阶梯圆盘轴向辐射声压的分布

利用叠加法和高斯数值积分算法,以二阶梯圆盘为例推导了多阶梯圆盘轴向声压的分布,计算了轴向声压随距离的变化关系。对设计的二阶梯、三阶梯和四阶梯圆盘的轴向声压进行了测试,验证了理论计算的正确性。进一步得到了轴向辐射声压与输入电功率、圆盘的阶梯数目之间的关系。结果表明,阶梯圆盘轴向声压和输入有效电功率成正比;输入电功率一定时,轴向辐射声压与圆盘阶梯数目成正比。     

具有夹角结构纵振动变幅杆的设计方法

变幅杆是功率超声纵振系统中的关键部件之一,常见的是沿直线方向传播的变幅杆.有的应用场合需要变换纵振动传输方向.本文研究了具有夹角结构的超声纵振动变幅杆的设计方法.利用两端自由边界条件和夹角连接处的位移、力、弯矩及转角连续条件建立了设计变幅杆的频率方程,给出了计算变幅杆振幅放大系数的方法.利用本文中提出的设计方法,计算了若干个由两段杆组成的不同夹角的变幅杆的谐振频率,与有限元计算结果及Vib Pilot系统测试的变幅杆频率基本一致;后与谐振频率为19.8k Hz的压电换能器相连接,激光测振仪测试了系统的谐振频率、变幅杆的放大系数及变幅杆输出端面的振型.测试得到的变幅杆的放大倍数、振型与计算结果吻合.测试的端面振型呈活塞振动,说明在谐振频率上将换能器激励的沿水平方向的纵向振动,经过变幅杆成功地变换到了其输出端上.最后,对该型变幅杆作了大量计算,得出了放大倍数随几何尺寸变化的规律.     

超声声场中气泡的锥状聚集现象

从非线性KZK（khokhlov—zabolotskaya-kuznetsov）方程出发，利用分离变量法，得到了换能器的声场分布表达式和声场分布图．结果表明，当轴向距离大于瑞利距离时，声压随距离增加逐渐减小到某一极限值，近似为平面波．声场中气泡锥状聚集主要发生区域是声压较大且呈现梯度的区域，气泡脉动影响声场分布，气泡间的Bjerknes力作用对气泡在高声压区的分布有调节作用，从而可引起声场出现锥状气泡结构现象．     

爆炸作用下浅埋拱结构轴向荷载分布

为探究土中浅埋直墙拱结构轴向荷载分布规律,利用LS-DYNA软件模拟了在不同爆炸距离和装药量条件下结构的轴向荷载分布情况。对比不同装药质量及不同爆炸距离作用下轴向荷载的分布形态发现,对于发生整体响应的结构,其轴向荷载分布形态仅受爆炸距离控制,并可用正态分布函数描述。基于对爆炸距离与荷载分布形态的函数关系拟合,得出了爆炸作用下拱结构轴向荷载分布形态的计算方法。基于正态分布置信区间理论,计算不同置信区间的结构响应,提出了一种确定拱结构轴向荷载计算范围的方法。     

大跨径悬索桥反应谱分析时应考虑振型数量研究

在使用多振型反应谱法进行抗震分析时,应先确定应该考虑的振型数,以减小计算工作量。通过某大跨径悬索桥算例,分析了不同振型参与质量系数下的反应谱计算结果。计算结果表明:对于大跨径悬索桥,规范给出的90%法则对于水平向的地震动能满足要求,且具有较高的精度;对于竖向地震的反应结果,尤其是轴力响应结果波动大,应该考虑更多的振型数计算。     

方形环状活塞声源的辐射声场研究

研究了方形环状活塞声源的辐射特性,利用瑞丽积分,计算了它的远场辐射声压分布以及指向性公式。并绘出了辐射声压的远场指向性图,同时与圆形环状活塞声源的指向性作了对比．结果表明,当方形环状活塞的尺寸一定时,辐射频率增大,辐射声场指向性增强;在同一声波频率以及相同尺寸的情况下,方形环状活塞要较圆形环状活塞的远场指向性更尖锐．     

磁性液体密封结构中漏磁的研究

为了研究磁性液体密封结构几何参数的变化对漏磁场的影响规律,选取不同的密封间隙、极齿宽度、齿槽宽度、齿槽深度及密封级数建立物理模型,用有限元方法计算各模型的漏磁场.结果表明在密封结构的轴向和径向距离上存在某一临界值,在临界值的两侧,漏磁场磁感应强度随密封结构几种几何参数的变化趋势不同:在轴向距离大于临界值时,轴向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而增大,随级数的增加而减小,随齿宽的增大而减小,随槽宽和槽深的增大而增大;在径向距离小于临界值时,径向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而减小,随级数的增加而增大,随齿宽的增大而增大,随槽宽的增大而增大,随槽深的增大而减小;径向距离大于临界值时的情况与小于临界值时的情况刚好相反.     

