悬臂输流单层碳纳米管的颤振失稳分析

基于非局部弹性理论及欧拉-伯努利梁模型,并考虑了碳纳米管材料的黏弹性以及小尺度效应,应用哈密顿原理建立了悬臂输流单层碳纳米管(SWCNT)的振动方程以及边界条件,借助微分变换法(DTM)对此高阶偏微分方程进行求解,通过数值计算研究了管内流体流速、小尺度参数、质量参数和黏弹性参数对悬臂输流单层碳纳米管动力学行为的影响。结果表明,小尺度参数的增加将会降低悬臂输流系统的稳定性,使系统更为柔软;悬臂输流系统颤振失稳临界流速的大小是由管道自流体中的吸入能、管道系统储存的弹性能以及管道黏弹性特性的振动耗散能三者共同决定的。     

多参数耦合作用输流纳米管的振动分析

基于非局部Euler-Bernoulli梁模型,考虑外加纵向磁场及Pasternak弹性基体,应用哈密顿原理建立了纵向磁场作用下嵌入弹性基体中的简支输流单层碳纳米管(SWCNT)系统振动微分方程及其边界条件。应用微分变换法(DTM)求解上述微分方程,着重研究磁场强度、Pasternak弹性基体的弹性参数与剪切参数以及纳米管小尺度系数对系统临界失稳流速的影响及各参数耦合作用时参数间的相互影响。数值计算结果表明:磁场强度与弹性基体增强系统刚度,提高系统稳定性,但二者耦合作用时对系统刚度的影响表现出“此长彼消”的特点。小尺度效应降低系统刚度,相比磁场对刚度的影响,磁场的影响更为显著。小尺度效应与弹性基体的相互影响则表现出较为复杂的特点。     

端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性分析

在端部随从力和黏弹性的共同作用下输流管道可能会表现出更加丰富的动力学特性,研究了端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性。管道黏弹性采用Kelvin模型,以Bernoulli-Euler梁模型为基础,建立了流动流体和端部随从力共同作用下管道的运动微分方程,采用Galerkin法对其进行离散。利用特征值分析了端部随从力、黏弹性系数与质量比对系统失稳临界流速的影响。通过计算得到了不同参数下复频率实部、虚部随流速的变化曲线,分析了各参数对管道振动特性与稳定性的影响。结果表明：端部随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的失稳方式为颤振失稳;端部随从力的大小和方向对系统失稳临界流速有较大影响,增大端部随从力,系统发生失稳的临界流速会减小;增大管道黏弹性系数,系统发生失稳的临界流速会略微增加;增大质量比,系统发生失稳的临界流速也随之增大。     

分布随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性分析

对在流动流体和分布随从力共同作用下的黏弹性输流管道,以Kelvin黏弹性模型和Euler梁模型为基础建立输流管道的运动微分方程,然后采用Galerkin方法对其离散化。通过特征值分析,研究分布随从力、质量比、黏弹性系数对系统失稳临界流速的影响。运用复频率随流速变化的曲线,分析不同的参数作用下系统的振动特性和稳定性。结果表明:分布随从力越大,系统失稳的临界流速越小;随着质量比的增大,临界流速会增大;黏弹性系数增大时,临界流速也会略微增大;悬臂输流管道的失稳方式主要为颤振失稳。     

纵向磁场中载流单层碳纳米管的振动与失稳

以非局部弹性理论为基础,采用Euler-Bernoulli梁模型,并考虑纳米管管形区域内滑移边界条件以及小尺度效应,研究了纵向磁场中单层载流碳纳米管的振动与失稳问题。根据哈密顿原理获得碳纳米管的横向振动方程和边界条件。应用微分变换法(DTM)对此高阶偏微分方程进行求解,通过数值计算分析磁场强度、小尺度参数和Knudsen数对单层载流碳纳米管振动频率和稳定性的影响。结果表明,小尺度参数和Knudsen数越大,系统基频及临界流速就越低,系统的稳定区域也越小;纵向磁场强度增加到一定程度后,磁场作用将明显提高系统的基频及临界流速,也即增大了系统的稳定区域。     

扭转弹簧约束下简支碳纳米管的振动特性

针对两端扭转弹簧约束下简支单层碳纳米管(SWCNT),将非局部弹性理论引入经典欧拉-伯努利梁模型,应用哈密顿原理建立了其振动控制方程以及边界条件,并依靠微分变换法(DTM法)对此高阶偏微分方程进行求解。数值计算研究了扭转弹簧弹性系数、碳纳米管小尺度效应和黏弹性性质对该系统前四阶无量纲固有频率的影响。结论表明小尺度参数、管道黏弹性阻尼参数的增加将会降低系统的各阶固有频率,而且上述两类变化情况均是高阶模态的变化显著于低阶模态;而扭转约束弹性刚度的增加则会提升纳米管的固有频率,并且这一提升效果低阶模态显著于高阶模态。     

悬臂输流管道在端部随从力作用下的稳定性

对在端部随从力和流体流动共同作用下的输流管道,以欧拉伯努利梁为基础建立管道的运动微分方程,并以梁的振型函数为试函数,采用伽辽金方法对方程进行离散.通过对特征值分析,研究了不同参数对悬臂输流管道振动与稳定性的影响以及无量纲复频率与系统失稳临界流速的关系.结果表明:端部随从力的变化对系统失稳临界流速有很大的影响;系统的失稳方式和临界流速的大小有关;系统的失稳方式主要以发散失稳和单模态颤振失稳为主.     

