率较大。本文提出的采用机械结构来实现频率放大的微型发电系统的工作原理不依赖于共振,只要外部环境振动的振幅足够大,能将悬臂梁从机械障碍臂中释放出来,实现振动频率的放大,将振动传递到下一级结构,完成振动能量的传递和转换。本文的研究工作丰富了微型发电系统各模块建模的理论基础和分析方法,为进一步研制微型发电系统提供了技术支持。
杨湘雨[10]（2020）在《超精密车床双轴机电耦合分析与控制系统设计》文中研究说明在超精密机床的加工过程中,机床的振动对加工精度、表面质量、机床使用寿命等有着不可忽视的影响。机床的振动可以分为两种:来自外界环境的外源振动和来自机床本身的内源振动。一般认为,外源振动对于超精密机床的加工精度具有较大影响。然而,由于机床轴与轴之间的控制系统和机械系统间存在机电耦合作用,控制系统在驱动某一轴运动时,如果其控制带宽和另一轴的固有频率较为接近,该轴电机的往复输出力就会通过机床床身传递到另一轴上并放大,导致工件或者刀尖剧烈振动,在工件加工表面形成振纹,严重影响加工质量。本文将针对这一现象展开研究,从而为超精密机床的控制系统设计和结构优化提供参考。首先,建立超精密车床X轴和Z轴空气静压导轨气膜的有限元模型,分析得到导轨的竖向和侧向刚度。建立机床的有限元模型,分析得到机床X轴导轨和Z轴导轨的各阶模态,找到机床受双轴耦合振动影响的薄弱环节,并通过对机床进行模态实验验证有限元模型的正确性。在此基础上对工件质量的变化对机床X轴各阶模态的影响进行分析。其次,采用正交试验的方法,分析X轴导轨的竖向和侧向气膜刚度、床身质量、隔振气垫刚度等机械系统参数对机床双轴耦合振动的影响程度大小,并初步得到使耦合振动达到最小的参数组合。在正交试验的基础上进一步分析得到各机械系统参数对机床双轴耦合振动的具体影响规律。再次,在Simulink模块下,建立机床Z轴的伺服控制系统模型,并整定控制系统参数。在Adams中建立机床的多体动力学模型,并分析机床在切削力和不同Z轴电机力作用下的动态响应。根据机床控制系统和机械系统间的输入输出关系,建立机床的机电耦合模型并对其进行动力学仿真,对工件质量、Z轴负载质量、床身质量以及控制系统参数对机床双轴耦合振动的影响进行分析。最后,对超精密车床开展双轴耦合振动实验,测量不同X轴导轨气膜刚度下的耦合振动加速度,分析气膜刚度对耦合振动的影响。测量不同Z轴控制系统带宽下的耦合振动加速度,分析Z轴控制系统带宽对耦合振动的影响。通过比较仿真结果和实验结果,验证仿真结果的正确性。
二、弹簧质量对谐振系统固有频率的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、弹簧质量对谐振系统固有频率的影响（论文提纲范文）
（1）基于刚体与弹性梁模型的单机与多机系统非线性振动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源、研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.2 课国内外研究现状 |
| 1.3 工程中存在的Sommerfeld效应 |
| 1.4 振动同步 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 基于单自由度振动模型的单机系统机电耦合特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 振动系统数学模型的建立 |
| 2.3 理论计算与稳定性分析 |
| 2.3.1 理论计算 |
| 2.3.2 稳定性分析 |
| 2.4 系统机电耦合特性分析 |
| 2.4.1 理论分析与仿真验证 |
| 2.4.2 参数变化对系统运动状态的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于悬臂梁模型的单机系统机电耦合特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 振动系统数学模型的建立 |
| 3.3 理论计算与稳定性分析 |
| 3.3.1 理论计算 |
| 3.3.2 稳定性分析 |
| 3.4 系统机电耦合特性分析 |
| 3.4.1 理论分析与仿真验证 |
| 3.4.2 参数变化对系统运动状态的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于简支梁模型的双机系统机电耦合特性与自同步研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 振动系统数学模型的建立 |
| 4.3 振动系统的同步与稳定性分析 |
| 4.4 结果研究讨论 |
| 4.4.1 提出方法的可行性分析 |
| 4.4.2 Sommerfeld效应和自同步分析 |
| 4.4.3 参数变化对系统运动状态的影响 |
| 4.4.4 两台电动机电源频率的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于简支梁模型的三机系统机电耦合特性与自同步研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 振动系统数学模型的建立 |
| 5.3 理论计算与稳定性分析 |
| 5.4 理论分析与仿真验证 |
