基于集中柔度模型电流变体-砂浆悬臂梁固有频率的理论分析

直接将电流变体密封后埋置在砂浆梁中制成智能复合悬臂结构,采用瞬态激振的方法测定其在不同电场强度下固有频率,对频率随电场强度的变化规律进行了实验研究.结果表明电场强度对第一、二阶频率影响比较大,对第三阶频率影响很小,而且电流变片埋置位置对复合梁的整体振动特性的影响比较大.在此基础上,利用一种基于集中柔度模型的分析裂纹梁动态响应的新方法对这种复合结构进行了数值分析.通过定义等效裂纹深度,建立了电流变体-砂浆复合悬臂梁的振动模型,得到计算复合悬臂梁频率的特征方程,并根据实验数据确定模型的参数,最后用于模拟含电流变体的砂浆悬臂梁随电场强度变化时固有频率的演化规律.研究结果显示,该模型的解析解与实验值吻合得较好,对前三阶频率模拟的效果较为理想,说明该模型可用于含电流变体砂浆复合悬臂梁的振动分析,为电流变体在实际工程结构振动控制领域的应用奠定了理论基础和实验依据.     

含电流变体砂浆复合悬臂梁结构的振动分析

直接将电流变体埋置在砂浆梁中制成智能复合悬臂梁结构 ,用锤击法测定其在不同电场强度下整体结构的自振频率 ,对频率随电场强度的变化规律进行了实验研究。结果表明电场强度对第一、二阶频率影响比较明显。同时 ,利用一种以线弹簧模型为基础的分析裂纹梁动态响应的新方法对这种复合结构进行了数值分析 ,得到的解析解与实验结果比较一致。该研究为电流变体在实际工程结构振动控制领域的应用奠定了实验和理论基础     

电流变体在结构工程振动控制中的应用研究

电流变体是智能材料系统中重要的驱动器材料之一.本文首先简单回顾了电流变体及其工程应用的研究现状,对含电流变体复合材料的研究进展进行了综合论述,并系统分析了电流变体在土木工程结构振动控制领域应用的2种类型：即电流变体阻尼器和将电流变体直接埋置到基体砂浆中做成复合构件.在此基础上,系统总结了利用电流变体作为驱动元件与基体砂浆材料结合制成智能悬臂梁结构的试验和理论研究进展,包括：电流变体复合于砂浆材料中的可行性和工艺,采用瞬态激振法测定智能复合梁结构频率随电场强度的演化规律,利用分析裂纹梁动态响应的方法对含电流变体的砂浆悬臂梁振动模型的模拟,并提出了今后研究应重点解决的问题.     

大跨弯连续刚构桥自振频率计算公式

为了研究大跨弯连续刚构桥自振频率变化规律,依据Rayleigh基本理论,推导桥梁自振频率的计算公式,并以某一典型桥梁为依托工程,运用通用软件ANSYS,通过变化结构的曲率半径,建立24种仿真模型,获取了桥梁结构一阶振动频率变化规律;修正自振频率的计算公式,并通过实际工程进行验证公式的适用性。结果表明:连续刚构桥第一阶振动以桥墩的纵向振动为主;计算值与算例验证误差为5%,满足工程需求。     

海底管线涡激振动响应动力特性

海底管线管跨段的涡激振动,尤其是管跨在涡激振动下的频率锁定现象,是引发海底管线断裂失效的主要因素之一．通过对不同尺寸管道在不同流速条件下的漩涡发放频率、结构自振频率以及振幅的测量实验,找出了圆形管道在稳定流中涡激振动的规律,提出了由约化速度来控制涡激振动的方法为了将模型实验结果与理论计算结果进行比较,建立经验参数与不同实验条件下的物理参数之间的关系,利用尾流振子模型方法计算模型的涡激振动动力响应．通过模型实验说明尾流振子模型方法求解管道涡激振动的可行性,计算结果与实验结果吻合较好．     

基于模态局部化的耦合悬臂梁能量收集分析

为提高能量采集效率和拓宽能量采集效率范围,基于模态耦合原理,设计出一种机械耦合式悬臂梁结构.通过设计弹性连接的悬臂梁能量收集器,利用长度非对称诱发结构模态产生局部化现象,以假设模态法为指导,建立悬臂梁能量收集器的运动微分方程.基于理论模型、仿真模型和实验验证对能量收集进行研究,通过实验测量出耦合悬臂梁能量收集器的振动频率、电压和功率等信号.实验结果与仿真结果相互佐证,证明了压电悬臂梁能量收集器不仅能够提高频率带宽,而且也提高了收集效率.     

