基于能量平衡原理的有限单元耦合方法_岳健广
电动斥力机构中的斥力计算
( 6)
电动斥力机构的动态分析涉及到电路、电磁感 应、电磁力、机械运动等多个动态过程,当前多用 有限元法分析[3],该种方法计算极为复杂,而且没 有解析结果。本文则采取不同的思路,提出了忽略 加速运动阶段回路电感变化的假设,使斥力机构的 电气回路可以用常系数二阶微分方程描述,由此得 到了电气量的解析解,并得到了试验验证。
参考文献
[1] S. Basu,et al. Electromagnetic force on a metal disk in an alternating magnetic field. IEEE Trans. Power Apparatus and systems , vol. PAS-88,No. 8,pp1281-1285, 1969 [2] R. Jungblut, R. Sittig. Hybrid high-speed DC circuit breaker using a charge-storage diode. 1998 Industrial and Commercial power systems technical conference. Papers presented at the 1998 annual meeting IEEE,New York 1998 [3] J. M. Meyer,A. Rufer. A DC Circuit Breaker with ultra fast contact opening and IGCT’ s’
图 2 电动斥力机构等值电路
e2 M Mdi1 dt
铝盘中感应电流 i 2 产生的自感电势 e2 L 为
(a) 0mm 气隙 图3
(b)1mm 气隙 不同气隙时电容电压和电流
e2 L L2 di2 dt
涡轮叶片结构化网格自动分区策略研究
成方法只适用于可以映射为六面体的几何结构, 对于 这种复杂的模型, 需要进行分块处理[]。现有的商业 网格生成工具如 Gambit和 ICEMCFD 都提供了强大的 分区 分 。分 能, 但在 结构化网格的 复杂计算域分区 在于计算精度 , 但 于 大量的手动分区工作, 是整个模拟过程最为耗时的部 其使用条件苛刻,对于有复杂边界的几何形体无法直 接采用结构化网格生成, 因此对于复杂三维模型进行 自动分区成为突破点。文 献 [6 ]采用单元设计法的生 成思路,先调用叶片的网格生成程序, 在此基础上再调 用扰流柱、 气膜孔的网格生成程序, 得到完整的气冷叶 片计算网格。但该方法对于复杂的空间排布和倾斜角 度的气膜孔很难使用, 只能用非结构网格进行连接。 文 献 [7 ]采用基于单元设计法的参数化设计系统, 研
Abstract : In order to
achieve higher levels of efficiency of structured mesh generation, an approach to
wards automatic blocking applied into turbine blade is presented, based on the parameters of parameter ized model,the envelope planes can be calculated respectively,the hexahedral topology is constructed by generating the auxiliary planes in the computational domain,which can be used for the structured mesh generation.This paper presents a concept for computational grid optimization performed by decomposing complex domain into simpler parts by filling virtual structures. The results show that this strategy contrib utes to less manual intervention n ad shorter mesh generation period ,and it can be used for turbine blades that have thesame structures , which is very helpful for the automatic optimization of blade design. namics ( CFD )
基于有限元能量流模型的复杂耦合结构中低频段耦合损耗因子的计算
e p rme t x ei n.
