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.     

熔丝加工成型薄板的动力学特性及响应

通过熔丝加工成型(fused filament fabrication,FFF)理论与实验相结合,研究了悬臂边界条件下FFF薄板的固有特性和振动响应.首先,针对FFF薄板的分层和正交各向异性等特点,基于正交多项式法对其进行理论建模.然后,通过Ritz法获取FFF薄板的固有特性,再利用频域振动方程解析研究薄板内任意一点的振动响应.最后,以聚乳酸(PLA)FFF薄板为例,实验研究了其固有特性和动态响应,以分析验证理论模型的正确性.结果表明:本文建立的FFF薄板理论模型,能够准确预测出薄板的固有特性和动态响应结果,理论模型可靠.     

悬臂纤维金属复合薄板固有特性分析及验证

通过理论与实践相结合的方式,对悬臂边界下纤维金属复合薄板固有特性进行了分析与验证.针对所研究复合薄板的结构特点,基于复合材料力学和经典层合板理论进行建模,利用正交多项式法求解其固有特性并提出计算流程,搭建相应试验系统,以TA2/TC500纤维金属复合薄板为研究对象进行测试.结果表明,提出的计算方法所获得固有频率的结果与试验测试结果间的误差在1.2%~4.7%之间,对应模态振型的变化规律也完全一致,验证了所提方法的正确性.     

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.     

壳板叶片的固有特性分析

提出一种计算壳板叶片固有特性的解析方法.将叶片简化成固定在轮盘上的悬臂开口薄壁圆柱壳,采用将已知的轴向悬臂梁的振型函数代入壳板的振型变分方程降为另一方向的常微分方程的方法,解此常微分方程可以求得叶片的静频、动频以及相应的振型函数,并与有限元结果进行了比较.结果表明:提出的求解方法具有较好的计算精度.利用求得的固有频率和振型函数可以进一步研究单叶片或组合叶片的非线性振动特性以及疲劳寿命.     

带集中质量块薄板的移频数值仿真

通过对带有附加质量块薄板的理论分析和频率计算,从中获取了影响薄板系统动态特性的质量块主要参数,再运用有限元方法系统地分析了质量块的质量、位置、数量、所处介质和分布面积对薄板频率的影响规律.数值仿真结果表明:通过添加质量块来实现结构移频,应尽量采用质量为结构总质量10%以下的集中质量块,并放置于振型波峰处,以获得最大的频率改变量;沉浸于重质流体的薄板需要更大的附加质量,才能获得与轻质流体相同的频率改变量;对于高阶模态,应尽可能多地在振型峰值上布置质量块并呈对称分布.在此基础上开展的薄板移频技术的应用研究,可为实际薄板结构修改时调整固有频率以避开工作频率、减小振动提供指导.     

应用DOE方法分析和优化3D打印零件的翘曲变形量

以聚乳酸材料的FDM(fused deposition manufacturing)成型零件的翘曲变形分析为例,对3D打印零件变形进行了理论模型的建立和研究,初步分析了堆积层数、堆积层厚度等参数对零件发生变形的影响,筛选出3D打印零件发生变形的重要因子.应用试验设计(DOE)方法对这些重要因子进行试验分析,确认了3D打印零件发生翘曲变形的关键因子,借助响应优化模型和线性回归方法进而优化打印的工艺参数,这样可以减少3D打印零件的变形程度和3D打印的试验成本和时间.     

薄板在不同媒质中振动及声辐射特性研究

根据薄板结构的形状特点,采用8个节点等参单元离散结构,对其周围的媒质采用20节点三维等参单元离散结构,建立薄板流固耦合系统模型及其声辐射模型.通过理论计算可知:在不同媒质(大气、煤油、水)中,媒质的密度越大,薄板结构的第一阶频率越小;薄板的各阶振型不受媒质密度影响,薄板各阶振型影响其声辐射效率;薄板的频率特性变化,薄板结构的声辐射特性也发生变化;薄板的厚度增加会降低结构振动基频.空气中薄板结构模态测试结果与考虑薄板周围媒质的影响薄板模态计算值一致.     

遥控器模型的3D打印工艺优化

熔融沉积(FDM)技术是3D打印技术的一个重要发展方向。提高3D打印模型表面质量及其性能最经济合理的方法就是在特定的设备软件和硬件情况下,对于给定的3D打印系统,优化其工艺过程的控制参数。本文基于熔融沉积成型(FDM)工艺,优化了模型摆放方向、打印速度、温度、层厚及支撑等工艺参数,打印的遥控器模型的表面质量比之前未优化的表面质量显著提高。通过后处理,使模型外观达到了使用标准。     