弹性支撑输电线自振频率分析

考虑弹性支撑边界条件的影响,通过理论分析、数值模拟和实验对比,研究输电线面内和面外振动自振频率,建立其弹性支撑动力学公式.结果发现:端部约束刚度对输电线自振频率有一定影响,当端部的弹性刚度很大时,二者分析结果相近,而当端部弹性刚度很小时,二者分析结果相差甚远;面内振动时刚度较大,传统计算理论与弹性支撑理论结果相近,面外振动时一定跨度条件下两种理论结果有差异;随着输电线跨度的减小,支撑的弹性影响增大.     

三层空间框架结构的振动研究

对一个简化的三层空间框架钢结构进行强迫振动试验,得到结构的低阶自振特性;同时对该三层空间框架结构进行有限元分析,通过模态分析模拟得到该结构的低阶自振特性;数值模态分析的低阶结果与实验结果相比较,有良好的一致性,说明计算模型可靠;利用有限元法模拟该空间框架结构的高阶自振特性,为框架结构的建筑或厂房的自振频率的计算提供实验依据和有限元分析依据。     

流体在管道中流动时管道的自振特性研究

基于三维弹性理论及欧拉线性方程,采用位移-压力格式有限元方法,得到附加矩阵。通过叠加附加矩阵把流固耦合结构振动问题化成普通的结构振动问题,建立了流体在管道中流动时结构振动的有限元方程,研究了流体在管道中流动时结构的自振特性,重点研究了流体速度对管道自振频率的影响。研究表明,管道各阶自振频率随着流体速度的递增呈递减的趋势。     

基于模态分析的玻璃幕墙结构胶粘结失效检测方法

本文针对玻璃幕墙结构胶粘结失效的问题,研究基于模态分析的幕墙玻璃结构胶粘结失效检测方法。首先建立了玻璃幕墙有限元数值模型,然后通过模态分析,分析了玻璃幕墙边界粘结长度与其振动频率、振动模态之间的关系。结果表明:结构胶粘结长度变化时,结构自振频率变化明显,可以通过自振频率变化有效识别玻璃幕墙结构胶粘结失效。     

热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的固有特性

基于哈密顿原理建立了纤维增强悬壁复合薄板的动力学方程,并利用双向梁函数法对其固有频率进行求解.然后,编写了Matlab计算程序,并给出了热振环境下分析其固有特性的具体流程,最后,搭建了该类悬臂复合薄板结构在热振环境下的固有特性测试系统.并以TC500碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,对其固有频率进行了测试.结果表明,热振环境下纤维增强悬臂复合薄板固有频率计算结果与实验结果的误差在15%以内,且振型结果也与测试振型结果一致,进而验证了所提出的理论分析方法的正确性.     

部分浸入水中弹性支承Timoshenko梁动力特性

研究了部分浸入流体中自由端具有集中质量块的等截面弹性支承Timoshenko悬臂梁横向振动的固有频率和振型特征.考虑梁横截面转动和剪切变形以及集中质量块引起轴向压力的影响,建立了支承处弹性水平位移约束和转动约束耦合情形下悬臂梁横向自由振动的数学模型.由于集中质量块的惯性力和惯性矩,此模型的边界条件与振动频率相关.推导了Timoshenko梁的频率方程和振动模态的广义正交条件.数值研究了集中质量块质量、转动惯量、质心距以及弹簧刚度系数等参数对Timoshenko悬臂梁固有频率的影响.数值结果表明：由于横截面转动和剪切变形效应的影响,相比于Euler-Bernoulli梁模型,Timoshenko梁的固有频率减小,对高阶频率的影响尤为显著;弹簧刚度耦合项的增大将减小梁的固有频率;轴向力的增加将减小梁的低阶固有频率,但对高阶固有频率的影响不大.     