轴向运动载流梁磁弹性强迫振动分析

研究轴向运动载流梁在磁场环境下的磁弹性强迫振动。首先推出系统的动能、势能以及电磁力的表达式,进而应用哈密顿变分原理推出轴向运动载流梁在磁场环境中的磁弹性强迫振动方程。依据设定的位移函数,应用伽辽金积分法分别推出轴向运动载流梁在3种不同边界约束条件下的强迫振动微分方程,并对方程进行求解。通过算例,绘制出不同边界条件下轴向运动载流梁的频率变化曲线图、响应图和相图,分析磁场、电流密度以及轴向运动速度等对振动特性的影响。     

黏弹性梁1∶2内共振时的多脉冲跳跃现象

研究了轴向运动黏弹性梁在1∶2内振动时的混沌运动。利用哈密尔顿原理在积分型本构模型描述基础上建立了黏弹性移动梁的控制方程,采用多尺度法和Galerkin离散法得到轴向运动黏弹性梁面内1∶2内振动的平均方程,最后利用数值模拟方法研究了轴向运动黏弹性梁系统在不同参数下的多脉冲跳跃振动,绘出轴向运动黏弹性梁面内横向振动多脉冲跳跃振动的相图及对应的波形图。     

黏弹性梁1：2内共振时的多脉冲跳跃现象

研究了轴向运动黏弹性梁在1:2内振动时的混沌运动.利用哈密尔顿原理在积分型本构模型描述基础上建立了黏弹性移动梁的控制方程,采用多尺度法和Galerkin离散法得到轴向运动黏弹性梁面内1:2内振动的平均方程,最后利用数值模拟方法研究了轴向运动黏弹性梁系统在不同参数下的多脉冲跳跃振动,绘出轴向运动黏弹性梁面内横向振动多脉冲跳跃振动的相图及对应的波形图.     

弹性支承滑动轴承系统的稳定性理论研究（Ⅰ）———非线性失稳振动的计算与分析

研究了弹性支承滑动轴承系统的油膜稳定性理论。在建立包含支承阻尼和转子外阻尼在内的弹性支承滑动轴承系统模型的基础上，用非线性方法计算了该系统的油膜失稳振动，讨论了缩小失稳区的方法和具体措施。结果证明，该系统的失稳区宽度和幅度都是有限的；采用较低的无量纲综合系数和适当的无量纲支承阻尼系数和／或较大的无量纲转子外阻尼系数可以缩小失稳区；合理的支承参数将使失稳振动的幅频曲线变为形态上好象共振曲线一样，这样转子将能迅速地越过失稳区。     

轴向流中平行简支弹性薄板的大挠度流固耦合的数值模拟

分析研究了轴向流中简支弹性薄板大挠度流固耦合系统的振动响应和流场特性.板结构动力学方程采用基于位移的有限元法离散;流场采用二维不可压缩粘性流体N-S方程,并用有限体积法离散;在此基础上结合动网格控制技术,建立模拟双向流固耦合作用下轴向流中简支弹性薄板的二维数值模型.利用该数值模型得到了单块简支板随流速变化流致振动特性,研究了结构大挠度的振动稳定性,分别得到了Pitchfork分岔曲线和非线性系统结构的Hopf分叉曲线.通过轴向流恒定流速下不同间距的平行两块简支弹性薄板流固耦合的数值模拟得到了的流致振动特性.     

轴向流中两平行弹性薄板大挠度流固耦合系统的数值模拟

研究了轴向流中两平行弹性薄板大挠度流固耦合系统的振动响应和流场特性.板的结构动力学方程采用基于位移的有限元法离散,流场采用完全的二维不可压缩粘性流体N-S方程,用有限体积法离散,结合动网格控制技术,建立了模拟轴向流中两平行悬臂弹性薄板双向流固耦合作用的二维数值模型,实现了弹性薄板—流体—弹性薄板之间的交互作用.利用该数值模型得到了单块板的流致振动特性;发现了随着两板间距大小的不同,两板表现出三种不同的的极限环振动:同相位、异相位以及不确定相位,并得到了同相位与异相位两种振动状态下的板边界层脱落及尾流变化规律;另外,分析还发现在同相位和异相位过渡阶段,两板均表现出拍现象.     

