《旋轉剛柔耦合系統動邊界模態特性的理論與實驗研究》是依託武漢理工大學，由尹海斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：旋轉剛柔耦合系統動邊界模態特性的理論與實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：尹海斌
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
旋轉中心剛體和柔性梁組成的剛柔耦合系統具有重要的工程套用背景，是學術界研究的熱點；然而，大多數學者在對該系統動態建模時直接採用了靜態結構力學中柔性梁的模態特性，沒有定量研究中心剛體的旋轉運動對柔性梁模態特性的影響。本項目以旋轉柔性梁為研究對象，對柔性梁在旋轉動態邊界條件下的模態特性(簡稱動邊界模態特性)進行理論計算及套用模式探究。具體內容包括：確立中心剛體旋轉運動與柔性梁邊界條件的本質聯繫，提出柔性梁的動邊界條件的數學模型；理論計算動邊界條件下旋轉柔性梁的模態特性，同時採用有限元法仿真計算旋轉柔性梁的模態特性，理論計算與仿真計算進行比較給出理論結果；研究動邊界模態特性的快速的線上計算方法，在實驗平台上驗證並確立動邊界模態特性的實時線上套用模式。本項目旨在定量解析旋轉柔性梁的動邊界模態特性，確立其套用模式，為更加精確建立旋轉剛柔耦合系統的動態模型和動態控制套用提供一種新的理論基礎。
結題摘要
旋轉中心剛體和柔性梁組成的剛柔耦合系統具有重要的工程套用背景，是學術界研究的熱點；然而，大多數學者在對該系統動態建模時直接採用了靜態結構力學中柔性梁的模態特性，沒有定量研究中心剛體的旋轉運動對柔性梁模態特性的影響。本項目以柔性臂為研究對象，對其關鍵部件柔性梁在旋轉動態影響下的模態特性(簡稱動邊界模態特性)進行理論計算及套用模式探究。本項目主要是針對柔性臂建模精度不足問題進行研究。首先，在總結前期研究的基礎上，指出柔性臂的建模精度存在的問題，主要是計算頻率與實際出入較大；通過比較各種邊界條件和彈性變形描述對模型精度的影響程度分析，指出邊界條件是影響模型精度的主要因素。其次，既然邊界條件更大的影響模型精度，從傳統的邊界條件的不足提出動邊界模態特性的概念問題，建立了“旋轉邊界條件”的數學表達式，為準確描述動邊界模態特性奠定理論基礎。這個研究在定量描述動邊界模態特性的基礎上，解決了動邊界模態特性的可解性的問題。再次，在柔性梁的動態邊界定量描述中引入了一個參數，突破了前期研究提出的“旋轉邊界條件”這種固定描述的局限；參數化邊界條件的描述方法能夠適應較寬頻帶模態特性的定量解析。最後，我們也研究了參數化邊界模態特性的套用模式，在動態回響解析中考慮了參數化邊界模態特性，動態回響解析與實驗數據對比分析，可以辨識具體實驗平台的邊界參數。通過本項目的研究，我們提出了一種動邊界模態特性的理論解析與實驗套用方法，這一方法能夠有效提高柔性臂動態模型精度。本項目的研究為柔性臂的準確建模，動態分析及控制奠定了新的理論基礎。