Ke y wor ds:mi - e u n y p o lm ;c upi g ls a tr in t l me te e g o mo e ;v b o a o si r b e df q e c rbe r o l o sfc o ;f ie ee n n r y f w d l i r — c u tc p o l m n l
析手段 ; 柔性体 ” “ 子结 构则 由于 模态 密 度大 , 用 于统 适
如果仅 仅使 用 统 计 能量 分 析 方 法 进行 分 析 , 在 存
以下两个 问题 :
( ) 刚性 体 的模 态 密 度 低 , 能 为 统计 能量 分 析 1 不 提 供足够 的模 态样本 数 。 ( )连接 方 式不 是 统 计 能 量 分 析 中所 提 到 的点 、 2
LU a — a g,HAO i o Zh o g n Zh 一 ng,ZHENG Xu
( ea m n f nryE g er g Z eagU i rt,H nzo 10 7 C ia D pr e t e ni ei , hj n nv sy aghu30 2 , h ) t oE g n n i ei n
c l u ae t h n ry c n e s to q to ac lt d wi t e e e g o v r ain e uain,i c he e e g fe c u y tm s a c u td t r u h t e fn t h n whih t n r y o a h s bs se wa c o n e h o g h ie i
大型磁悬浮CMG转子的组合优化策略
21 02年 2月 Vo . 133
No. 2
J u n fA t n u is o r a o sr a t l o c
Fe u r 2 2 br ay 01
大型磁悬浮 C MG转 子 的组 合优 化 策 略
韩邦成 ,袁 倩
( .新 型惯性仪 表与导航 系统技术 国防重点学科实验室 ,北京 10 9 ; .惯性技术重点实验室 ,北京 1011 1 011 2 0 9)
转子组件 。采用 A S S进行参数化建模 , NY 通过 II H SG T软件集成 A S S实现优化过程 。取转子质量和最大等效应 NY 力分别最小为优化 目标 , 选择转子轮盘结构尺寸 为设 计变量 , 根据转 子运行 工况对转 子提 出包 括尺 寸 、 度 、 并 强 效
能等方面约束 限制 。与 G N P L算法相 比组合优化策略的优化 结果要优 于单 纯使用一 种全局优 化算法 或局部 A、 L Q
D :1 . 8 3 j i n 1 0 —3 8 2 1 . 2 0 9 oI 0 3 7 / . s . 0 0 1 2 . 0 2 0 . 1 s
Th mb n t ra t z to t a e y f r La g - ie a n tc e Co i a o i lOp i a in S r t g o r e S z d M g e i mi
o t z h oo y tm.ANS s u e o b i a a tr ain mo e ,I GHT a d ANS r n e r td t i i p i e t e r trs se mi YS i s d t u l a p r mee i t d l NI d z o n YS a e i tg ae o f s n h t e o t z t n moo s n xma q ia e t sr s a e t e mii m e p ciey a e c o e a h e in h p i a i tr ma s a d ma i l e uv ln te s tk n o b n mu r s e t l r h s s t e d sg mi o v
基于桁架单元的能量一致积分方法
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
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第3讲—弹性力学问题的有限单元法
1 T U d Kd 2
u1 d u 2 u 3
有限单元法
崔向阳
Step 3: 单元集成
单元集成——外力功
整体节点 位移列阵
整体等效节 点力列阵
u1 d u2 u 3
f1 R1 f f 2 0 f F 3
有限单元法
崔向阳
Step 2.单元特征分析
xi
单元节点位移列阵: 单元节点坐标列阵: 单元等效节点力列阵:
II=0
有限单元法 崔向阳
真实位移
6
最小势能原理
