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机械学的发展与新材料的发明与应用有紧密的关系,研究新材料在机械中的应用是当今机械学的一个重要内容。在机械系统中应用强重比和阻尼特性显著优于传统金属材料的先进复合材料是改善机械系统弹性动力学性能的一条有效途径。但是,采用先进复合材料构件的这些高速机构在运行中也时常表现出一些未曾料及的现象,有时甚至是严重的故障,如:驱动电机的电磁谐波有时会引起这样的高速轻型机构产生强烈振动;系统的临界转速会随电机的运行参数变化而变化等等。究其原因,是对复合材料构件的机构动态性能的研究还很不深入。 自上世纪八十年代以来,人们开始研究在机构中应用层合板复合材料的问题。但是在建立该类机构的动力学分析模型时,研究者基本上都是沿用传统金属材料的机构动态分析有限元模型,只是将单元质量矩阵中的金属材料密度改为复合材料各层的平均密度,单元刚度矩阵中的金属材料弹性模量改为复合材料各层的平均弹性模量,尤其至今没有分析推导出机构的阻尼矩阵,只是将阻尼矩阵假设为比例阻尼。由于没有根据这种各向异性材料的实际物理关系来分析推导这类机构的动态分析模型,所建模型与实际情况差距较大。这也是这类性能优良的新型机构未能获得更好地推广应用的原因之一。 本文以三相交流电机——复合材料构件的机构系统为研究对象,用有限单元法建立系统的耦合动态方程,所建方程包含了复合材料参数、驱动电机电磁参数、机构的结构参数。在电机单元分析中,本文建立了以交流电