機(jī)械裝備非線性動(dòng)力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)

內(nèi)容概要

《機(jī)械裝備非線性動(dòng)力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)》是由5位院士和動(dòng)力學(xué)與控制方面的多位專家、教授參與的中國工程院機(jī)械與運(yùn)載學(xué)部關(guān)于“提高我國機(jī)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(xiàng)目的調(diào)查研究成果。
其內(nèi)容涉及機(jī)械裝備的非線性動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制、設(shè)計(jì)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。《機(jī)械裝備非線性動(dòng)力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)》詳細(xì)闡述了我國裝備制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題，進(jìn)一步闡述了涉及航空航天飛行器、高速鐵路機(jī)車車輛、公路運(yùn)輸機(jī)械、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械、航空發(fā)電機(jī)等機(jī)械裝備的非線性動(dòng)力學(xué)與振動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀以及基礎(chǔ)理論和方法應(yīng)用于機(jī)械裝備時(shí)存在的問題，指出了非線性動(dòng)力學(xué)與控制基礎(chǔ)理論研究在我國機(jī)械裝備產(chǎn)品自主創(chuàng)新中的作用與發(fā)展方向。
《機(jī)械裝備非線性動(dòng)力學(xué)與控制的關(guān)鍵技術(shù)》是從事動(dòng)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(dòng)力學(xué)與控制基礎(chǔ)理論、提高機(jī)械裝備設(shè)計(jì)水平的重要指導(dǎo)書。