1 II ij ij dV bi ui dV pi ui dA 2 Sp 1 II Dijkl ij kl dV bi ui dV pi ui dA Sp 2
ij
ij
dV biui dV piui dA
Sp
弹性问题中等价于最小势能原理!
有限单元法 崔向阳
比较:虚功原理和能量变分原理
虚功原理是理论力学上的一个根本性原理,可以用于
一切非线性力学问题。
最小势能原理只是虚功原理对弹性体导出的一种表述
形式,但是对于线弹性问题,最小势能原理的应用非 常方便。
ij ui ij ui Dijkl ij kl dV bi ui dV pi ui dA Sp ij ij dV bi ui dV pi ui dA Sp
V= – W
弹性势能—弹性体变形后,产生弹性内力,这种力也具有对外作 功的能力,称为弹性势能,或弹性应变能。
基于波有限元法的流固耦合结构波传导问题
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
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_中国电机工程学报_百篇杰出学术论文名单_6f68ab1d_1e14_4270_
58 电机电工 究
彭力 华中科技大学
白丹,康勇,陈坚 2004-05-05
电站锅炉入炉煤元素分析
59
发电 和发热量的软测量实时监 刘福国 山东电力设计院 无
2005-03-16
测技术
电力系统保护与动
60
电力系统
基于水火电置换的发电权 调节市场
王雁凌
态安全监控教育部 重点实验室(华北电
张粒子,杨以涵
2006-03-01
哈尔滨工业大学能
15
发电 连续数据知识发现
于达仁
胡清华,鲍文
源科学与工程学院
2004-06-05
I
总排序 专业
论文题目
第一作者
第一作者 工作单位
其他作者
论文刊登 时间
基于割集功率空间上的静
许晓菲,余贻鑫,魏
16 电力系统 态电压稳定域局部可视化 王成山 天津大学
炜 , STEPHEN 2004-09-05
祯祥
2005-02-16
电力系统谐波分析的稳健
上 海 交 通 大 学 电 气 丁屹峰,程浩忠,曾
68
电力系统 支持向量机方法研究
占勇 工程系
德君
2004-12-05
基于广域测量系统的混合
华南理工大学电力
69
电力系统 量测状态估计算法
丁军策 学院
蔡泽祥,王克英
2006-01-16
王草的热解与燃烧特性实
李庚银
态安全监控教育部 重点实验室(华北电
罗艳,周明,王宇宾
2006-02-01
定位
力大学)
基于耦合场的大型同步发 47 电机电工 电机定子温度场的数值计 李伟力 哈尔滨理工大学 丁树业,靳慧勇
一种压电复合棒机-电耦合性能仿真模拟方法[发明专利]
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
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基于光控压电混合驱动悬臂梁独立模态控制
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。
综合能源系统分析的统一能路理论:电热气耦合系统优化调度
5、系统调度:根据优化结果,对电热气耦合系统进行实时调度,确保系统 运行在最优状态。同时,需要考虑系统的动态特性和不确定性,进行实时控制和 调整。
相关技术综述
统一能路理论在电热气耦合系统优化调度中的应用,需要与相关领域的技术 相结合。以下是一些与统一能路理论相关的技术领域及其在电热气耦合系统优化 调度中的应用:
3、智能电网:智能电网技术的发展为电热气耦合系统优化调度提供了新的 机遇。智能电网具有信息化、自动化和互动化的特点,能够实现电力系统的实时 监测、控制和优化运行。通过结合智能电网技术,可实现电热气耦合系统的智能 调度和优化运行。
未来发展方向
随着科技的不断进步和能源结构的转型,电热气耦合系统优化调度将面临新 的挑战和机遇。未来发展方向包括以下几个方面:
2、目标函数设定:根据系统需求和目标,设定优化目标函数。目标函数可 包括能耗、排放、经济性等多个方面,以指导优化过程。
3、约束条件处理:在优化过程中,需要考虑系统的各种约束条件。例如, 电力系统的稳定性约束、热力系统的传热约束等。处理约束条件的方法包括线性 规划、非线性规划等。
4、优化算法选择:根据目标函数和约束条件,选择合适的优化算法进行求 解。常见的优化算法包括梯度下降法、遗传算法、粒子群算法等。
