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     

基于传递矩阵法的电流变体-砂浆悬臂梁动态特性仿真

利用电流变体作为驱动元件与基体砂浆材料直接复合制成智能悬臂梁结构．调节施加在电流变体上的电压,用瞬态激振的方法测定其在不同电场激励下的自振频率,发现当电场强度超过2kV／mm时,电场变化对复合梁的振动频率有一定的影响,其中对一阶频率的影响最大．在实验研究的基础上,基于传递矩阵法和线弹性断裂力学理论,通过定义等效裂纹深度,建立了含电流变体的砂浆复合悬臂梁的振动模型,并得到理论计算复合悬臂梁频率的特征方程．根据实验数据确定模型的参数,并编制MATLAB程序来模拟含电流变体的砂浆悬臂梁随电场强度变化时自振频率的变化规律．研究结果表明,该模型的模拟值与实验值吻合得较好,说明利用这种方法建立含电流变体砂浆复合结构的振动模型是基本可行的．     

基于模态柔度理论的结构损伤诊断试验研究

利用多参考点脉冲锤击法的输入输出动力信号获取结构的模态柔度,可以对结构进行损伤识别,设计了一根钢筋混凝土简支梁和一块钢-混凝土组合板的静动力试验.对不同损伤状态下的简支梁和组合板进行了动力测试,得到其模态柔度矩阵,并用来预测结构在荷载作用下的位移.简支梁试验结果表明,随着损伤程度的加深,结构自振频率降低,阻尼比增大,柔度增大,但自振频率只能判断结构损伤的出现,模态柔度则能够综合全面地反映钢筋混凝土简支梁结构的损伤位置和损伤程度.组合板试验表明,在线弹性状态下,动力测试与静力测试获得的模态柔度矩阵相差很小.设计了支座刚度变化、连接件损伤和横向支撑破坏这3种损伤工况,并用这3种工况来模拟实际桥梁结构可能出现的损伤状况.通过对比结构损伤前后的模态柔度位移信息,成功实现了组合板的损伤识别.     

基于柔度法的两端固定梁加载全过程分析

采用柔度法对两端固定粱在2个对称集中力作用下的加载全过程进行了弹塑性分析.分析结果表明,受力变形过程可分为4个阶段:弹性阶段;固定端附近产生塑性变形阶段;固定端为塑性铰而固定端附近弹塑性区卸载阶段;固定端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段.导出了纯弯段屈服时的曲率与弯矩的关系,给出了塑性铰处的相对转角及其引起的位移的计算方法.推导了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式,可供对超静定梁进行强度和刚度计算时参考.     

不完全分布柔度的全柔性机构的研究

针对介于具有集中柔度和具有分布柔度之间的全柔性机构,提出了第三类具有不完全分布柔度的全柔性机构的概念,并定义了其特征尺寸比值,根据这类全柔性机构的特点,提出在用伪刚体模型分析具有集中柔度全柔性机构的基础上,考虑构件弹性变形的分析方法.实例计算结果表明了该方法的有效性.     

考虑节点柔度的空心圆钢管桁架的简化分析模型

焊接圆钢管桁架在节点部位存在明显的局部柔度现象,在进行有限元分析时要精确模拟这种节点局部柔度就需要采用3D实体或壳单元模拟整个管桁架结构,这导致有限元分析的计算量大、效率低,不利于在工程设计中采用。为了简化计算过程,通常使用常规梁单元模拟钢管构件,并将管节点部位模拟成刚接形式。这种简化方法虽然提高了计算效率,但是却无法模拟出节点局部柔度导致的变形。为了解决这个问题,在常规梁单元模型基础上,在节点部位引入一个虚拟梁单元(Fictitious Beam Element,FBE)模拟节点的局部变形。虚拟梁单元的刚度可通过以往对管节点柔度研究所提出的参数公式进行等效。为了验证这种简化模型的准确性,对由T型管节点和Y型管节点组成的管桁架进行参数分析,共计算了12个管桁架模型,对这些管桁架模型分别采用3D有限元模型、常规刚接梁单元模型以及所提出的虚拟梁单元模型进行分析。研究结果表明:常规刚接梁单元模型会过低估计管桁架的变形,而采用虚拟梁单元模型则可以高精度地计算出管桁架的变形。     