| 5.5 Sommerfeld效应与系统自同步 |
| 5.5.1 稳态分析 |
| 5.5.2 瞬态分析 |
| 5.5.3 扫频分析 |
| 5.6 结构参数对系统运动状态的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 基于简支梁模型的单/多机系统机电耦合特性与自同步实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验装置及结果 |
| 6.2.1 实验装置 |
| 6.2.2 弹性梁支撑单机系统机电耦合机理实验研究 |
| 6.2.3 弹性梁支撑两机系统机电耦合机理与同步实验研究 |
| 6.2.4 弹性梁支撑三机系统机电耦合机理与同步实验研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（2）多维力传感器动态标定与动态特性随负载变化的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 多维力传感器 |
| 1.2 存在的问题 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文工作内容 |
| 第二章 多维力传感器动态标定方法研究与仿真 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 多维力传感器模型 |
| 2.3 单元加载动态标定方法 |
| 2.3.1 单元加载动态标定实验方法 |
| 2.3.2 单元加载频响计算方法 |
| 2.4 混合加载动态标定方法 |
| 2.4.1 混合激励载荷设计方法 |
| 2.4.2 混合加载动态标定实验方法 |
| 2.4.3 混合加载输入载荷辨识方法 |
| 2.4.4 混合加载频响分析计算方法 |
| 2.5 多维力传感器动态标定方法的仿真分析 |
| 2.5.1 混合加载输入载荷辨识方法仿真研究 |
| 2.5.2 单元加载与混合加载动态标定方法仿真对比 |
| 2.5.3 混合阶跃激励与混合冲击激励动态标定仿真对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 多维力传感器动态标定方法的实验研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 多维力传感器动态标定实验装置 |
| 3.2.1 多维力传感器动态标定实验系统 |
| 3.2.2 阶跃力产生方法与实验测试结果 |
| 3.2.3 冲击力产生方法与实验测试结果 |
| 3.3 多维力传感器动态标定实验方案 |
| 3.3.1 单元阶跃激励动态标定实验方案 |
| 3.3.2 混合阶跃激励动态标定实验方案 |
| 3.3.3 混合冲击激励动态标定实验方案 |
| 3.4 多维力传感器动态标定方法的实验分析 |
| 3.4.1 混合冲击载荷辨识精度实验验证 |
| 3.4.2 单元阶跃激励与混合阶跃激励实验结果对比 |
| 3.4.3 混合冲击激励与混合阶跃激励实验结果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 末端负载质量对应变式力传感器动态特性影响的仿真研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 末端负载对传感器影响的集总参数模型仿真研究 |
| 4.2.1 传感器集总参数模型 |
| 4.2.2 末端负载对传感器动态特性影响的仿真方法 |
| 4.2.3 集总参数模型仿真结果分析 |
| 4.3 末端负载质量对传感器影响的有限元模型仿真研究 |
| 4.3.1 多维力传感器3D仿真模型的建立 |
| 4.3.2 变末端负载质量的有限元仿真方案 |
| 4.3.3 有限元仿真结果分析 |
| 4.4 集总参数模型与有限元模型仿真结果的对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 末端负载质量对应变式力传感器动态特性影响的实验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 变末端负载质量动态标定实验 |
| 5.2.1 动态标定实验方法 |
| 5.2.2 变末端负载传感器动态标定实验结果分析 |
| 5.3 变末端负载质量实验结果与仿真结果对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 存在的问题及下一步工作计划 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（3）高频大载荷电磁激励技术及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 疲劳现象及影响 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 高频疲劳试验机国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 电磁激振控制技术发展趋势及研究现状 |
| 1.4 论文内容 |