1、控制理论:控制理论为电热气耦合系统的稳定运行和优化控制提供了重 要支持。通过采用先进的控制策略,如自适应控制、鲁棒控制等,可有效应对系 统中的不确定性和扰动,实现系统的最优控制。
2、能源系统建模:能源系统建模是统一能路理论应用于电热气耦合系统优 化调度的关键环节。通过对电热气耦合系统进行详细建模,能够准确描述系统中 各子系统的运行特性和能量转换过程,为优化调度提供可靠的基础。
3、考虑环境因素与社会效益:在满足经济性要求的同时,未来电热气耦合 系统优化调度将更加环境因素和社会效益。通过降低碳排放、提高能源利用效率, 推动绿色低碳发展,同时实现经济效益、社会效益和环境效益的平衡。
基于能量方法的结构动力学分析与设计
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
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
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
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
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。
高温气冷堆全耦合系统直接联立求解的方法研究和程序开发
!!核电站系统的耦合计算是对现有反应堆各 领 域 数 值 技 术 的 融 合 $集 成 和 进 一 步 提 升 !是 核 能领域的前沿方向之一%完整的核电站系统同 时 具 有 多 种 特 性 不 同 的 耦 合 方 式!在 堆 芯 存 在 由 反 应 堆 物 理$热 工 水 力 构 成 的 基 于 共 用 计 算 域的多物理 耦 合!堆 芯$蒸 汽 发 生 器$主 泵 和 连 接管线构成了基于拓扑网络的一回路多部件耦 合 !一 $二 回 路 通 过 蒸 汽 发 生 器 构 成 了 基 于 换 热 界 面 的 多 回 路 耦 合 % 多 物 理 $多 部 件 $多 回 路 是 所有类型反应堆共有的耦合特征%对于高温气 冷堆 核 电 站!在 上 述 特 征 基 础 上!由 于 采 用*多 堆 带 一 机 +的 运 行 模 式 而 形 成 了 更 大 规 模 $更 复 杂 的 多 模 块 耦 合 &堆 芯 的 宏 观 球 床 温 度 $介 观 燃 料球内部温度与微观颗粒内部温度构成了多尺 度 耦 合&同 时 由 于 采 用 响 应 速 度 快 的 螺 旋 管 式 直 流 蒸 汽 发 生 器 而 使 一 $二 回 路 耦 合 更 加 紧 密 % 因 此 !高 温 气 冷 堆 核 电 站 更 复 杂 !是 一 个 具 有 多
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清华大学 核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京!=)))E>
摘要反应堆耦合计算是对现有反应堆各领域数值 技 术 的 融 合集 成 和 提 升完 整 的 反 应 堆 核 电 站 系 统 同时具有多种耦合机制是一个超大规模非线性强耦合系统以\:(Y(Y 为代表的直 接 联 立 方 法 是 极 具潜力的发展方向本文在综述国内外反应堆耦合 计 算 研 究 的 基 础 上介 绍 了 清 华 大 学 核 能 与 新 能 源 技术研究院在高温气冷堆核电站全耦合直接联立求解方法及程序开发方面的研究工作针对高温气冷 堆多物理多尺度多部件多回路多模块的耦合特 点首 次 提 出 了 非 线 性 消 去 直 接 联 立 方 法 等 关 键 技 术 研 发 可 以 描 述 多 层 级 耦 合 结 构 的 统 一 耦 合 平 台 框 架 已 形 成 多 个 中 间 版 本 的 程 序 关 键 词 多 物 理 多 尺 度 多 部 件 多 回 路 多 模 块 高 温 气 冷 堆 \:(Y(Y 中图分类号8@A#?!!! 文献标志码*!!!文章编号=)))B"?A=#)##)#B)#<=B=> !"#=)'<!AE4FG'#)#='4%HI-60')?))
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将 应 力 表 达 式 代 入 式 (9),求 得
σ31 =F1/t+ (12F6/t3)y
(10)
σ32 = (3F2/2t)(1-4y2/t 2)
(11)
σ33 =F3/t+ (12F4/t3)y+ (12F5/L3)x (12)
将 应 力 代 入 平 衡 方 程 (5),并 代 入