基于不同梁理论的功能梯度悬臂梁自由振动分析

基于欧拉-伯努利梁、瑞利梁和铁木辛柯梁理论,研究了功能梯度悬臂梁的自由振动问题。在理论分析中采用分离变量法推导出了不同梁理论下功能梯度悬臂梁自由振动的解析解,进而给出了不同跨深比和材料性能梯度变化的悬臂梁前三阶固有频率。将计算结果与ABAQUS有限元模拟结果进行对比,验证了解析解的准确性,并讨论了不同梁理论在功能梯度悬臂梁自由振动分析时的适用范围。结果表明:对于跨深比大于10的细长梁,三种梁理论均适用;而对于跨深比介于5～10之间的短粗梁,铁木辛柯梁理论表现较好;梯度分布指数在0～5之间改变时,材料性质分布形式的变化非常显著,进而导致相应梁的固有频率发生较大变化,可采用改变材料性质梯度分布的方法调控固有频率来避免目标阶次的共振问题。     

基于裂纹柔度法的残余应力检测误差分析及处理方法

对裂纹柔度法残余应力计算中的误差传递进行了深入分析。应用误差传递函数对包含协方差、建模误差在内的Legendre插值模型的收敛、稳定性进行了分析,建立了应力误差估算方法。验证实验表明：通过应变偏差可确定满足最小应力不确定度条件最佳收敛阶,由此估算的应力误差与实际结果基本一致。     

基于广义模态柔度矩阵的结构损伤识别

用最小平方正交三角分解(LSQR）法研究结构损伤识别问题, 首先提出一种损伤定位方法, 然后将基于广义模态柔性矩阵的损伤识别问题转化为最小二乘问题, 最后用LSQR方法逐步确定损伤的位置和程度. 所给算例验证了方法的有效性.     

基于柔度法的一次超静定刚架加载全过程分析

为了研究超静定结构的弹塑性性能,用柔度法的基本原理,对一次超静定刚架在集中荷载作用下的加载全过程进行了弹塑性分析.分析结果表明,受力变形过程可分为3个阶段:弹性阶段;固定端处截面附近产生塑性变形到形成塑性铰阶段;固定端处截面附近弹塑性区卸载到刚结点处截面形成塑性流动阶段.给出了塑性铰处的相对转角及其引起的位移的计算方法,推导了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式.     

斯特林制冷机压缩机固有频率的理论与实验研究

为了提高斯特林制冷机的制冷效率，提出了一个新的更准确的压缩机固有频率计算公式，并详细介绍了推导该公式的思想和方法．在分析活塞受力尤其是气体力的基础上建立了压缩活塞的运动方程，采用旋转矢量分解的方法阐述了气体力的作用机理和物理意义，认为气体既起到气体弹簧又起到吸收压缩功的作用，从而推导出压缩机系统刚度、固有频率的计算公式．以2W@80K牛津型斯特林制冷机为例，实验验证了该计算公式的准确性，与其他现有公式相比，该公式的计算结果与实验值更为一致．并通过不同压缩机负载的实验，验证了对气体力的理论分析．     

基于内嵌光纤栅技术的钢筋混凝土梁自振频率监测试验研究

推进单一传感器多功能化发展是结构工程监测技术领域中新的研究热点之一。本文通过对以内嵌光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的钢筋为受力筋的钢筋混凝土小梁进行ABAQUS模态分析、人工激励试验和抗弯试验,探究内嵌于钢筋的FBG应变传感器监测钢筋混凝土梁未加载和损伤状态下的自振频率方案的可行性。结果表明：通过人工激励试验获得的未加载试验梁的自振频率约为37.43Hz,与ABAQUS有限元模态分析结果38.366Hz和理论计算得出的试验梁横向振动一阶自振频率理论计算结果36.167Hz基本一致,误差不超过2.5%;在抗弯试验中,试验梁出现破损后FBG应变传感器仍能够稳定监测到结构的自振频率,在试验全过程中,FBG应变传感器能实时监测钢筋的应变变化情况,实现了用内嵌于钢筋的FBG应变传感器同时进行结构自振频率监测和应变监测的目的。     