| 第2章 电磁激振技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本原理 |
| 2.2.1 电磁激振原理 |
| 2.2.2 脉冲调宽基本原理 |
| 2.3 电磁铁计算及设计 |
| 2.3.1 基础理论 |
| 2.3.2 铁心材料的选择 |
| 2.3.3 电磁铁理论计算 |
| 2.3.4 电磁铁基本参数确定及设计 |
| 2.3.5 吸力验算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 电磁激振技术在超高频试验机上的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁谐振式高频疲劳试验机 |
| 3.2.1 技术性能指标 |
| 3.2.2 谐振加载技术原理 |
| 3.2.3 整机系统模型简化 |
| 3.2.4 整机双自由度振动分析 |
| 3.2.5 振动分析结论 |
| 3.3 高频振动系统结构设计及选型计算 |
| 3.3.1 系统构成 |
| 3.3.2 弓形环设计 |
| 3.3.3 预加载系统设计 |
| 3.3.4 隔振结构设计 |
| 3.3.5 传动系统设计 |
| 3.3.6 其他零件选型及设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于ANSYS Workbench的仿真分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型处理 |
| 4.2.1 模型的简化 |
| 4.2.2 网格划分 |
| 4.2.3 材料赋予 |
| 4.3 静力学分析 |
| 4.4 模态分析 |
| 4.4.1 谐振系统模态分析 |
| 4.4.2 其它部分模态分析 |
| 4.4.3 不同试件模态分析 |
| 4.5 谐响应分析 |
| 4.5.1 谐振体谐响应分析 |
| 4.5.2 整机谐响应分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 试验与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验机试制与试验平台搭建 |
| 5.2.1 试验机加工制造 |
| 5.2.2 试验平台搭建 |
| 5.3 加载试验 |
| 5.3.1 静态加载试验 |
| 5.3.2 共振加载试验 |
| 5.3.3 完整疲劳试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 学术成果 |
| 致谢 |
（4）用于压电马达的振动滤波器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 压电马达分类及其发展历程 |
| 1.2.1 惯性冲击型压电马达 |
| 1.2.2 尺蠖型压电马达 |
| 1.2.3 驻波型压电马达 |
| 1.2.4 行波型压电马达 |
| 1.2.5 复合模态型压电马达 |
| 1.3 压电马达应用场景以及发展趋势 |
| 1.3.1 压电马达应用场景 |
| 1.3.2 压电马达的发展趋势 |
| 1.4 本论文研究目的及主要内容 |
| 第2章 压电马达振动理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电理论 |
| 2.2.1 压电效应 |
| 2.2.2 压电方程 |
| 2.2.3 压电陶瓷振动模式 |
| 2.3 用于压电马达的机械振动理论 |
| 2.3.1 杆梁形振子的纵振模态和弯振模态 |
| 2.3.2 压电马达建模实例 |
| 2.3.3 复合梁形振子中性层位置 |
| 2.4 振动滤波器基本原理 |
| 2.5 振动滤波器应用实例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于振动滤波器的驻波型压电马达 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 驻波型压电马达驱动原理 |
| 3.2.1 驻波型压电马达运动过程 |
| 3.2.2 驻波型压电马达传统驱动机理 |
| 3.2.3 本论文提出的驱动机理 |
| 3.3 驻波型压电马达动力学模型分析 |
| 3.3.1 驻波型压电马达动力学模型 |
| 3.3.2 动力学模型计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 振动滤波器用于解决行波型压电马达的谐振点漂移问题 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 行波型压电马达工作原理 |
| 4.2.1 振子行波生成原理 |
| 4.2.2 振子表面质点的运动轨迹 |
| 4.3 振动质量隔离方法以及振子和转子耦合问题 |
| 4.3.1 振子和转子耦合状态分析 |
| 4.3.2 振子和转子完全耦合对行波马达启动影响 |
| 4.3.3 振动质量隔离方法的应用 |
| 4.4 振子解析模型与有限元验证 |
| 4.4.1 振子解析模型 |
| 4.4.2 振子解析模型的有限元计算方法验证 |
| 4.4.3 环形振子与等效简支梁 |