关 键 词 :能 量 平 衡 原 理 ;单 元 耦 合 方 程 ;损 伤 全 过 程 分 析 ;原 位 推 覆 试 验 中 图 分 类 号 :TU375;TU313 文 献 标 志 码 :A doi:10.7511/jslx201502015
1 引 言
在 地 震 作 用 下 ,结 构 发 生 的 损 伤 破 坏 并 非 均 布 在结 构 之 中,而 是 集 中 在 某 些 局 部 区 域。 例 如,在 1999 年 土 耳 其 大 地 震 中 (7.6 级 ),很 多 建 筑 结 构 由 于梁端、柱端的纵 筋 锚 固 不 足,或 节 点 域 配 置 钢 筋 不足在构 件 端 部 或 节 点 区 域 发 生 破 坏[1];在 2008 年汶川地震中(8.0级),大量的框架 结 构 形 成 柱 端 塑性铰而发生 破 坏[2];在 2011 年 东 日 本 大 地 震 中 (9.0级)[3],结 构 破 坏 也 多 发 生 在 柱 端、节 点 以 及 结 构 角 柱 等 局 部 区 域 。 实 际 地 震 灾 害 表 明 ,结 构 的 地震损伤是始于局部破 坏 而 止 于 整体 功 能 的丧 失[4]。结构非线 性 数 值 计 算 分 析 应 真 实 反 映 局 部 破 坏 细 节 ,为 结 构 损 伤 演 化 全 过 程 分 析 提 供 依 据 。
A
{u′3}= [X5][u′3]
∫ L3 [Nshell]T[Nshell]dy
t (i=5)
弹 塑 性 损 伤 模 型 ,则 可 以 较 准 确 地 计 算 混 凝 土 材 料 的损伤行为。
基于弹 性 力 学[6]、子 结 构 方 法[12]、平 截 面 假 定[13]和 Arlequin 法[14]的 有 限 单 元 耦 合 技 术 已 在 建筑结构和桥梁工程等数值分析中有所应用。针 对 结 构 地 震 损 伤 全 过 程 分 析 问 题 ,在 发 生 局 部 破 坏 的位置,弹性假定 已 不 再 适 用,而 能 量 则 遵 循 平 衡 原理,同 时 能 量 的 变 化 与 损 伤 有 关。 基 于 此,本 文 依 据 能 量 平 衡 原 理 建 立 了 梁 单 元 、壳 单 元 及 实 体 单 元之间的耦合方程,并对某 RC 框架结构原位推覆 试 验 进 行 了 数 值 计 算 和 损 伤 分 析 ,验 证 了 该 方 法 的 有效性。
岳 健 广 *1, 钱 江2
(1.南京工业大学 土木工程学院,南京 210009;2.同济大学 土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092)
摘 要:结构非线性数值计算分析应真实反映局部损伤破坏细节,以作为损伤演 化 全 过 程 分 析 的 依 据 。 对 同 类 构 件,有限单元耦合方法可以解决破坏细节与整体模拟的空间尺度差异问题。基于 能 量 平 衡 原 理,建 立 了 梁 与 实 体 单元、梁与壳单元以及壳与实体单元的耦合方程,适用于结 构 的 损 伤 数 值 计 算。 对 某 RC 框 架 结 构 原 位 推 覆 试 验 的损伤数值分析表明,有限单元耦合模型能正确反映整体结构的承载力和变形性 能,并 且 能 准 确 反 映 局 部 损 伤 破 坏细节。
的面积,ui,shell为 壳 单 元 结 点 位 移 在 耦 合 界 面 各 轴 的分量,u′i为实体单元结点位移在耦合界面各轴 上 的分量。
单位长度各项作用力与界面上结点应力的关
系为
∫ 烄 t/2 σ3idy -t/2
(i=1,2,3)
t/2
∫ σ33ydy -t/2
F′i = 烅 L/2
∫ σ33xdx -L/2
(i=4) (i=5)
(6)
t/2
∫ 烆
σ31ydy
-t/2
(i=6)
式中 t为壳单元厚度,x 和y 为耦合界面上任意点
的 坐 标 (分 别 对 应 1 轴 和 2 轴 ,如 图 2 所 示 )。
假 设 在 耦 合 界 面 上 ,壳 平 面 内 的 应 力 表 达 式 为
一 次 项 形 式 ,壳 平 面 外 的 应 力 表 达 式 为 二 次 抛 物 线
(4)
式中 Aj为耦合界面 上 单 元j 的 面 积,[Nsolid]为 耦 合界面上 实 体 单 元 的 形 函 数 矩 阵,[Xi]为 耦 合 界
3 壳与实体单元耦合
壳-实体单元耦 合 界 面 如 图 2 所 示,由 耦 合 界 面 上 不 同 单 元 结 点 在 各 项 合 力 作 用 下 做 功 相 等 ,则
∫ 烄 σ3iu′i,soliddA (i=1,2,3) A
∫ Fu i i,beam = 烅 σ33u′3,soliddA (i=4,5) A
∫ 烆 A (σ31u′1,solid +σ32u′2,solid)dA (i=6)