基于聚焦离子束铣削的复杂微纳结构制备

聚焦离子束铣削是一种灵活且高精度的微加工方法,探索通过聚焦离子来铣削进行复杂微纳米结构的加工过程．通过聚焦离子束铣削加工,利用灰度值精确控制离子柬加工时间,实现闪耀光栅以及正弦结构等复杂微纳结构的加工过程同时,利用聚焦离子束对原子力显微镜纳米管探针的长度进行高精度调控,其长度控制精度可以小于50nm．聚焦离子柬铣削技术为制备在各种科学工程领域应用的多种复杂微结构提供了有效途径．     

用集中质量迁移法求多层框架的基本自振周期

本文通过把多层框架简化为质量集中于楼层位置的多自由度体系,再将楼层处的质量迁移到框架的顶层使其转化为单自由度体系,从而推导出多层框架基本自振周期的计算公式。公式中抗侧移刚度采用“D”值,因而多层框架基本自振周期的计算相当简便。将按本文方法计算的结果与按矩阵迭代法、能量法以及国家《建筑结构设计抗震规范》中建议的统计公式计算的结果进行了对比,证明采用本文方法计算的结果比较可靠。     

基于STD法的光岳楼木结构自振频率计算

自振频率是古建筑木结构振动特性的重要模态参数指标,准确计算其自振频率对采用数值方法分析结构的动力反应及对结构进行安全评估至关重要.本文基于实测振动数据,采用STD方法计算得到了光岳楼木结构的自振频率,并与东华振动测试系统的模态分析软件中OP.Polylscf算法计算得到的光岳楼木结构的自振频率进行了对比分析.表明:采用上述两种方法计算得到的反映木结构振动特性的1阶频率差别甚小;采用OP.Polylscf法计算光岳楼木结构的其他各阶频率均大于采用STD法计算结果,但误差均在5.7%以内,说明采用STD法计算木结构的自振频率具有较好的精度.     

基于正交多项式的旋转梁集中动载荷识别研究

针对受集中动载荷旋转弹性梁的识别模型,以广义正交多项式序列作为基函数拟合集中动载,将输入载荷的识别转化为正交多项式系数的求解.为了辨识未知集中力,建立了时域下旋转连续梁的动载荷识别理论.数值算例表明:该识别方法简便有效,精度较高,可运用于实际工程中.     

基于CCD的激光束自适应测量及其焊接补偿器的设计

 为了获取CCD激光焊接的精确定位并减小CCD噪声对激光加工件测量的影响,通过改变积分项及其范围,提出一种激光束宽的自适应方法来确定被焊接工件的轨迹。同时,充分利用图像传感器技术和计算机对CCD图像处理的功能,对待激光焊接的加工件缝隙进行数据采集和分析,进行激光焊接补偿器的设计,达到了对已知设定的激光焊接轨迹进行补偿。通过实验设计和物理模拟仿真实验,该方法能够精确地确定激光焊接的加工件积分范围,并可以有效地修正实际焊接轨迹,进而提高激光焊接的精度和质量,结果表明了该方法的可行性。     

核磁共振信号工频谐波的自适应滤除方法

针对核磁共振测量信号中的噪声,尤其是拉摩尔频率附近的工频谐波噪声干扰问题,
采用自适应滤波的方法进行噪声滤除,在自适应滤波去噪基本原理的基础上,对自
适应陷波滤波器的性能进行了仿真研究,并将该方法应用到实际采集到的核磁共振信号工频
谐波干扰的滤除中。研究结果表明,相对于传统的设计陷波滤波器去噪的方法,自适应陷波
器可自动跟踪干扰频率和相角,滤波后信号的失真小,通过包络拟合后,信号振幅和弛
豫时间的误差精度较高,可控制在5%以内,从而实现了工频谐波干扰的有效滤除。     

慢化体材料对加速器BNCT束流装置中子品质影响研究

基于加速器中子源的硼中子俘获治疗(BNCT)是一种较好的肿瘤治疗技术,通过慢化得到的超热中子可用于非浅表肿瘤BNCT治疗.本文以2.3 MeV、10 mA质子流强的7Li(p,n)7Be中子源为对象,建立了加速器BNCT束流装置模型,采用中子输运程序MCNP研究了慢化体材料对超热中子束流品质的影响.结果表明:采用重水作为慢化体材料可有效的提高束流出口处超热中子水平,对于2.3 MeV、10 mA质子流强的7Li(p,n)7Be中子源,超热中子束流水平为0.669×109n/(cm2.s),超热中子与快中子产额比达62.3,基本达到临床治疗所需109n/(cm2.s)的超热中子水平.