《国际机械系统动力学学报(英文)》(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。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现代复杂装备整个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1期论文已正式上线,共出版5篇综述和5篇原创研究型论文。作者来自日本东京大学、法国国立工艺与技术大学、德国斯图加特大学、华中科技大学等国内外高校。本期论文主题涵盖多体系统传递矩阵法、基于切削成像技术的切屑形成过程动力学研究、航空发动机中纤维编织增强复合材料的抗高速冲击性能、用于激光与材料相互作用动力学分析的超快成像技术、基于颤振的风能俘获技术、无人机运动平台精确着陆新方法、工程结构动力学设计的多目标离散组合优化方法、面向薄壁结构铣削颤振预测的结构时变动态特性代理模型、冲击载荷下一维球链法向接触力模型和三维复杂结构声学边界条件反演。全部论文均为开放获取,可免费下载阅读:
https://onlinelibrary.wiley.com/toc/27671402/2022/2/1
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Review Articles
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12037
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Xiaoting Rui, Jianshu Zhang, Xun Wang, Bao Rong, Bin He, Zhan Jin. Multibody system transfer matrix method: The past, the present, and the future. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):3-26.
中国科学院院士、南京理工大学教授芮筱亭院士研究团队在IJMSD 发表题名为“多体系统传递矩阵法的过去、现在和未来”的综述。由芮筱亭院士在1993年首次提出的多体系统传递矩阵法是一种全新多体系统动力学方法,国际上也称为“芮方法”。该方法通过发现并利用系统中呈严格线性传递规律的状态矢量,用系统总传递方程和元件传递方程研究多体系统动力学,改变了用系统总体动力学方程研究多体系统动力学的研究模式,突破了系统矩阵阶次随系统自由度增加而增加导致计算速度迅速下降的技术瓶颈,大幅简化了多体系统动力学的研究过程,大幅降低了系统矩阵阶次,从而大幅提高了计算速度。经过近30年不断发展完善,多体系统传递矩阵法已被广泛用于约150种复杂机械系统动力学的建模、仿真、设计、制造、试验、评估和使用。该文综述了多体系统传递矩阵法的基本思想、理论、算法、特点、软件和应用,讨论了未来发展方向以及在电学、声学、流体等其他各类科学、技术、工程中的拓展应用。多体系统传递矩阵法对力学系统中多体系统动力学的处理方法及其优点对各类科学、技术、工程用微分方程或微分代数方程及其求解描述系统动力学特性具有普遍意义,为各类科学、技术、工程系统动力学高效建模和计算,进而为解决各类复杂系统的设计、制造、试验、评估和使用系统动力学问题,提供了强大手段。
多体系统传递矩阵法可视化仿真设计通用软件
多体系统传递矩阵法与拉格朗日方程计算效率之比
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12032
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Guangchao Nie, Zhengyan Yang, Dong Zhang, Xiaoming Zhang, José Outeiro, Han Ding. Dynamics of chip formation during the cutting process using imaging techniques: A review. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):27-49.
中国科学院院士、华中科技大学教授丁汉院士团队由华中科技大学张小明教授联合法国国立工艺与技术大学Outeiro教授共同在IJMSD 发表题名为“基于切削成像技术的切屑形成过程动力学研究进展”的综述,回顾了成像技术被广泛应用于加工过程切屑形成的动力学研究。为直观获取切削过程的原位物理信息,通过切削原位成像技术对切削过程进行直接观测,提供切屑形成过程的运动学信息,如:剪切角、刀-屑接触行为、剪切变形区应力场分布等。该文深入分析了切削成像技术发展现状,包括该技术应用于切屑形成机理、热分配系数、应变/应变率等的研究,并拓展至加工表面完整性(亚表层塑性变形及残余应力)研究;归纳总结了切削成像技术的优势及重要性;最后展望未来发展方向。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12033
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Yinghong Li, Xuefeng Chen, Jin Zhou, et al. A review of high-velocity impact on fiber-reinforced textile composites: Potential for aero engine applications. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):50-64.