(2)
由 作 用 于 梁 单 元 上 的 外 力 ,可 求 得 实 体 单 元 在
第32卷 第2期 2015 年 4 月
计算力学学报 Chinese Journal of Computational Mechanics
Vol.32,No.2 April 2015
20131221001 岳健广
文 章 编 号 :1007-4708(2015)02-0232-07
基于能量平衡原理的有限单元耦合方法
L (i=1)
∫3 (1-4y2/t2)[Nshell]T[Nsolid]dA
A
{u′2}=
∫ 2t [Nshell]T[Nshell]dx L
[X2][u′2] (i=2)
∫[Nshell]T[Nsolid]dA
A
{u′2}= [X3][u′2]
∫ 烄 σ3iu′idA (i=1,2,3) A
∫ ∫ F′iui,shelldx = 烅 σ33u′3dA (i=4,5) (5)
L
A
∫ 烆
σ31u′1dA (i=6)
A
式中 F′1~F′6为作 用 于 壳 单 元 单 位 长 度 上 1 轴 ~6
轴的分量,如图2所示,σ31~σ33分 别 为 界 面 处 实 体 单元结点在1轴~3轴的应力 分 量,A 为 耦 合 界 面
x[Nsolid]{u′3,solid}dA =
Aj
[Xi][u′i,solid] (i=5)
n
∑∫ 6
b2(3h-b)j=1
[Nsolid]({u′1}+
Aj
{u′2})dA= [X1,i][u′1,solid]+
烆 [X2,i][u′2,solid] (i=6)
为
面 上 实 体 单 元 结 点 的 多 点 约 束 方 程 系 数 矩 阵,
{u′i,solid}为耦合界 面 上 单 元 Aj的 结 点 自 由 度 矩 阵, [u′i,solid]为耦合界面上所有 实 体 单 元 的 结 点 自 由 度 矩阵。
图 1 梁 单 元 与 实 体 单 元 的 耦 合 Fig.1 Coupling for beam elements to solid elements
作用于梁单元上1轴~6轴力的分量;σ31~σ33分 别 为实体单元 结 点 在 耦 合 界 面 上 1 轴 ~3 轴 应 力 的 分量;u1,beam ~u6,beam 为 梁 单 元 结 点 在 耦 合 界 面 上 1轴~6轴 位 移 的 分 量,u′1,solid~u′3,solid为 实 体 单 元 结点在耦合界面上1轴~3 轴 位 移 的 分 量。 由 此, 可以建立平衡方程为
[Nsolid]{u′i,solid}dA= [Xi][u′i]
Aj
(i=1,2,3)
n
∑∫ 1
Ii-3j=1
y[Nsolid]{u′3,solid}dA=
Aj
[Xi][u′i,solid] (i=4)
∑∫ u = i,beam 烅 1 n Ii-3j=1
有限单元法是结构非线性分析最常用的方法, 其包含的单元类型和本构模型亦非常丰富。其中, 三维实体单元通过任何一个表面可以和其他单元 连 接 ,几 乎 能 构 建 任 何 形 状 、承 受 任 何 荷 载 的 对 象 , 二维壳单元便于 模 拟 墙、板 类 构 件,一 维 梁 单 元 则 多用于模拟梁、柱等线型构件 。 [5] 由于整体结 构 与 局 部 破 坏 细 节 在 空 间 尺 度 上 存 在 差 异 ,同 类 构 件 有 时 也 需 要 采 用 不 同 单 元 进 行 模 拟 ,此 时 可 以 利 用 有 限单元耦合法 和 [6-8] 转换 单 元 法 等 [9,10] 来 解 决 这 种 空间尺度 差 异 问 题。 采 用 Jason[11]提 出 的 混 凝 土
对应1轴和2轴 的 坐 标;A 和I1,I2分 别 为 耦 合 界 面的面积和绕1轴和2轴的 截 面 惯 性 矩;b 和h 分
别为矩形截面 沿 1 轴 和 2 轴 方 向 的 长 度;F1 ~F6
第2期
岳 健 广 ,等 :基 于 能 量 平 衡 原 理 的 有 限 单 元 耦 合 方 法
233
收 稿 日 期 :2013-12-21;修 改 稿 收 到 日 期 :2014-04-08. 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 (51308286);江 苏 省 自 然
科 学 基 金 (BK20130944)资 助 项 目 . 作者简介:岳健广* (1979-),男,博士,讲师
(E-mail:jgyue@njtech.edu.cn).
F1~6 = [Nshell]{F1~6}= {F1~6}T[Nshell]T