書籍目錄

序
第一部分  總報(bào)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(jī)械裝備中存在的若干非線性動(dòng)力學(xué)問題
    2.1 高速軌道交通中的非線性動(dòng)力學(xué)問題
    2.2 大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的非線性動(dòng)力學(xué)問題
    2.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的非線性動(dòng)力學(xué)問題
    2.4 大型風(fēng)力機(jī)中的非線性動(dòng)力學(xué)問題
    2.5 高超聲速飛行器中的非線性動(dòng)力學(xué)問題
    2.6 儲液罐中的非線性動(dòng)力學(xué)問題
    2.7 航天飛行器中的非線性動(dòng)力學(xué)問題
  第3章  機(jī)械裝備中的非線性動(dòng)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(xiàn)
    3.2 存在的問題與發(fā)展方向
    3.3 提高我國機(jī)械裝備中非線性動(dòng)力學(xué)與控制技術(shù)的建議與措施
第二部分  分報(bào)告
  第1章  鐵道車輛動(dòng)力學(xué)與控制調(diào)研報(bào)告
    1.1 鐵道車輛系統(tǒng)的動(dòng)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(xiàn)
  第2章  大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)壓密封力
      2.2.4 求解非線性轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問題的數(shù)值積分方法
      2.2.5 滾動(dòng)軸承、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、非對稱轉(zhuǎn)子及油膜失穩(wěn)后的疲勞強(qiáng)度分析
      2.2.6 大型轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)高維非線性動(dòng)力學(xué)問題的降維求解
    2.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性
      2.3.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)行為的機(jī)理研究和實(shí)驗(yàn)研究
      2.3.2 高速轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)
      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(dòng)力學(xué)研究中存在的問題及展望
    2.5 國內(nèi)外燃?xì)廨啓C(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
      2.5.1 國外燃?xì)廨啓C(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
      2.5.2 國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
      2.5.3 燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展目標(biāo)及其重點(diǎn)
    參考文獻(xiàn)
  第3章  航空發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)與故障診斷
    3.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)機(jī)械故障動(dòng)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(dòng)
      3.2.4 松動(dòng)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(dòng)軸承故障
      3.2.8 機(jī)動(dòng)飛行的影響及整機(jī)振動(dòng)
    3.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(xiàn)
  第4章  大型風(fēng)電裝備設(shè)計(jì)及運(yùn)行中的動(dòng)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(jì)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(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)理論
      4.2.2 復(fù)雜環(huán)境中風(fēng)電裝備的失效機(jī)理與故障診斷方法
      4.2.3 復(fù)雜工況下機(jī)械系統(tǒng)的可靠性增長策略
      4.2.4 風(fēng)力機(jī)組的振動(dòng)控制與消噪技術(shù)
    4.3 大型風(fēng)電裝備設(shè)計(jì)及運(yùn)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(jī)的動(dòng)力學(xué)行為與設(shè)計(jì)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(jī)理
      4.3.3 復(fù)雜工況條件下機(jī)械系統(tǒng)的可靠性增長策略
      4.3.4 葉片及傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)控制
    4.4 需要解決的主要突破點(diǎn)
    參考文獻(xiàn)
  第5章  高超聲速與變形機(jī)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(jìn)技術(shù)
      5.2.5 高超聲速技術(shù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)施
      5.2.6 高超聲速關(guān)鍵基礎(chǔ)理論
    5.3 變形機(jī)翼
      5.3.1 變形機(jī)翼的仿生思想及應(yīng)用背景
      5.3.2 變形機(jī)翼發(fā)展史
      5.3.3 近代幾種典型可變形飛機(jī)介紹
      5.3.4 變形機(jī)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(xiàn)
  第6章  儲液罐動(dòng)力學(xué)與控制
    6.1 引言
    6.2 儲液罐類液體晃動(dòng)動(dòng)力學(xué)
      6.2.1 儲液罐類液體晃動(dòng)研究的解析方法
      6.2.2 儲液罐類液體大幅晃動(dòng)研究的數(shù)值方法
    6.3 液體晃動(dòng)等效力學(xué)模型研究
    6.4 儲液罐多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制研究
      6.4.1 車載儲液罐系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究
      6.4.2 船載儲液罐系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究
      6.4.3 充液航天器固—液—控耦合動(dòng)力學(xué)研究
    6.5 未來研究方向展望
    參考文獻(xiàn)
  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(shí)間最優(yōu)軌道轉(zhuǎn)移
      7.3.1 時(shí)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(diǎn)的不變流形轉(zhuǎn)移
      7.4.2 人工拉格朗日點(diǎn)之間的不變流形轉(zhuǎn)移
      7.4.3 平衡點(diǎn)與周期軌道之間的轉(zhuǎn)移
    參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：輪軌接觸對車輛的動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)力都是非線性的。因此，要真實(shí)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(yùn)動(dòng)是非線性車輛系統(tǒng)失穩(wěn)后出現(xiàn)的一種特殊的運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，輪對在兩根鋼軌間橫向大幅度地往復(fù)擺動(dòng)，這不僅使得車輛系統(tǒng)的振動(dòng)加劇，甚至導(dǎo)致脫軌事故。對高速列車來說，問題就更加嚴(yán)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(yùn)動(dòng)變得更復(fù)雜。非線性動(dòng)力學(xué)的分析表明，列車的蛇形運(yùn)動(dòng)是由于系統(tǒng)霍普分岔出現(xiàn)的極限環(huán)運(yùn)動(dòng)，而霍普分岔通常可分為超臨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(shí)，列車是穩(wěn)定的，高于霍普分岔速度時(shí)，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(shí)候產(chǎn)生較大幅值的極限環(huán)運(yùn)動(dòng)，這將嚴(yán)重危害列車的穩(wěn)定運(yùn)行。此時(shí)，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(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。此外，隨著車輛速度的進(jìn)一步提高，車輛系統(tǒng)的極限環(huán)振動(dòng)有可能會出現(xiàn)進(jìn)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(yùn)動(dòng)?；煦邕\(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為失去可預(yù)測性，不僅影響車輛系統(tǒng)的運(yùn)行平穩(wěn)性，而且可能會導(dǎo)致脫軌的危險(xiǎn)。因此，有必要用非線性動(dòng)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(yùn)行提供理論保障。

編輯推薦

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

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