機械裝備非線性動力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)

內(nèi)容概要

《機械裝備非線性動力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)》是由5位院士和動力學(xué)與控制方面的多位專家、教授參與的中國工程院機械與運載學(xué)部關(guān)于“提高我國機械裝備產(chǎn)品品質(zhì)的若干關(guān)鍵共性技術(shù)調(diào)查研究”項目的調(diào)查研究成果。
其內(nèi)容涉及機械裝備的非線性動力學(xué)、振動與控制、設(shè)計技術(shù)、故障診斷、健康管理與智能維修決策技術(shù)方面的相關(guān)內(nèi)容?！稒C械裝備非線性動力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)》詳細闡述了我國裝備制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題，進一步闡述了涉及航空航天飛行器、高速鐵路機車車輛、公路運輸機械、大型風(fēng)力發(fā)電機、大型旋轉(zhuǎn)機械、航空發(fā)電機等機械裝備的非線性動力學(xué)與振動控制的研究現(xiàn)狀以及基礎(chǔ)理論和方法應(yīng)用于機械裝備時存在的問題，指出了非線性動力學(xué)與控制基礎(chǔ)理論研究在我國機械裝備產(chǎn)品自主創(chuàng)新中的作用與發(fā)展方向。
《機械裝備非線性動力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)》是從事動力學(xué)與控制研究的專業(yè)人員及科研工作者，學(xué)習(xí)研究動力學(xué)與控制基礎(chǔ)理論、提高機械裝備設(shè)計水平的重要指導(dǎo)書。