基础激励下黏弹性阻尼复合薄板的振动响应有限元分析

为了更好地研究黏弹性阻尼的减振特性,亟需建立黏弹性阻尼复合结构的动力学分析模型并进行振动响应分析.本文以基础激励作用下的悬臂板为例,研究采用有限元获得黏弹性阻尼复合板振动响应的方法.首先,建立了基础激励作用下黏弹性阻尼复合板的有限元方程,推导了复合结构刚度矩阵、质量矩阵的求解公式;然后,描述了黏弹性复合结构振动响应的求解方法;最后,以一个基体材料为Ti-6Al-4V,阻尼材料为ZN-1的复合悬臂板为例,进行了实例研究,分别用本文方法和ANSYS软件求解了黏弹性阻尼复合板的频域响应.结果表明,采用两种方式获得的频域响应的结果基本一致,验证了所开发的黏弹性复合板有限元分析程序的正确性.上述研究为基于黏弹性材料频率依赖性,分析复合结构的振动响应特性提供了参考.     

基于悬臂振动原理的薄板木质材料 动态黏弹性检测

为了快速检测薄板木质材料动态黏弹性这一表征其力学性能的重要指标,以刨花板、中密度纤维板、高密度纤维板和木塑板等4种材质的薄板木质材料为研究对象,利用自行研制的薄板木质材料力学性能检测分析仪,测量出试件在悬臂自由振动时的第一阶固有频率,以及振动过程中的对数减幅系数,进而获得材料的动态黏弹性性能,包括储能模量和损耗模量。并将测量结果与传统的强迫振动动态黏弹性检测方法的测量值进行对比分析。结果表明:两种测量结果之间有显著的线性关系,基于悬臂梁自由振动原理的薄板木质材料动态黏弹性检测方法是可行的。     

粘弹性悬臂输流管道在激励力下的稳态响应分析

以Bernoulli-Euler梁模型为基础,建立了粘弹性输流管道的动力学方程.运用Laplace变换对输流管道的运动微分方程进行求解,得到了输流管道在强迫振动下的Green函数解.研究了系统参数对悬臂输流管道自由端稳态响应的影响.结果表明:激励点位置对一阶共振幅值影响较大;随着粘弹性系数的增加,一阶共振频率会持续降低...     

基于能量法的单层固支碳纳米管频率预测

以非局部弹性理论为基础,同时考虑碳纳米管小尺度效应,采用欧拉-伯努利梁模型建立有外加预应力情况下单层碳纳米管的动力学控制方程,并给出其振动频率精确解,进而基于能量法给出单层碳纳米管振动频率近似解,最后通过具体算例将其精确解与近似解进行比较。结果表明,外加预应力的大小、碳纳米管模态数以及小尺度参数均影响单层碳纳米管振动频率预测值的准确性。     

悬臂碳纳米管纯弯问题的非局部弹性解

基于Eringen非局部弹性理论和圆柱壳半无矩理论,研究了悬臂碳纳米管的纯弯曲问题。计及小尺度效应的影响,给出了单臂碳纳米管的应力-应变关系,得到了内力场和位移场的理论解。研究结果表明,对半径较小的碳纳米管,尺度效应较为明显。随着碳纳米管的半径增大,尺度效应逐渐减小。当碳纳米管的半径大于或等于8 nm时,可以忽略尺度效应的影响。     

轴向运动梁参数激励振动稳定性研究进展

综述受到参数激励的轴向运动梁横向线性振动失稳区域的研究进展.总结因速度脉动诱发的稳定性问题研究中的几种轴向运动梁模型的应用现状,并通过不同的黏性材料在稳定性研究中的应用,以及不同的分析方法的运用,展开参数激励下轴向运动梁横向振动稳定性研究进展的综述.最后,总结现阶段的研究成果,并提出若干尚待深入研究的问题.     

电力变压器垫块弹性特性的测量及其在绕组轴向稳定性分析中的应用

本文以分析电力变压器绕组轴向动稳定性为目的,实验测量了电力变压器绕组垫块的弹性特性,比较了垫块在变压器油中,不同浸泡时间和不同油温条件下,弹性特性的变化规律;研究了电力变压器绕组轴向动态力和动态位移分析的方法,建立了描述绕组轴向振动的质量弹簧系统,将垫块看作弹簧,其应力应变关系由测量获得,推导了绕组轴向振动的动力学方程,采用后向欧拉法求解。以某变电站一台220kV等级的变压器为例进行了轴向动态性能计算、分析和校核,校核结果满足该变压器在高中额定分接情况下发生短路后的动稳定性能要求。文中所得结论为增强变压器绕组轴向稳定性提供了理论依据。