| 4.4.4 振动质量隔离方法 |
| 4.4.5 振动质量隔离方法理论分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于振动滤波器的惯性冲击型压电马达 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于振动滤波器的惯性冲击型压电马达工作原理 |
| 5.2.1 结构介绍 |
| 5.2.2 工作过程 |
| 5.3 基于振动滤波器的惯性冲击型压电马达动力学分析 |
| 5.3.1 带负载的惯性冲击型压电马达步距特性 |
| 5.3.2 带负载的惯性冲击型压电马达动力学模型 |
| 5.3.3 带负载的惯性冲击型压电马达动力学模型计算结果 |
| 5.4 基于振动滤波器的惯性冲击型压电马达实验测试 |
| 5.4.1 实验装置 |
| 5.4.2 碳纤维杆弹性对实验的影响 |
| 5.4.3 实验结果 |
| 5.4.4 误差诱因分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于振动滤波器的高精度压电位移平台 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 压电位移平台结构和工作原理 |
| 6.2.1 压电位移平台结构 |
| 6.2.2 压电位移平台工作原理 |
| 6.3 压电位移平台实验测试 |
| 6.3.1 压电致动器结构介绍 |
| 6.3.2 实验测试平台 |
| 6.3.3 柔性铰链结构设计 |
| 6.4 压电位移平台实验测试结果 |
| 6.4.1 移动台阶跃响应 |
| 6.4.2 移动台阶跃响应与驱动电压的关系 |
| 6.4.3 移动台的连续运动特性 |
| 6.4.4 移动台的纳米级定位特性 |
| 6.5 压电位移平台动力学分析 |
| 6.5.1 移动台的动力学模型 |
| 6.5.2 动力学模型计算结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（5）环境载荷对弹性边界条件下板壳结构声学性能影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 结构声辐射计算方法概述 |
| 1.2.2 温度和力载荷下结构声振问题研究进展 |
| 1.2.3 附加弹簧质量系统的结构声振问题研究进展 |
| 1.2.4 损伤对结构声振性能影响研究进展 |
| 1.3 本文主要研究思路 |
| 2 弹性边界条件下板壳结构振动声辐射性能计算 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 板梁模型 |
| 2.2.1 Mindlin板单元 |
| 2.2.2 空间梁单元 |
| 2.2.3 偏心梁 |
| 2.2.4 弹性基础模型 |
| 2.3 结构声辐射性能计算模型 |
| 2.4 约束条件对加筋板振动声辐射性能的影响 |
| 2.4.1 约束条件对加筋板振动性能的影响 |
| 2.4.2 约束条件对加筋板声辐射性能的影响 |
| 2.5 内部约束刚度对板-圆柱壳耦合结构声辐射性能的影响 |
| 2.5.1 连接刚度对加筋板-圆柱壳耦合结构振动声辐射性能的影响 |
| 2.5.2 周期性加筋对板-圆柱壳耦合结构声辐射性能的影响 |
| 2.6 小结 |
| 3 力载荷下弹性边界板壳结构声学性能分析及宽频带隙设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 面内力作用下加筋板结构振动声学性能分析 |
| 3.2.1 计算模型 |
| 3.2.2 数值结果分析 |
| 3.3 静压力下加筋板结构隔声性能计算 |
| 3.3.1 计算模型 |
| 3.3.2 数值结果分析 |
| 3.4 静(水)压下加筋板-圆柱壳耦合结构声学性能计算 |
| 3.4.1 应力刚度矩阵 |
| 3.4.2 数值结果分析 |
| 3.5 局部共振结构宽带隙设计及声学性能分析 |
| 3.5.1 局部共振结构带隙性能计算 |
| 3.5.2 局部共振结构宽带隙设计及声学性能计算 |
| 3.5.3 局部共振带隙板-圆柱壳耦合结构声学性能计算 |
| 3.5.4 多带隙局部共振结构隔声性能计算 |
| 3.6 小结 |
| 4 热载荷下弹性边界板结构声辐射性能计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型 |
| 4.3 数值计算结果 |
| 4.3.1 模型验证 |
| 4.3.2 层合板临界频率影响因素 |
| 4.3.3 局部热载荷下板结构振动性能分析 |
| 4.3.4 局部热载荷下板结构声辐射性能分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 力-热载荷引起的结构损伤对圆柱壳声辐射性能影响分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算模型 |
| 5.2.1 圆柱壳刚度矩阵 |
| 5.2.2 刚度退化模型 |
| 5.2.3 声辐射性能计算 |
| 5.3 温度和静压载荷下加筋圆柱壳应力分析 |