書籍目錄

序
第一部分  總報告
  第1章  前言
    1.1 國外裝備制造業(yè)的發(fā)展趨勢
    1.2 我國裝備制造業(yè)的現(xiàn)狀
  第2章  機械裝備中存在的若干非線性動力學(xué)問題
    2.1 高速軌道交通中的非線性動力學(xué)問題
    2.2 大型旋轉(zhuǎn)機械中的非線性動力學(xué)問題
    2.3 航空發(fā)動機中的非線性動力學(xué)問題
    2.4 大型風(fēng)力機中的非線性動力學(xué)問題
    2.5 高超聲速飛行器中的非線性動力學(xué)問題
    2.6 儲液罐中的非線性動力學(xué)問題
    2.7 航天飛行器中的非線性動力學(xué)問題
  第3章  機械裝備中的非線性動力學(xué)與控制技術(shù)的現(xiàn)狀與分析
    3.1 主要成就與貢獻
    3.2 存在的問題與發(fā)展方向
    3.3 提高我國機械裝備中非線性動力學(xué)與控制技術(shù)的建議與措施
第二部分  分報告
  第1章  鐵道車輛動力學(xué)與控制調(diào)研報告
    1.1 鐵道車輛系統(tǒng)的動力學(xué)
      1.1.1 軌道模型
      1.1.2 車體模型
      1.1.3 整車模型
      1.1.4 小結(jié)與展望
    1.2 輪軌接觸問題
      1.2.1 輪軌接觸方程的建立
      1.2.2 蠕滑問題
      1.2.3 磨耗問題研究
      1.2.4 輪軌接觸對車輛性能的影響
      1.2.5 實驗驗證
      1.2.6 小結(jié)和展望
    1.3 懸掛系統(tǒng)控制
      1.3.1 二系懸掛系統(tǒng)
      1.3.2 傾擺系統(tǒng)
      1.3.3 一系懸掛系統(tǒng)
      1.3.4 小節(jié)與展望
    1.4 發(fā)展趨勢
    參考文獻
  第2章  大型旋轉(zhuǎn)機械動力學(xué)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    2.1 概述
    2.2 非線性轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究方法及國內(nèi)外發(fā)展概況
      2.2.1 非線性轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究的一般方法
      2.2.2 非線性油膜力模型\[32?35\]
      2.2.3 動壓密封力
      2.2.4 求解非線性轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題的數(shù)值積分方法
      2.2.5 滾動軸承、扭轉(zhuǎn)振動、非對稱轉(zhuǎn)子及油膜失穩(wěn)后的疲勞強度分析
      2.2.6 大型轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)高維非線性動力學(xué)問題的降維求解
    2.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動力學(xué)設(shè)計及穩(wěn)定性
      2.3.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動力學(xué)行為的機理研究和實驗研究
      2.3.2 高速轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的非線性動力學(xué)設(shè)計
      2.3.3 軸系非線性穩(wěn)定性分析方法
    2.4 非線性轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究中存在的問題及展望
    2.5 國內(nèi)外燃氣輪機研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
      2.5.1 國外燃氣輪機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
      2.5.2 國內(nèi)燃氣輪機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
      2.5.3 燃氣輪機的發(fā)展目標及其重點
    參考文獻
  第3章  航空發(fā)動機的動力學(xué)與故障診斷
    3.1 航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子的動力學(xué)失穩(wěn)研究
      3.1.1 密封流體激振
      3.1.2 擠壓油膜阻尼器的穩(wěn)定性
    3.2 航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)機械故障動力學(xué)研究
      3.2.1 轉(zhuǎn)靜碰摩故障
      3.2.2 熱彎曲故障
      3.2.3 葉片振動
      3.2.4 松動故障
      3.2.5 疲勞裂紋
      3.2.6 雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)故障
      3.2.7 滾動軸承故障
      3.2.8 機動飛行的影響及整機振動
    3.3 航空發(fā)動機的故障診斷
      3.3.1 故障診斷研究現(xiàn)狀
      3.3.2 基于非線性動力學(xué)的故障診斷原理
      3.3.3 故障中的信號降噪方法
    3.4 結(jié)論
    參考文獻
  第4章  大型風(fēng)電裝備設(shè)計及運行中的動力學(xué)與控制
    4.1 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與我國的能源安全息息相關(guān)
      4.1.1 發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)符合國家的中長期規(guī)劃
      4.1.2 風(fēng)電裝備國產(chǎn)化面臨的問題和挑戰(zhàn)