基于摄动理论的压电阻抗损伤识别分析

结合摄动理论和压电阻抗技术监测结构的损伤的发生和定位.本文利用一阶摄动方法获得了受损简支梁的特征值和模态振型的解析表达式.通过受损梁的模态振型得到了受损梁的阻抗,结合PZT与结构的压电耦合电导纳公式得到受损梁的电导纳信号,采用CC损伤指标评定结构的损伤程度.以一个受损简支梁为数值算例,计算了不同损伤条件下其电导纳信号和损伤指标的变化.当结构损伤位置同PZT之间的距离相同情况下,PZT的CC指标随损伤程度增加有减小的趋势;结构损伤程度相同的情况下,各损伤工况下的RMSD指标随损伤位置与PZT之间的距离的增加有减小的趋势.     

90°弯管的流场中涡相互作用对声场的影响

运用Fluent软件中的大涡模型对90°弯管中的非定常湍流场进行了数值模拟,在流场计算的基础之上,采用FW-H方程研究声场行为,得到5个不同截面的声压随时间变化关系图.从模拟结果可知,流场在一定的外界条件下会产生二次涡,这些涡与涡之间的相互融合或分裂产生了一定的声压.进一步给出5个不同截面流场和声场的变化情况,以及不同时刻涡和涡之间的相互作用对声场的影响.针对流场的5个特定区域,在其截面上选取5个监测点,利用FW-H方程进行计算,结果发现声场中声压随时间的增加先达到极大值后迅速趋于平稳.     

输出端为锥形的夹角型超声变幅杆

传统超声变幅杆能量沿轴线方向传播,有些应用场合需要改变纵振动传播方向,并有较好的振幅放大系数.作者提出了输入端为均匀圆柱、输出端为锥形的夹角型超声变幅杆.为了研究该文所提出的变幅杆的声学特性,利用有限元方法计算了不同尺寸超声变幅杆纵振动的谐振频率、放大系数与位移分布.结果显示,谐振频率、放大系数都与变幅杆的夹角、输入输出杆的几何尺寸有关;同尺寸锥形输出杆的变幅杆比均匀杆输出杆的放大系数更大,影响振幅放大系数的主要因素是变幅杆的截面比.加工了9个不同尺寸变幅杆并利用激光测振仪测试了其振型、频率、与振幅放大系数,结果表明在输出端上成功实现了纵振动传输,振幅得到了放大,且放大系数测试值与计算值基本一致.     

侧面辐射声化学反应器的声场研究

目的 研究侧面辐射声化学反应器的声场分布.方法 从三维声波方程出发,根据声化学反应器的声学边界条件,推导其中的声压表达式.结果 声场中声压由多种简正声波和高次同相振动叠加而成.结论 声压幅值的横向分布取决于声源的振动方式,纵向分布取决于反应容器的几何尺寸、声源振动频率、液体中的声速以及液体的深度等.近场区以高次同相振动为主,声压幅值随着纵向距离的增大而迅速衰减;远场区则以简正声波为主,声压幅值随着纵向距离的增大而起伏变化.     

轮盘结构尺寸为随机量的可靠性研究

以轮盘几何尺寸为随机量，利用一阶摄动随机有限元方法对轮盘的可靠度进行计算。通过简单算例，分析讨论了几何尺寸对可靠性的影响规律及一阶摄动随机有限元方法的适应范围。算例结果与Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ模拟结果比较表明，当尺寸离散度不太大的情况下，本方法是十分有效的。     

多层次修正的纤维增强复合薄壳振动响应分析

采用多层次修正技术对纤维增强复合薄壳的振动响应进行了分析.首先,考虑了复合薄壳纤维方向的影响,并采用Ritz法求解获得了复合壳的振动响应.其次,利用多层次修正技术和测试获得的实验数据,对复合薄壳的几何参数和物理参数进行修正,进而获得了较为精准的理论模型.最后,以T300碳纤维/树脂基复合薄壳为例,搭建了激光旋转扫描测试系统,并获得了前6阶固有频率、模态振型和振动响应.修正后计算获得的共振响应数据与实验测试共振响应数据的误差在5.2%~14.3%之间,处于允许的范围内,进而验证了该分析方法的正确性.     

