《国际机械系统动力学学报(英文)》2022年第2期正式上线

2022-08-18来源:能源与动力工程学院作者:IJMSD编辑部审核人:王国平、杨道涛编辑:曹佳音阅读:1806

《国际机械系统动力学学报》(International Journal of Mechanical System Dynamics,简称IJMSD)是由国际三大顶级出版集团之一Wiley出版发行的国际期刊,其办刊宗旨是:为提升现代工业研发能力、提升机械系统性能提供最先进机械系统动力学科学与技术,发挥机械系统动力学对复杂装备全生命周期的关键作用。期刊主题涵盖机械系统动力学理论、建模、计算、分析、软件、设计、控制、制造、测试及评估。

IJMSD主编为中国科学院院士、南京理工大学教授芮筱亭院士3位合作主编分别为:加拿大皇家学会会士、加拿大工程院院士、欧洲科学院院士、加拿大麦吉尔大学Marco Amabili院士,国际理论与应用力学联盟(IUTAM)前司库、国际多体系统动力学学会(IMSD)前主席、德国斯图加特大学Peter Eberhard教授和美国工程院及科学院两院院士、欧洲科学院外籍院士、中国科学院外籍院士、美国工程科学协会前主席、美国西北大学黄永刚院士35位编委来自11个国家,包括15位院士、14位国际学会主席、13位其他国际期刊主编等

IJMSD 2022年第2期论文已正式上线,共出版6篇原创研究型论文。作者来自美国圣地亚哥州立大学、加拿大约克大学、韩国仁荷大学、西北工业大学和同济大学等国内外高校。本期论文主题涵盖基于核壳结构四氧化三铁/共聚物纳米复合材料的高稳定性磁流变学性能,双质量飞轮的参数影响规律分析及优化设计,基于系统动力学的高速磁浮列车摆杆结构强度和振动疲劳寿命评估研究,跳跃噪声激励下含时滞单自由度系统的动力学分析,基于ANCF的环形空间系绳运输系统动力学建模与分析,运用Lyapunov指数参数、功率谱分析和Poincaré图的凸轮-从动件系统接触力非线性动力学研究。全部论文均为开放获取,可免费下载阅读:https://onlinelibrary.wiley.com/toc/27671402/2022/2/2


1. Core/shell magnetite/copolymer composite nanoparticles enabling highly stable magnetorheological response

Wenjiao Han1, Shun Wang1, Xiaoting Rui1*, Yuzhen Dong2, Hyoungjin Choi3,4

1 School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China

2 School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai, China

3 Department of Polymer Science and Engineering, Inha University, Incheon, Republic of Korea

4 Program of Environmental and Polymer Engineering, College of Engineering, Inha University, Incheon, Republic of Korea

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12047

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Han W, Wang S, Rui X, Dong Y, Choi H. Core/shell magnetite/copolymer composite nanoparticles enabling highly stable magnetorheological response. Int J Mech Syst Dyn. 2022;2:155-164.


中国科学院院士、南京理工大学芮筱亭教授团队和韩国科学技术研究院院士、仁荷大学Hyoungjin Choi教授课题组在IJMSD合作发表题名为“基于核壳结构四氧化三铁/共聚物纳米复合材料的高稳定性磁流变学性能”的研究论文。该文采用可聚合表面活性剂合成具有低密度、高塑性、耐磨性和耐腐蚀性的聚(苯胺-二苯胺)共聚物,通过表面改性技术对四氧化三铁颗粒进行包覆,形成有序组装的四氧化三铁/共聚物纳米复合材料,作为制备具有高稳定性磁流变液的新型材料。内容涵盖了对复合材料形貌、化学成分和磁性能的表征,以及对基于四氧化三铁/共聚物纳米复合材料的磁流变液可视化响应、流变特性(表观粘度、屈服应力、储能模量、损耗模量等)和抗沉降稳定性能的分析。研究发现,该磁流变液的剪切特性符合Herschel-Bulkley模型,在梯度磁场下表现出瞬时、可调谐、宽线性粘弹性区和高稳定性的磁流变特性。表面改性技术优化了磁性颗粒在基载液中的密度适配性和界面张力,是提升磁流变液抗氧化腐蚀性、抗沉降稳定性和再分散性的有效方法。该研究丰富了磁流变液材料库,为磁场和应力/应变耦合作用下磁流变液的动态力学行为机理和调控机制提供了科学依据,对磁流变液稳定性优化和应用器件设计具有重要参考价值。


2. Parameter influence law analysis and optimal design of a dual mass flywheel

Guangqiang Wu1,2*, Guoqiang Zhao2

1 School of Automobile Studies, Tongji University, Shanghai, China

2 Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, Tokyo, Japan

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12046

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Wu G, Zhao G. Parameter influence law analysis and optimal design of a dual mass flywheel. Int J Mech Syst Dyn. 2022;2:165-177.


