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低频大幅隔振器设计及实验: 2024年; 为了突破传统隔振器刚度和承载能力之间的矛盾,需要隔振器具有高的静态刚度,低动态刚度的特性.如今的准零刚度隔振器技术可以实现低频微幅隔振,但是对于大幅振动,隔振效果并不明显甚至失效,因此突破宽幅隔振成为隔振领域亟待解决的问题.为此,我们利用多稳态折纸通过并联装配的方式,构造具有宽幅零刚度区间的折纸型隔振器,以解决传统隔振器振动抑制幅值较低的问题.本文建立了宽零刚度隔振器模型,提出宽幅零刚度的设计方法,并通过动力学分析分析了模型的隔振效果.最后搭建试验样机,验证了理论的正确性.这种设计打破了传统准零刚度隔振器单点准零的设计准则,能够在一个大幅范围内保证稳定性,同时实现零刚度,极大拓宽了隔振器的适用范围.这种设计理念能够被用在新隔振材料设计和航空、船舶等大幅低频动态环境中.; 孙秀婷孙英超钱佳伟徐鉴

非线性隔振及时滞消振方法研究进展被引量：1: 2023年; 振动问题与人类日常生活和科技发展紧密相关.振动不但会干扰人类的生活、影响人类健康,也会造成建筑物、机械设备和精密仪器无法正常使用甚至损坏.于是,在航空航天、汽车工程、船舶工程、大型结构及精密仪器加工等领域,人们利用弹性元件或控制装置形成有效的振动隔离或消除装备,有效的隔振能够提高人员和装备的安全性、稳定性、可控性和舒适性.现代结构的大型化和复杂化发展,对隔振和消振器的宽频抑振效果提出了新挑战.然而,基于线性理论的设计优化方法在分析和应用中出现了无法调和的矛盾,即,如果要拓宽隔振频带,就必须降低隔振结构的刚度,这导致结构承载能力下降.本文对典型的非线性隔振器高静低动设计方法、动力学建模、动力学分析进行了详细的综述,阐明不同机理下呈现的恢复力本构和准零刚度设计准则,在面向航空航天、精密加工、汽车船舶等领域的不同需求时,能够从动力学特征上进行选型;另外,关注到基于仿生和超结构的隔振和消振设计方法,在非线性恢复力本构的力学机理解释和调控上产生了新的问题和挑战,引发出变刚度、大变形动力学分析及其控制新方法、新策略和实验新技术的研究;最后,随着结构零部件向着轻质化和柔性化的方向发展,运动部件末端的隔振效果受限于部件的柔性,即使通过耦合多层准零刚度结构也难以实现被隔结构在空间上的快速定位,关注到时滞控制的调幅调频机理,本文对时滞抑振原理及设计方法进行讨论,提供时滞抑制柔性低频振动成功案例,为极端工况下的有效、简单、快速的主动隔振消振提供了可能性.未来,基于大数据时代的数据密集型研究范式,非线性隔振和消振技术将面向复杂工况实现更精确、更智能的控制效果,在精密仪器、航空航天等国家重大需求领域实现泛化应用.; 孙秀婷钱佳伟齐志凤徐鉴; 关键词：非线性动力学时滞控制

仿鸡脖子刚柔耦合结构的仿生机理及大变形建模: 2023年; 观察表明,禽类颈部普遍具有刚柔耦合的特点,在运动过程中,可以辅助身体运动,使得头部产生大变形.在机器人、航空航天等领域普遍需要具有大变形、变刚度等特征的结构实现相关功能.受禽类脖子结构的启发,提出了一种仿鸡脖子刚柔耦合结构,阐明仿鸡脖子的仿生机理并建立大变形模型.首先,从鸡颈部的生物解剖出发,发现仿鸡脖子结构势必具有多自由度刚柔耦合的特征,因此,根据鸡脖子骨骼的构型构造出单节仿生标准单元,根据肌肉的连接方式厘清节间弹性连接,建立起仿鸡脖子刚柔耦合结构的力学模型;然后,通过定义连接矩阵描述节间弹性元件的分布和作用,由此得到任意运动下的标准单元的力平衡方程;最后,选取了几种具有代表性的工况,通过有限元分析验证理论建模方法的准确性并展示结构的非线性变刚度特征;在4种典型平面弯曲工况下得到不同变形与发力肌肉群的对应关系.文章提出的仿鸡脖子刚柔耦合结构建模具有仿生机理清晰、适合大变形计算及结构具有非线性刚度特征等特点,也解释了禽类颈部变形机理.; 瞿怡鹏孙秀婷徐鉴; 关键词：仿生结构刚柔耦合多刚体系统