中国科学院院士、空军工程大学教授李应红院士团队和西安交通大学陈雪峰教授团队共同在IJMSD 发表题名为“纤维编织增强复合材料抗高速冲击性能在航空发动机中应用的前景”的综述。该文回顾了针对二维、三维机织和编织复合材料抗高速冲击损伤研究,包括材料表征、应用、冲击性能和损伤机制。通过研究纤维界面脱粘、基体横向裂纹、纤维分层、纤维失效和冲击穿透等失效模式,讨论分析了纺织复合材料的抗冲击损伤机理。研究发现,纺织复合材料特别是三维纺织复合材料的冲击能量吸收特性和损伤容限优于传统层压或二维编织复合材料。结果表明:编织复合材料由于编织角度的可变性而表现出优异的剪切性能、抗冲击性和损伤容限,可用于抗冲击损伤容限高要求的航空结构。编织预成型件的制备过程效率更高,具有广泛的应用前景。该综述可为纤维增强编织复合材料在航空发动机中的应用,以及复合材料轻量化结构应用提供指导。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12024
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Du Wang, Shubin Wei, Xiandan Yuan, et al. Ultrafast imaging for uncovering laser–material interaction dynamics. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):65-81.
武汉大学刘胜教授团队和日本东京大学Keisuke Goda教授共同在IJMSD 发表题名为“超快成像用于揭示激光-材料之间的相互作用动力学现象”的综述。该文重点回顾了3种常用的超快成像方法原理和应用,包括泵浦探测成像技术、X射线诊断技术和单发光学超快成像技术,分析了每种成像技术自身的优势和局限;并进一步讨论了高功率激光的应用,包括强场物理、光学材料的损伤机理和激光加工过程等,主要关注损伤阈值以上的现象;最后指出以FTOP、STAMP等为代表的单发光学超快成像技术有可能成为未来新的实验观测手段,但其成像帧数等关键指标参数仍有待提高。本综述虽未涵盖全部超快成像技术,但仍可为相关领域的研究人员提供必要参考。
揭示激光-材料相互作用动力学的超快成像
Copyright 2016, The Optical Society; Copyright 2018, 2019, AAAS
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12035
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Zhiyuan Li, Shengxi Zhou, Zhichun Yang. Recent progress on flutter-based wind energy harvesting. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):82-98.
西北工业大学李支援博士、周生喜教授和杨智春教授在IJMSD 共同发表题名为“基于颤振的风能俘获技术研究进展”的综述。该文回顾了基于翼型结构、基于平板结构和基于柔性体结构的三种颤振式风能俘获器,介绍了理论模型和实验研究进展。将颤振式风能俘获器性能增强方法分别按结构改进与优化、引入非线性和复合式结构与机制三部分进行综述。最后,总结目前基于颤振的风能俘获技术面临的主要挑战,并讨论未来研究的发展方向。
典型的翼型颤振能量采集器(FEH):(A)典型翼型FEH的二自由度模型,(B)压电翼型FEH, (C)电磁翼型FEH
Research Articles
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12036
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Wei Luo, Henrik Ebel, Peter Eberhard. An LSTM-based approach to precise landing of a UAV on a moving platform. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):99-107.
德国斯图加特大学骆炜博士和IUTAM前司库、IMSD前主席、德国斯图加特大学Peter Eberhard教授团队在IJMSD 发表题名为“一种基于LSTM的无人机运动平台精确着陆方法”的研究论文。该文提出了一种结合机器学习和数据融合用于运动目标轨迹预测的方法,通过基于长短期记忆神经网络模型训练的结果与卡尔曼滤波器融合,从而降低异常预测结果对于具体实际应用的影响,并提高预测的精度。进而将该轨迹预测方法应用于无人机的精确降落仿真中,通过对移动平台的轨迹预测,引导无人机提前预判地面机器人的运动,从而及时调整飞行轨迹。仿真结果表明,降落精度满足降落平台要求,保证了降落成功率。最后,在所有常见场景中,将本文提出的方法与直接积分法、直接机器学习方法分别进行了比较,结果表明本文方法在所有场景中的降落精度最高。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12038
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Wenjie Ding, Yanchen Ji, Haitao Liao, Daining Fang. A multiobjective discrete combination optimization method for dynamics design of engineering structures. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):108-116.