电流变弹性体夹层结构梁动力学特性分析

将电流变弹性体材料等效为粘弹性阻尼材料,运用夹层梁理论和广义Hamilton原理,建立了电流变弹性体夹层结构梁的动力学模型,并对其动力学特性进行仿真分析.仿真结果表明,随着外加电场强度的增加,电流变弹性体夹层结构梁的刚度和模态损耗因子得到提高,系统的振动也会减小;增加电流变弹性体夹层的厚度,能降低系统的固有频率,但同时...     

4种NET欧拉-伯努利直梁的动力学特性

考虑长程力,非局部弹性直梁内参考点的应力与直梁占据区域内所有点的应变都有关系．基于Eringen的非局部弹性理论积分型本构关系和采用幂指数型参模空间推导了Euler-Bernoulli直梁的积分型方程和4阶偏微分型方程,采用Laplace变换得到了直梁自然频率、振型的通解．给出了简支直梁、固定直梁、自由直梁、悬臂直梁的自然频率和振型．实例结果表明除悬臂直梁的第1阶自然频率随Eringen参数的增加而略微增加外,直梁自然频率随Eringen参数的增加而减小．固定直梁、自由直梁、悬臂直梁振型的振幅大体上随Eringen参数的增加而减小．但Eringen参数对简支直梁的振型没有影响．当Eringen参数为零时,非局部弹性理论与局部弹性理论的自然频率、振型一致．     

简支梁桥顺桥向固有振动

考虑简支梁桥顺桥向振动特点,建立了固有振动模型:将桥墩简化为悬臂梁,在墩顶处采用弹簧模拟板式橡胶支座,上部结构简化为集中质量,基于贝努利——欧拉梁振动理论和达朗伯原理,考虑轴向力对简支梁桥顺桥向固有振动影响,得到了简支梁桥顺桥向固有振动的解析式.     

中间支承输流管道自由振动的有限元分析

基于Euler梁模型研究中间支承输流管道的动力学特性。首先,利用虚功原理,建立系统动力学有限元方程。然后,分析了支承刚度、流体离心力、预应力等因素对管道振动的影响。结果表明:支承刚度对管道系统动力学特性有重要影响,管路设计时须着重考虑;揭示了流体离心力是造成固有频率随流速增大而降低的根本原因;流体科氏力对各阶固有频率影响较小;预应力对振动的影响不可忽略,尤其是第一阶固有振动。     

硬涂层悬臂梁减振机理分析模型的建立

由于无法有效确定硬涂层阻尼占整个系统阻尼的份额,致使创建硬涂层复合结构减振机理分析模型变得非常困难.从分离硬涂层的阻尼贡献出发,研究了创建硬涂层悬臂梁减振机理分析模型的方法.首先,对涂层前后的悬臂梁系统进行了减振特性实验,获得了固有频率、阻尼比和振动响应.然后,在对涂层前后悬臂梁系统储能及耗能分析的基础上,确定了获取硬涂层材料阻尼贡献的方法.最后,基于Oberst梁理论,创建了同时考虑材料阻尼和等效黏性阻尼的悬臂梁系统减振机理分析模型,并校验了分析模型的正确性.结果表明:利用分离出的硬涂层材料阻尼以及涂层前测试获得的阻尼,可创建用于模拟实际涂层梁系统动力学特性的解析分析模型.     

纤维增强悬臂复合薄板固有特性分析与验证

采用理论与实际相结合的方式,对悬臂状态下纤维增强复合薄板的固有特性进行了分析与验证.首先,基于双向梁函数法,推导了具任意纤维角度下该类型复合薄板的最大动能和应变能,明确了利用该方法获取固有频率和模态振型的原理.然后,编写了Matlab计算程序,并给出了分析纤维增强悬臂薄板固有特性的具体流程.最后,搭建了固有特性测试系统,并以TC500碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,进行了实际测试.验证结果表明,基于双向梁函数法的纤维增强复合薄板固有频率计算结果与实验结果的误差在3.7%~9.7%,且前5阶振型结果也与测试振型结果一致,进而验证了所提出的理论分析方法的正确性.     

悬臂Rayleigh梁横向振动固有频率

在Euler-Bernoulli梁基础上考虑转动惯量,研究悬臂梁的横向振动问题.采用广泛适用的积分方程方法求解该问题,求出悬臂梁自由振动特征方程的近似解,获得悬臂梁振动固有频率的数值解答.积分方程方法与应力函数法、瑞兹法所得数值结果进行对比,表明了该方法的有效性.