美国汽车工程师学会(Society of Automotive Engineers, SAEFellow、美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers, ASMEFellow、同济大学吴光强教授团队在IJMSD发表题名为“双质量飞轮的参数影响规律分析及优化设计”的研究论文。该文结合试验与仿真,探究转动惯量比、刚度和阻尼比等对双质量飞轮隔振效果的影响规律,使用试验车辆进行实车道路试验,分析双质量飞轮的减振效果,并将试验结果与整车动力传动系统模型的仿真结果进行对比,验证了模型的准确性。进一步借助该模型研究了双质量飞轮的动力学参数对其减振性能的影响规律,并分析不同的优化算法对双质量飞轮减振效果的提升。该研究为优化双质量飞轮的减振效果,提升其车用时的减振能力提供了较为完整的建模、分析、优化与实验等方法,通过试验与仿真接合及迭代的方式可极大提升工作效率与效果,为企业的产品开发提供了重要手段与工具。


3. System dynamics in structural strength and vibration fatigue life assessment of the swing bar for high-speed maglev train

Feng Guo1, Feifei Hu1, Shengchuan Wu1*, Feng He1, Jianxin Liu1, Xingwen Wu2

1 State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu, China

2 School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, China

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12045

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Guo F, Hu F, Wu S, He F, Liu J, Wu X. System dynamics in structural strength and vibration fatigue life assessment of the swing bar for high-speed maglev train. Int J Mech Syst Dyn. 2022;2:178-189.


西南交通大学吴圣川研究员、吴兴文副教授与刘建新教授团队和赵春发教授团队合作IJMSD发表题为“基于系统动力学的高速磁浮列车摆杆结构强度和振动疲劳寿命评估研究”的论文。该文通过系统动力学和有限元法,研究了基于系统动力学的高速磁浮列车关键承载部件结构强度和振动疲劳寿命评估方法。以高速磁浮列车摆杆为例,利用高速磁浮列车刚-柔耦合多体系统动力学仿真模型分别分析了11种超常载荷工况和9种疲劳载荷工况条件下作用于摆杆的极限设计载荷和疲劳载荷谱;分析了摆杆在11种超常载荷工况作用下的应力状态,校核了6082-T6铝合金和40CrMo合金钢两种材质摆杆的结构强度;评估了9种疲劳载荷工况作用下悬浮架的疲劳寿命,识别了临界安全部件和位置。在此基础上,通过将线路条件、仿真工况、服役载荷与摆杆的疲劳寿命相关联,研究了摆杆疲劳寿命的关键影响因素。研究发现,在11种超常载荷工况作用下6082-T6铝合金和40CrMo合金钢两种材质摆杆结构强度的最小安全系数分别为1.335.59,均能满足设计要求,但前者与极限安全系数下限值1.30较为接近,存在结构优化和改进的空间,而后者的安全裕度过大,不利于实现结构的轻量化设计;摆杆是悬浮架疲劳寿命最低的临界安全部件,其临界安全位置为摆杆与摆动台装置相连一端的变截面位置,最低疲劳寿命为2390万公里,折算寿命34年,较接近30~35年的设计寿命;相比行驶速度,平面曲线半径对摆杆疲劳寿命的影响更为显著,增大平面曲线半径或限制车体安装座与摇枕之间的横向相对位移均能够降低作用于摆杆的横向弯矩,并由此显著提高摆杆的疲劳寿命和耐久性。该研究对车辆系统动力学与关键承载部件强度和寿命的联合分析具有重要意义,为在研超高速磁浮列车关键部件结构强度和振动疲劳寿命提供了理论基础和技术支持,对于同类车型的研发设计和服役安全评估也具有重要的借鉴价值。



4. Dynamical analysis of an SDOF quasi-linear system with jump noises and multitime-delayed feedback forces

Wantao Jia 1, Mingxia Luo1, Mengli Hao2, Yong Xu1*

1 Department of Applied Probability and Statistics, School of Mathematics and Statistics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an, China

2 Department of Applied Mathematics, Xi'an University of Technology, Xi'an, China

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12043

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Jia W, Luo M, Hao M, Xu Y. Dynamical analysis of an SDOF quasi-linear system with jump noises and multitime-delayed feedback forces. Int J Mech Syst Dyn. 2022;2:190-203.