辐射板对磁致伸缩换能器输出特性的影响

辐射板作为磁致伸缩换能器的最终输出元件,它所选用的材料、尺寸、形状将直接影响换能器的工作特性。本文在换能器工作原理的基础上,通过有限元软件ATILA模拟仿真在相同激励力、边界条件下,不同材料、尺寸、形状的辐射板对磁致伸缩换能器输出特性(频率、振动幅值、声压幅值)的影响。结果表明:硬铝材料辐射板出现活塞振型时振幅最大;增加辐射板直径D可有效增加辐射板振动幅值,同时增加辐射板辐射声压值,增加辐射板厚度H可有效增加辐射板出现活塞振型的频率值;凹球面辐射板出现活塞振型时振幅最大,对应谐振腔中声压幅值最高。以上分析结果为合理设计辐射板结构提供了参考。     

爆炸荷载下夹层玻璃曲板的动态响应分析

采用理论与有限元仿真相结合的方法,研究爆炸荷载下夹层玻璃曲板动态响应的计算方法.推导了固支边界夹层玻璃平板的动态响应理论计算方法,发现PVB弹性模量对理论计算精度有重要影响.继而对爆炸荷载下夹层玻璃曲板的动态响应进行了研究,发现夹层玻璃曲板存在两个稳定的曲板系数(CCP),为曲板动态响应计算提供了一种简化的方法,即根据同样尺寸的夹层玻璃平板动态理论计算最大挠度和最大主应力,相应乘以曲板系数即可预估夹层玻璃曲板的最大挠度和最大主应力.文中还定性分析了夹层玻璃曲板几何参数对曲板系数的影响,拟合得到了经验公式,为夹层玻璃曲板动态响应的预估提供了一种简便、实用的计算方法.     

含缺陷管道剩余强度和剩余寿命的研究

结合某采油厂实际数据,借助ANSYS软件平台建立了平底方形缺陷、椭圆平底缺陷、圆柱平底缺陷3种腐蚀缺陷,分别研究了其长度、宽度、深度、压力等因素对其剩余强度的影响,并对其进行寿命预测.结果表明,3种缺陷的几何尺寸对等效应力均存在临界值;在几何尺寸相同情况下,3种缺陷等效应力均随内压的增加而增大,平底椭圆形缺陷危害形最小,平底方形缺陷危害性最大.所得结论对于腐蚀管道的安全评价有一定的指导意义.     

对称经典阻尼系统动力响应精确算法的比较研究

本文针对经典阻尼系统动力响应精确解的3种算法:振型迭加法、基于频响函数法及复频率响应法,分别就同一数值算例,计算其稳态响应,并对比分析它们的使用条件、使用范围及误差来源.阐述了这3种算法在工程应用过程中可能存在的问题及解决策略.     

机械结构随机响应统计矩的计算方法

提出了一种计算具有不确定参数(随机载荷、材料、几何尺寸)的机械结构随机响应统计矩的实用方法.采用Chebyshev多项式节点划分基本随机变量水平,开展实验设计.利用Chebyshev多项式拟合机械结构随机响应与基本随机变量的函数关系,使用降维积分技术求解机械结构随机响应的概率统计矩.数字算例表明所提方法具有较高的计算效率和求解精度,通用性强,可以用于复杂机械结构随机响应的概率分析中.     

几种空腹网壳的自振特性理论研究

采用有限元软件ANSYS建立了球面、柱面以及双扁壳三种空腹网壳为算例的三维空间梁单元计算模型,探讨了在结构参数矢跨比、网壳厚度、网格尺寸和杆件截面对空腹网壳动力特性的影响.本文提取了前20阶自振频率和前12阶模态振型,分析了三类网壳自振频率和基本频率在上述参数变化时的变化规律,以及网壳模态振型随阶次增加的振动规律,对空...     

功能梯度梁在轴向移动载荷作用下的动态响应

研究了功能梯度材料梁在沿轴向移动的集中力作用下的动态响应特性,其中考虑功能梯度材料的物理性能参数沿厚度方向以幂指数形式连续变化。首先基于经典Euler梁理论建立动态响应控制方程,并求解获得功能梯度两端简支梁的固有频率及主振型,同时推导证明了其主振型的正交性。然后采用模态叠加法研究梁在轴向移动载荷作用下的动态响应及共振特性,求解获得了中点最大挠度随时间的变化及共振速度的解析解,并采用数值结果分析了共振速度及其影响因素。