| 5.4 损伤对加筋圆柱壳结构振动声辐射性能影响分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）电磁分支电路阻尼的动力学特性及其自适应振动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 被动式分支电路阻尼振动控制技术 |
| 1.3.2 主动式分支电路阻尼振动控制技术 |
| 1.3.3 自适应分支电路阻尼振动控制技术 |
| 1.4 研究目标及内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.4.3 研究内容 |
| 第2章 电磁换能器模型及耦合特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电磁换能器模型 |
| 2.3 永磁体的磁路模型 |
| 2.3.1 理论建模 |
| 2.3.2 数值计算与仿真 |
| 2.3.3 试验验证 |
| 2.4 磁-电-力耦合特性分析 |
| 2.4.1 电磁耦合系数 |
| 2.4.2 机电耦合系数 |
| 2.4.3 数值仿真 |
| 2.4.4 试验验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 线性电磁分支电路阻尼的调频特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 负阻抗电磁分支电路 |
| 3.3 电磁分支电路质量模型 |
| 3.4 稳定性分析 |
| 3.5 负阻抗电磁分支电路调频特性的数值仿真 |
| 3.6 负阻抗电磁分支电路调频特性的试验验证 |
| 3.6.1 试验设置 |
| 3.6.2 结果与讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 自适应电磁分支电路阻尼振动控制理论建模及数值仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制模型 |
| 4.2.1 电磁换能器 |
| 4.2.2 控制方程 |
| 4.3 自适应负阻抗电磁分支电路阻尼的参数优化 |
| 4.3.1 参数变化对系统的影响 |
| 4.3.2 稳定性分析 |
| 4.3.3 系统的优化模型 |
| 4.4 自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制数值仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 自适应电磁分支电路阻尼振动控制试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于dSPACE的遗传算法控制器 |
| 5.2.1 频率估计模块 |
| 5.2.2 遗传算法模块 |
| 5.2.3 遗传算法控制器 |
| 5.3 自适应合成负阻抗电磁分支电路 |
| 5.3.1 合成阻抗原理 |
| 5.3.2 负阻抗的dSPACE实现 |
| 5.3.3 自适应负阻抗电磁分支电路 |
| 5.4 自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制试验平台 |
| 5.5 试验结果分析与讨论 |
| 5.6 自适应负阻抗电磁分支电路阻尼振动控制技术在卫星天线抑振中的应用 |
| 5.6.1 试验设置 |
| 5.6.2 结果分析与讨论 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 非线性电磁分支电路阻尼的隔振性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 非线性电磁分支电路阻尼装置简介 |
| 6.3 非线性电磁分支电路阻尼理论建模 |
| 6.3.1 非线性机电耦合系数 |
| 6.3.2 负电阻分支电路 |
| 6.3.3 非线性电磁分支电路阻尼的振动控制方程 |
| 6.4 非线性电磁分支电路阻尼隔振性能数值仿真 |
| 6.5 非线性电磁分支电路阻尼隔振性能试验研究 |
| 6.5.1 试验设置 |
| 6.5.2 试验结果讨论 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（7）多振子压电液压振动俘能器的设计与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景概述 |
| 1.2 压电俘能技术的研究现状 |
| 1.2.1 压电振动俘能技术的研究现状 |
| 1.2.2 压电流固耦合俘能技术的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 多层压电振子结构设计 |
| 2.1 单层圆形压电振子的仿真分析 |
| 2.1.1 圆形压电振子有限元模型的建立 |
| 2.1.2 粘结层对圆形压电振子形变的影响分析 |
| 2.1.3 圆形压电振子动态特性仿真 |
| 2.2 多层压电振子结构设计和分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 多振子俘能器结构设计和仿真 |