西北工业大学许勇教授课题组在IJMSD发表了题名为“跳跃噪声激励下含时滞单自由度系统的动力学分析”的研究论文。该文提出了噪声激励下含时滞非线性系统的近似求解方法,研究了具有多时滞和泊松白噪声的单自由度拟线性系统的随机动力学。通过发展跳跃随机激励下的含多时滞系统的随机平均法,实现原始系统的降维,实现噪声激励下的非线性时滞系统的求解,进而推导李雅普诺夫指数的表达式,为渐近随机李雅普诺夫稳定性提供理论工具。研究结果表明,该文所提出的近似方法不仅能精确预测跳跃随机激励下时滞系统的响应,且能很好地刻画系统的随机稳定性。借助上述方法,该文详细探讨了泊松白噪声及时滞对系统响应及稳定性的影响。研究发现,随着泊松白噪声平均到达率的增加,系统不稳定参数区域变大;时滞会引起系统的随机P分岔,且时滞的增加会拓宽不稳定参数区域。该研究成果为工程实际中含时滞系统的随机系统动力学分析提供了理论工具。


5. Dynamic modeling and analysis of the looped space tether transportation system based on ANCF

Jie Yang1, Qingtao Wang1,2*, Zhiyong Zhang1,2, Zhendong Liu3, Shidong Xu4, Gangqiang Li5

1 School of Science, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China

2 Institute of Launch Dynamics, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China

3 Shanghai Aerospace System Engineering Institute, Shanghai, China

4 State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing, China

5 Department of Mechanical Engineering, York University, Toronto, Canada

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12044

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Yang J, Wang Q, Zhang Z, Liu Z, Xu S, Li G. Dynamic modeling and analysis of the looped space tether transportation system based on ANCF. Int J Mech Syst Dyn. 2022;2:204-213.


南京理工大学王庆涛副教授和张智勇副教授团队、上海宇航系统工程研究所刘振东工程师、南京航空航天大学徐世东讲师和加拿大约克大学李刚强研究员共同在IJMSD发表题名为“基于ANCF的环形空间系绳运输系统动力学建模与分析”的研究论文。该文提出了一种环形空间系绳运输系统的高保真模型,并研究该系统的大变形和较大的整体运动。该文采用基于绝对节点坐标法的细梁单元离散了两个系绳并建立了系统的精确模型,简要介绍了与系绳纵向和弯曲变形相关的非线性弹力及其雅可比矩阵,采用基于ANCF的滑动铰模型描述了系绳和运输装置之间的相互作用。在系统运作时,由于科氏力的作用,运输装置与系绳之间存在碰撞风险。为了降低这些风险,该文研究了两种振动抑制策略,即运输装置相对于系绳做减速运动和每个系绳上放置多个运输装置。最后,通过仿真验证了两种策略在降低攀登者与系绳碰撞风险、L-TTS的整体振动以及系绳纵向弹力大小方面的有效性,并验证了所提出的高保真模型在微重力条件下的良好性能。该研究结果为未来空间运输系统的建设提供了借鉴。



6. Nonlinear dynamics investigation of contact force in a cam-follower system using the Lyapunov exponent parameter, power spectrum analysis, and Poincaré maps

Louay S. Yousuf*

Department of Mechanical Engineering, San Diego State University, San Diego, California, USA

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12025

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Yousuf LS. Nonlinear dynamics investigation of contact force in a cam-follower system using the Lyapunov exponent parameter, power spectrum analysis, and Poincaré maps. Int J Mech Syst Dyn. 2022;2:214-230.


美国圣地亚哥州立大学Louay S. Yousuf教授在IJMSD发表题名为“运用Lyapunov指数、功率谱分析和Poincaré图的凸轮-从动件系统接触力非线性动力学研究”的论文。该文利用最大Lyapunov指数、快速傅里叶变换功率密度函数和从动装置非线性动力学现象产生的Poinaré图来检测凸轮与从动装置之间的分离情况。针对不同的凸轮速度和不同的从动导引件的内部距离,研究了凸轮与从动件之间的分离。研究结果表明,当凸轮和从动件永久接触时,没有势能损失,也没有冲击或恢复;而存在分离时,凸轮与从动件之间的分离程度会随着恢复系数的增加而增加。该研究为将凸轮-从动件系统应用于仿生四足机器人提供了理论指导和试验参考。



期刊简介

IJMSD旨在成为快速发表动力学相关高影响力研究成果的国际学术交流平台,快速出版机械系统动力学相关的先进理论、建模、计算、分析、软件、设计、控制、制造、测试以及评估等方面的高质量研究成果。发表与机械系统动力学相关的基础型和应用型研究论文、综述和社论,强调从“系统”视角及系统级工具理解动力学,所涉及的机械系统不仅包括各种不同尺度的机械系统和结构,还包括具有多物理场/多学科特征的综合机械系统。

2022—2023年免收出版费,并为已录用稿件免费提供专业的语言润色服务,欢迎全球科学家投稿交流。


期刊主页:https://onlinelibrary.wiley.com/journal/27671402

2021年第1期:https://onlinelibrary.wiley.com/toc/27671402/2021/1/1

2021年第2期:https://onlinelibrary.wiley.com/toc/27671402/2021/1/2

2022年第1https://onlinelibrary.wiley.com/toc/27671402/2022/2/1

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