      4.1.3 科學(xué)意義與主要挑戰(zhàn)
      4.1.4 對國民經(jīng)濟的作用
    4.2 國內(nèi)外風(fēng)電裝備的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
      4.2.1 大型風(fēng)力機傳動系統(tǒng)的動力學(xué)理論
      4.2.2 復(fù)雜環(huán)境中風(fēng)電裝備的失效機理與故障診斷方法
      4.2.3 復(fù)雜工況下機械系統(tǒng)的可靠性增長策略
      4.2.4 風(fēng)力機組的振動控制與消噪技術(shù)
    4.3 大型風(fēng)電裝備設(shè)計及運行中的關(guān)鍵科學(xué)問題
      4.3.1 復(fù)雜載荷作用下大型風(fēng)力機的動力學(xué)行為與設(shè)計原理
      4.3.2 復(fù)雜環(huán)境中風(fēng)電裝備的狀態(tài)演化與失效機理
      4.3.3 復(fù)雜工況條件下機械系統(tǒng)的可靠性增長策略
      4.3.4 葉片及傳動系統(tǒng)的振動控制
    4.4 需要解決的主要突破點
    參考文獻
  第5章  高超聲速與變形機翼技術(shù)綜述
    5.1 近空間飛行器對高超聲速和變翼技術(shù)的需求
    5.2 高超聲速技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀
      5.2.1 高超聲速定義及特性13
      5.2.2 高超聲速技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展
      5.2.3 高超聲速再入飛行的飛行力學(xué)問題
      5.2.4 高超聲速推進技術(shù)
      5.2.5 高超聲速技術(shù)的實驗實施
      5.2.6 高超聲速關(guān)鍵基礎(chǔ)理論
    5.3 變形機翼
      5.3.1 變形機翼的仿生思想及應(yīng)用背景
      5.3.2 變形機翼發(fā)展史
      5.3.3 近代幾種典型可變形飛機介紹
      5.3.4 變形機翼關(guān)鍵技術(shù)
    5.4 高超聲速和變翼技術(shù)的展望
    參考文獻
  第6章  儲液罐動力學(xué)與控制
    6.1 引言
    6.2 儲液罐類液體晃動動力學(xué)
      6.2.1 儲液罐類液體晃動研究的解析方法
      6.2.2 儲液罐類液體大幅晃動研究的數(shù)值方法
    6.3 液體晃動等效力學(xué)模型研究
    6.4 儲液罐多體系統(tǒng)動力學(xué)與控制研究
      6.4.1 車載儲液罐系統(tǒng)動力學(xué)研究
      6.4.2 船載儲液罐系統(tǒng)動力學(xué)研究
      6.4.3 充液航天器固—液—控耦合動力學(xué)研究
    6.5 未來研究方向展望
    參考文獻
  第7章  太陽帆飛行器軌道控制研究
    7.1 引言
    7.2 太陽帆飛行器局部最優(yōu)控制
      7.2.1 局部最優(yōu)控制在星際轉(zhuǎn)移軌道中的應(yīng)用
      7.2.2 局部最優(yōu)控制在逃逸行星引力場中的應(yīng)用
    7.3 星際時間最優(yōu)軌道轉(zhuǎn)移
      7.3.1 時間最優(yōu)控制理論
      7.3.2 求解方法
      7.3.3 算例
    7.4 不變流形軌道轉(zhuǎn)移
      7.4.1 地球到人工拉格朗日點的不變流形轉(zhuǎn)移
      7.4.2 人工拉格朗日點之間的不變流形轉(zhuǎn)移
      7.4.3 平衡點與周期軌道之間的轉(zhuǎn)移
    參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：輪軌接觸對車輛的動力學(xué)性態(tài)起著重要的作用，特別是對車輛的曲線通過性能與蛇形運動起著決定性的作用。在小半徑和大位移條件下，輪軌接觸幾何參數(shù)和彈性滑動力都是非線性的。因此，要真實地模擬曲線通過，必須考慮輪軌間的非線性因素。車輛的蛇形運動是非線性車輛系統(tǒng)失穩(wěn)后出現(xiàn)的一種特殊的運動。此時，輪對在兩根鋼軌間橫向大幅度地往復(fù)擺動，這不僅使得車輛系統(tǒng)的振動加劇，甚至導(dǎo)致脫軌事故。對高速列車來說，問題就更加嚴重。此外，懸掛系統(tǒng)中的干摩擦、滯后非線性等非線性因素使蛇形運動變得更復(fù)雜。非線性動力學(xué)的分析表明，列車的蛇形運動是由于系統(tǒng)霍普分岔出現(xiàn)的極限環(huán)運動，而霍普分岔通?？煞譃槌R界霍普分岔和亞臨界霍普分岔。對于超臨界霍普分岔，列車速度低于霍普分岔速度時，列車是穩(wěn)定的，高于霍普分岔速度時，隨速度的增加極限環(huán)的幅值增大；而對于亞臨界霍普分岔，列車卻有可能在低于霍普分岔速度的時候產(chǎn)生較大幅值的極限環(huán)運動，這將嚴重危害列車的穩(wěn)定運行。此時，還應(yīng)確定發(fā)生極限環(huán)的速度。對于只能確定列車霍普分岔速度的線性分析方法，顯然已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高速列車的非線性動力學(xué)設(shè)計。此外，隨著車輛速度的進一步提高，車輛系統(tǒng)的極限環(huán)振動有可能會出現(xiàn)進一步的分岔，如分岔出倍周期解、概周期解，最終導(dǎo)致混沌運動。混沌運動的出現(xiàn)使系統(tǒng)的動態(tài)行為失去可預(yù)測性，不僅影響車輛系統(tǒng)的運行平穩(wěn)性，而且可能會導(dǎo)致脫軌的危險。因此，有必要用非線性動力學(xué)理論研究列車的輪軌接觸問題，為高速列車的穩(wěn)定運行提供理論保障。

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《機械裝備非線性動力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)》是由機械工業(yè)出版社出版的。

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