| 3.1 流固耦合基本概念 |
| 3.2 多振子俘能器的组成结构 |
| 3.3 基于COMSOL模型流固耦合仿真分析 |
| 3.3.1 COMSOL流固耦合方法流程 |
| 3.3.2 不同条件下对多振子俘能器系统影响规律分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多振子俘能器理论建模和特性仿真 |
| 4.1 多振子俘能器机械振动系统的理论建模 |
| 4.2 多振子俘能器发电特性仿真分析 |
| 4.2.1 不同系统条件下多振子俘能器发电电能的频响分析 |
| 4.2.2 系统背压和气体占空比对最佳俘能点的影响分析 |
| 4.2.3 激振频率固定时多振子俘能器发电性能的影响因素分析 |
| 4.3 机电耦合等效电路基本方程和仿真分析 |
| 4.3.1 机电耦合等效电路基本方程 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多振子俘能器系统设计制作与实验研究 |
| 5.1 多振子俘能器实验系统设计与制作 |
| 5.2 外激振源的参数对多振子俘能器输出电能的影响 |
| 5.2.1 外激振频率对多振子俘能器输出电能的影响 |
| 5.2.2 外激振幅值对多振子俘能器输出电能的影响 |
| 5.3 系统参数对多振子俘能器发电性能的影响和量化比较研究 |
| 5.3.1 系统参数对多振子俘能器性能的影响 |
| 5.3.2 发电性能提升的量化比较研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 本文主要创新 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（8）基于摆锤与辅助梁间接激励压电梁的多向振动能量捕获器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 宽频带能量捕获技术 |
| 1.3 多向振动能量捕获技术 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于摆锤与辅助梁间接激励压电梁的多向振动能量捕获器的有限元仿真 |
| 2.1 多向振动能量捕获器的结构原理 |
| 2.2 多向振动能量捕获器有限元模型的建立 |
| 2.3 多向振动能量捕获器的模态分析 |
| 2.4 多向振动能量捕获器的动力学响应特性研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于摆锤与辅助梁间接激励压电梁的多向振动能量捕获器的理论分析与数值仿真 |
| 3.1 多向振动能量捕获器理论模型的建立 |
| 3.2 基于MATLAB的数值仿真与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于摆锤与辅助梁间接激励压电梁的多向振动能量捕获器的试验研究 |
| 4.1 试验样机的制作与测试系统的搭建 |
| 4.2 多向振动能量捕获器的输出电压特性及其影响因素分析 |
| 4.3 多向振动能量捕获器的输出功率特性 |
| 4.4 多向振动能量捕获器的电容充电特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（9）可放大振动频率的微型发电系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 各种供电电池的对比 |
| 1.1.2 环境中各种能量的对比 |
| 1.2 振动能量采集装置的发展 |
| 1.2.1 静电式能量采集装置 |
| 1.2.2 压电式能量采集装置 |
| 1.2.3 磁致伸缩式能量采集装置 |
| 1.2.4 摩擦电式能量采集装置 |
| 1.3 电磁式振动能量采集装置的类型 |
| 1.3.1 磁铁振动类型 |
| 1.3.2 线圈振动类型 |
| 1.3.3 线圈永磁体共同振动类型 |
| 1.4 平面弹簧结构的能量采集装置 |
| 1.5 本文的工作内容 |
| 第二章 振动能量采集装置中的拾振系统 |
| 2.1 有阻尼自由振动状态 |
| 2.1.1 有阻尼自由振动过程的分析 |
| 2.1.2 阻尼比的求解方法 |
| 2.2 单自由度系统的简谐强迫振动分析 |
| 2.3 支撑结构运动引起的简谐振动分析 |
| 2.4 拾振系统的非线性振动分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 拾振系统中的平面弹簧 |
| 3.1 平面弹簧的分类 |
| 3.2 平面弹簧的结构 |
| 3.3 平面弹簧的振动过程分析 |
| 3.3.1 拉伸形变过程分析 |
| 3.3.2 弯曲形变过程分析 |
| 3.4 平面弹簧的弹性系数影响因素 |
| 3.5 平面弹簧的固有频率影响因素 |
| 3.6 平面弹簧的仿真分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 振动能量采集装置中的能量转换系统 |
| 4.1 能量转换系统的模型分析 |
| 4.1.1 线性振动情况下系统能量转换过程 |
| 4.1.2 非线性振动情况下系统能量转换过程 |
| 4.2 永磁体结构的分析 |