中国科学院院士、美国国家工程院院士、美国机械工程师学会会士、国际应用力学学会主席、中国力学学会理事长、北京理工大学教授方岱宁院士和北京理工大学副教授廖海涛博士团队在IJMSD 发表题名为“工程结构动力学设计的多目标离散组合优化方法”的研究论文。该研究针对工程动力学设计问题,提出了一种新的多目标离散优化方法。基于Heaviside函数提出一种新型阶梯插值模型,建立连续变量与离散物理量的映射关系,从而将离散组合优化问题松弛为连续变量优化问题,最终运用连续变量优化算法求解以实现离散组合优化设计,进一步结合粒子群算法进行求解。为克服多目标优化难题,运用加权平均法将多目标优化问题转化为等效的单目标优化问题求解,并采用罚函数思想将设计约束考虑在内,进而通过相关算例验证了所提方法的有效性。结果表明,使用该方法得到的优化结果与其他方法的结果吻合较好。该研究可为相关工程动力学设计的多目标离散优化问题的求解提供借鉴。
复合材料结构阶梯形插值模型铺层力学设计研究方案
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12034
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Yun Yang, Yang Yang, Manyu Xiao, Min Wan, Weihong Zhang. A Gaussian process regression-based surrogate model of the varying workpiece dynamics for chatter prediction in milling of thin-walled structures. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):117-130.
中国科学院院士、国际仿真与多学科优化协会(ASMDO)副主席、西北工业大学教授张卫红院士团队在IJMSD 发表了题名为“面向薄壁结构铣削颤振预测的结构时变动态特性的高斯过程回归代理模型”的研究论文。该研究采用高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)方法,学习利用力学建模方法计算的切削位置与结构固有频率之间的映射关系,建立了结构时变固有频率的高效预测代理模型。针对模态振型向量维数高的问题,采用本征正交分解进行降维,再利用类似的高斯过程回归方法,建立了结构时变模态振型的高效预测代理模型。与现有方法相比,该模型可大幅减小薄壁结构时变动态特性的计算量。仿真与实验验证表明,所提出的方法可大幅提高薄壁结构切削颤振的模拟效率,从而为薄壁结构高性能稳定切削提供技术支持。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12023
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Jun Liu, Futian Zhao, Zhimin Xiao, Yue Wang, Zheng Liu, Haowen Zheng. The establishment of the normal contact force model for a one-dimensional sphere chain subjected to impact load. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):131-142.
河海大学刘军教授和赵伏田博士团队在IJMSD 发表题名为“冲击荷载下一维球链法向接触力模型建立”的研究论文。该研究通过理论模型建立、数值算法编制与程序开发、实验验证相结合的方法,深入系统地研究了球形颗粒元法向接触力模型;建立了球形颗粒元法向接触力改进模型;研发了冲击荷载下一维球链颗粒系统法向接触力计算的离散元计算程序,并通过自行设计的模型实验验证了离散元计算程序及改进法向接触力模型的正确性。试验与模拟结果对比表明,两者在波形持续时间与主波形集中程度上吻合较好,且波形峰值误差小于15%。本研究为深入利用离散元法进行颗粒系统力学行为及其动力响应研究提供了理论与技术支持。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12031
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Zengtao Chen, Fajie Wang, Suifu Cheng, Guozheng Wu. Localized MFS for three-dimensional acoustic inverse problems on complicated domains. International Journal of Mechanical System Dynamics. 2022;2(1):143-152.
青岛大学王发杰副教授团队在IJMSD 发表了题名为“基于无网格局部基本解法的三维复杂结构声学边界条件反演”的研究论文。该文基于近年来提出的新型半解析无网格方法——局部基本解法建立了一种简单、精确、高效的无网格数值模型,用于三维复杂结构声学边界条件的反演分析。局部基本解法具有数学形式简单、计算精度高、占用内存少等优势。与传统方法不同,所形成的稀疏线性系统避免了病态问题,可采用常规解法进行求解。含有高水平噪声的复杂结构数值试验表明了算法的有效性和精确度。该研究为复杂结构的声学反演提供了一种新的、简单高效的数值方法。
汽车腔内声压分布及数值误差:
(A)解析解,(B) LMFS结果,(C)绝对误差
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。
IJMSD 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/276714
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