一类新型仿生起竖结构设计及其动力学分析被引量：2: 2021年; 由于生物能够通过丰富的运动形式完成特定的任务,仿生设计方法受到了学者们的广泛关注.蚯蚓在各种环境中具有出色的移动能力和适应性,受此启发,仿蠕虫机器人被提出并应用在搜救、医疗等领域.然而现有的仿蠕虫机器人一般通过体节的轴向变形实现直线运动,无法实现类似蛇类生物的起竖功能.为了解决现有的仿蠕虫机器人无法起竖的问题,本文提出了一种具有非线性多稳态性质的仿生柔性关节,并在此基础上构建了多节仿生起竖结构以实现类似尺蠖、蛇等生物的起竖功能.首先,本文提出了一种仿生起竖关节模型,推导了多节仿生起竖结构的总势能表达式,从而建立了多节仿生起竖结构的动力学模型;随后,基于多节仿生起竖结构总势能的表达式和多元函数极值原理,提出了实现需求起竖构型的结构参数设计准则,利用动力学模型验证了结构参数设计准则的有效性,并研究了需求构型的触发条件;最后,针对不同起竖节数的设计需求,设计了相应节数的仿生起竖结构.研究结果表明,结构参数设计准则能够使得多节仿生起竖结构达到需求的仿生起竖构型,并在需求构型处保持稳定平衡;此外,定义了初始激励与起竖构型的比例系数单调性变量,并基于仿生起竖结构不同稳态的吸引盆揭示了上述变量构成的构型触发准则,这为仿生起竖结构的构型切换提供了理论依据.本文提出的仿生起竖结构对仿蠕虫机器人的功能拓展具有参考价值和指导意义,也是对仿生设计理论的进一步完善.; 钱佳伟孙秀婷徐鉴方虹斌; 关键词：仿生结构吸引盆

时滞导致耦合van der Pol系统的双Hopf分岔分析: 孙秀婷徐鉴; 关键词：稳定性

Van der Pol时滞弱耦合系统多尺度分析被引量：3: 2009年; 对于非线性耦合项中带有时滞的van der Pol系统,采用多尺度法对该系统进行定性以及定量的分析。研究结果表明,对于van der Pol时滞耦合系统,时滞的存在影响了系统的稳定性,使系统的周期解发生了静态分岔和Hopf分岔。研究还发现,对于耦合强度较弱的情形,利用多尺度法对系统进行定量分析是合理可靠的。我们取不同的耦合强度作出了系统的时间历程图、相图和分岔图,分析了解析解与数值解之间产生误差的原因。本文所研究的系统来源于耦合的激光振荡器。; 孙秀婷徐鉴; 关键词：时滞微分方程耦合振子分岔

时滞耦合非线性隔振-吸振复合结构: 讨论利用时滞主动控制装置将吸振器与隔振器耦合后,这样的隔振-吸振复合结构的动力学特性.首先,对时滞耦合隔振-吸振复合结构进行建模;然后,对复合结构进行特征值的分析,考察时滞允许的取值范围以及时滞对结构固有频率的影响;最后...; 孙秀婷徐鉴

多重时滞吸振器的等峰设计准则: 多自由度非线性主系统在宽频激励下,非线性共振现象会发生在不同模态附近。本文采用多时滞吸振器以抑制主系统的多模态非线性共振。时滞吸振器的最优时滞和增益由本文提出的等峰等峰准则确定。在等峰准则中,稳定性条件求出了时滞控制参数...; 孟豪孙秀婷徐鉴王丰; 关键词：非线性系统

仿生系统动力学与应用专刊序: 2024年; 围绕仿生系统动力学建模、设计理论与方法、非线性振动特征、控制方法等研究主题,本专刊介绍了仿生系统动力学与控制的一些创新性研究和工程应用成果.; 孙秀婷陆泽琦; 关键词：非线性系统振动控制仿生机器人

仿生隔振器设计方法研究进展: 2024年; 基于仿生学的思想,通过模仿生物系统的结构几何构成特性,创新优化隔振模型是当今隔振领域的热门问题.本文基于仿生灵感来源的不同,对现有的仿生隔振器进行了系统的分类,并对不同设计原理的仿生隔振器恢复力本构与隔振性能做了详细的阐述和对比,旨在通过隔振器隔振频带的横向对比厘清几何构型与可调参数的影响,以此厘清隔振器几何设计和隔振性能的关系.并且,本文展望了未来仿生隔振器的发展前景和研究方向.; 肖国栋孙秀婷

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孙秀婷

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