摄动法在楔形杆轴纵扭固有振动分析中的应用

采用摄动法研究了楔形杆轴固有纵扭振动,推导出了其固有纵扭振动的振型函数及频率特征方程。实例表明,该摄动法不仅计算简便,而且计算精度与Bessel函数解相当。     

车辆驾驶室减振降噪分析与结构设计

利用薄板理论建立了汽车驾驶室壁板的微分振动方程。对驾驶室进行了试验模态分析,得出固有频率和基本振型变化。发现顶板和后壁板振动最大,采用辛几何法计算出了驾驶室顶板和后壁板的固有频率,其值与试验值基本一致,对驾驶室后壁板和顶板分别采用敷贴阻尼材料和加筋板的降噪方法,利用声辐射理论,对改进后的驾驶室降噪效果进行了数值模拟,结果表明,壁板固有频率处的辐射功率和辐射声压级最大,与理论分析相符,并且改进后的驾驶室内部噪声明显降低。     

基于虚拟材料的螺栓联接复合板固有特性建模

为了提高含螺栓复合材料结构的动力学分析效率,基于虚拟材料模型建立了相应的解析模型,并求解结构的固有特性.对螺栓联接复合材料板结构进行能量分析,采用拉格朗日方程创建了螺栓联接板的动力学分析模型,求解了该结构的固有频率和模态振型.利用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)确定模型中虚拟材料的参数,以达到模型修正的目的.以螺栓联接TC500碳纤维/树脂板为对象进行了实例研究,结果表明:应用该虚拟材料模型可再现螺栓联接复合板结构的振动特性;在经过模型修正后,仿真计算获得的前6阶固有频率与实测值的最大偏差为2.83%,证明了所提建模方法的合理性.     

弹性地基上四边自由矩形薄板振动分析有限积分变换法

将弹性地基以Winkler模型模拟,利用双重有限余弦积分变换的方法推导出了弹性地基上四边自由矩形薄板的固有频率和振型的解析解表达式.由于在求解过程中不需要事先人为地选取挠度函数,而是从弹性地基上薄板的基本振动方程出发,直接利用数学的方法求解,使得问题的求解更加合理化.计算实例验证了所采用的方法以及所推导出的公式的正确性.     

水平轴风力发电机塔架的振动模态分析

根据多自由度模态分析理论,对水平轴风力发电机塔架的振动模态进行数学建模和仿真.运用次空间迭代法对模型进行数值计算,分析塔架在自由振动时的力学特性,获取塔架的固有频率和振型.结果表明,塔架的一阶固有频率高于叶片通过频率,属于刚性塔,不会因风轮激励而产生共振;依据振动理论,塔架振动过程的能量主要集中于一、二阶频率处,而一、二阶振型均为摆振,因此摆振是塔架的主要振动方式,是引起塔架疲劳破坏的主要原因.     

对边简支梁式夹层板的非线性振动

夹层板壳结构由于其优异的力学特性在工程中被广泛使用,但有关其非线性振动特性的研究还不够完善,其精确解答一般很难得到。本文对具有软夹心和极薄表层夹层矩形板的非线性自由振动方程进行简化,并将振型设成时间和空间函数的分离形式,时间函数取谐函数,空间函数未知。将假定的振型函数带入微分方程,得到对边简支梁式夹层板无量纲化的空间模态控制方程。采用修正迭代法和伽辽金法对其进行求解,得到了梁式夹层板振型的一个解析解,以及梁式夹层板非线性振动的振幅和振频的解析关系式,并进一步分析了夹层板剪切参数对非线性振动特性的影响。     

压电智能结构的阻抗法建模

采用基于机械阻抗分析的方法，推导了表面粘有压电陶瓷作动器的四边简支矩形薄板的建模过程，并进行了仿真计算。与静态分析的结果进行比较，表明阻抗法的建模过程抓住了电压陶瓷片与结构之间动态耦合的物理实质，是一种更好的建模方法。     

夹板约束边界玻璃板体力作用下面内受剪的有限差分解

基于薄板的平面问题，推导了体力作用下板的内部节点与边界条件的有限差分方程的形式．同时为了减小计算量和节约系统资源，玻璃板根据实际需要采用变网格划分的技术．通过对实际模型的合理简化并将有限差分法的计算结果与有限元的对比。证明了玻璃板在面内受剪时局部压应力起控制作用，且有限差分法适于计算夹板支承玻璃板面内受剪玻璃板的应力分布．图6，表3，参8．     

矩形板条纹振动模式指向性计算

从矩形薄板的振动特性出发,提出了一种改进的弯曲振动矩形板.因该板在自由边界下无解析解,作者应用有限元法,将自由边界弯曲振动辐射面进行离散、提取模态参数并进行处理.结合瑞利积分编制程序,求出了自由边界矩形板条纹振动模式的辐射声压及指向性,并与改进前的矩形薄板的指向性做了对比.结果表明,改进后的矩形薄板轴线方向上的指向性比改进前的明显尖锐.这对矩形板作为弯曲振动辐射源的应用提供了一定的依据.     

用弹性动力学理论研究厚圆板的轴对称振动

用弹性动力学理论研究厚圆板的轴对称振动问题，给出位移振型的解析表达式，求出固有频率的精确值，并对经典板理论和３种厚板理论的适用性作了考察和讨论。