| 4.3 悬臂梁的分析 |
| 4.3.1 悬臂梁模型的分析 |
| 4.3.2 验证悬臂梁的各阶振型 |
| 4.4 振动能量采集装置的结构 |
| 4.4.1 磁耦合变频结构 |
| 4.4.1.1 磁耦合变频结构的振动过程分析 |
| 4.4.1.2 磁性材料实现耦合的优缺点 |
| 4.4.2 机械式变频结构 |
| 4.4.2.1 机械式变频结构的振动过程 |
| 4.4.2.2 机械式变频结构的模型分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 研究内容的总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）超精密车床双轴机电耦合分析与控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 超精密机床的国内外研究现状 |
| 1.3 机电耦合分析的国内外研究现状 |
| 1.4 国内外研究现状分析 |
| 1.5 课题的主要研究内容 |
| 第2章 超精密车床动力学特性分析与实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超精密车床整体结构 |
| 2.3 超精密车床空气静压导轨建模与分析 |
| 2.4 超精密车床动力学模型的建立与实验验证 |
| 2.4.1 超精密车床动力学建模 |
| 2.4.2 超精密车床模态实验 |
| 2.4.3 工件质量对机床X轴模态的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 机械系统参数对双轴耦合振动影响分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超精密车床双轴耦合振动影响因素分析 |
| 3.3 机械系统参数对双轴机电耦合振动影响的正交试验分析 |
| 3.4 单一机械系统参数对双轴机电耦合振动的影响分析 |
| 3.4.1 导轨侧向刚度对双轴耦合振动的影响 |
| 3.4.2 导轨竖向刚度对双轴耦合振动的影响 |
| 3.4.3 机床床身质量对双轴耦合振动的影响 |
| 3.4.4 隔振气垫刚度对双轴耦合振动的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超精密车床机电耦合模型的建立与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制系统建模与分析 |
| 4.2.1 控制系统建模 |
| 4.2.2 Z轴导轨控制系统仿真分析 |
| 4.3 超精密车床多体动力学模型的建立与分析 |
| 4.3.1 机床多体动力学模型的建立 |
| 4.3.2 机床的动态响应分析 |
| 4.4 超精密车床的机电耦合模型的建立与分析 |
| 4.4.1 机床机电耦合模型的建立 |
| 4.4.2 工件质量对机床双轴耦合振动的影响 |
| 4.4.3 Z轴负载的质量对机床双轴耦合振动的影响 |
| 4.4.4 床身质量对机床双轴耦合振动的影响 |
| 4.4.5 控制系统带宽对双轴耦合振动的影响 |
| 4.4.6 加入陷波滤波器对双轴耦合振动的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超精密车床双轴耦合振动实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 控制系统调试实验 |
| 5.3 超精密车床双轴耦合振动实验 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 X轴导轨刚度对双轴耦合振动的影响实验 |
| 5.3.3 Z轴控制系统带宽对双轴耦合振动的影响实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、弹簧质量对谐振系统固有频率的影响（论文参考文献）
- [1]基于刚体与弹性梁模型的单机与多机系统非线性振动特性研究[D]. 姜娇. 沈阳工业大学, 2021(02)
- [2]多维力传感器动态标定与动态特性随负载变化的研究[D]. 王俊翔. 合肥工业大学, 2021(02)
- [3]高频大载荷电磁激励技术及应用[D]. 倪家傲. 吉林大学, 2021(01)
- [4]用于压电马达的振动滤波器的研究[D]. 廖昕昕. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]环境载荷对弹性边界条件下板壳结构声学性能影响研究[D]. 孙勇敢. 大连理工大学, 2020(01)
- [6]电磁分支电路阻尼的动力学特性及其自适应振动控制研究[D]. 郑文广. 浙江理工大学, 2020(07)
- [7]多振子压电液压振动俘能器的设计与实验研究[D]. 李征. 吉林大学, 2020(01)
- [8]基于摆锤与辅助梁间接激励压电梁的多向振动能量捕获器研究[D]. 何恒钱. 浙江师范大学, 2020
- [9]可放大振动频率的微型发电系统的研究[D]. 刘成鹏. 山东大学, 2020(12)
- [10]超精密车床双轴机电耦合分析与控制系统设计[D]. 杨湘雨. 哈尔滨工业大学, 2020(01)