微结构振动特性的自由衰减测试方法

为准确快速地对微结构的谐振频率和阻尼比进行测试和分析，组建了以激光多普勒测振仪为核心的微结构瞬态离面运动特性测试系统．附有压电驱动的微悬臂梁和微振动薄膜在斜波脉冲激励信号作用下产生自由衰减振动，通过激光多普勒测振仪将瞬态运动速度转换为模拟信号，经数据采集卡数字化后送入计算机，对其振动特性进行分析．实验测得MPA-41200-10型微悬臂梁谐振频率为48．676kHz，阻尼比为0．0029，微薄膜谐振频率为25．446kHz，阻尼比为0．042．实验结果与采用频率扫描方法测试的结果进行了对比，证实自由衰减振动法对微结构振动特性的快速测试是可行、有效的．     

短脉冲激光在散射性介质中传输的时域有限元分析

从瞬态辐射传输方程出发,利用最小二乘变分原理,发展了基于离散坐标形式辐射传输方程的最小二乘有限元方法,并将其用于模拟短脉冲激光在二维散射性介质中的瞬态传输现象.首先简要介绍了求解瞬态辐射传输方程的最小二乘有限元公式,然后以脉冲激光在生物介质中的应用为背景,考察了脉冲激光入射二维非均匀散射性介质的情况,调查了不同位置处时域信号的演化规律,为短脉冲激光在生物医学领域中的应用研究提供了有价值的参考数据.结果表明:对于局部短脉冲入射条件下的非均匀散射性介质,早期的时域反射信号能够较多地反映出介质光学属性分布信息,而距离入射光源较远的测量位置,由于辐射信号经过了较长时间的衰减,所包含的介质光学属性分布信息较少.     

基于悬臂梁振动的主动控制技术研究

应用有限元方法建立了贴有压电驱动器的悬臂梁动力学模型,采用二次型最优控制理论建立控制规律,对悬臂梁在初始扰动和持续外激励作用下的振动进行了主动控制实验。实验结果表明,所设计的控制系统可以有效地抑制两种情况下悬臂梁的振动。     

内嵌晃荡液体减振的流固耦合分析

在考虑流体黏性及表面张力作用的情况下,采用分离求解器交错迭代隐式耦合的方法建立了内嵌晃荡减振器的弹性悬臂梁做自由衰减振动或受迫振动的流固耦合物理模型,并对悬臂梁晃荡减振过程进行了瞬态数值计算;结合计算结果与减振理论,分析了内嵌流体导致梁振动衰减的主要原因,认为悬臂梁振动过程中液体受迫晃荡受自由晃荡的影响,其相对位移滞后于梁的振动位移,液体对梁的阻碍冲量大于激励冲量。由此,提出了以振动频率与驻波频率的比值γ来表征自由晃荡,并采用数值模拟方法比较了不同γ下方形容器受迫摇晃的液体作用力,以及晃荡减振器在悬臂梁自由衰减振动中的减振性能。结果表明,γ值越大,单位质量液体的减振效果越明显。该结果可为优化晃荡减振器研究提供参考。     

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.     

关于悬臂梁受重锤冲击时的动载荷系数分析

研究了悬臂梁受重锤的冲击问题,建立了重锤的运动方程及悬臂梁的振动控制方程,并利用Galerkin原理求得重锤对悬臂梁的冲击力表达式.研究结果表明:重锤质量大于悬臂梁质量时,冲击力的近似解以及有限元解与实验结果之间的误差较大;重锤质量小于悬臂梁质量时,冲击力的近似解与有限元解与实验结果之间的误差小于5%.     

压电智能材料在悬臂梁结构振动控制中的应用

研究压电材料在柔性悬臂梁结构振动控制中的应用,采用压电有限元方法对压电智能梁的响应进行了数值模拟,在考虑压电片与悬臂梁之间相互耦合作用的基础上,通过有限元软件ABAQUS数值模拟获得压电智能梁在简谐荷载下的响应,并与有关试验结果进行对比来修正压电应变常数及介电常数等参数.通过数值算例对地震荷载作用下压电梁的振动响应进行了数值模拟,结果表明,压电材料对柔性结构的振动控制效果显著,最大控制效率能达到45%左右.     

超短激光脉冲在透明介质中产生超连续辐射现象的最新进展

基于飞秒激光脉冲在透明介质中产生超连续辐射的基本特性,简要分析了其产生的基本原理,综述了飞秒激光脉冲在气体、液体和固体中传输时,产生超连续光谱的一系列新技术和新现象,重点描述了该领域近几年所取得的最新研究成果.     

双脉冲激光驱动飞片实验与理论计算

飞片速度是衡量激光驱动飞片起爆能力的重要指标,如何在有限的激光能量密度下提高飞片速度是需要研究的关键问题之一.本文进行了双脉冲激光驱动飞片实验,采用将激光分束再汇聚的方法,实现双脉冲激光驱动飞片过程;采用激光纹影高速照相法,观测了不同时刻下飞片的形态和位置,给出了飞片运动速度.推导了双脉冲激光驱动飞片速度的理论计算公式,计算了不同激光能量和脉冲间隔下飞片的速度.研究发现,在相同激光能量下,采用适当时间间隔的双脉冲激光,可以提高飞片对激光的能量吸收率,从而提高飞片速度.     

微型电磁驱动膜片泵理论分析与实验

研究一种新颖的电磁力驱动的膜片泵,它由驱动线圈、嵌有小永磁体的PDMS膜片及阀体构成,具有体积小,制作简单,控制精度高的特点.永磁体在通电线圈产生的磁场中受到电磁力作用,驱动膜片运动,使膜腔产生体积变化引起液体单向流动.重点分析了磁场大小、泵的电磁力大小及在该电磁力作用下膜片的变形量,通过Matlab仿真,分析了电流输入与膜片变形的关系.对电流大小与液体流量、脉冲频率与液体流速进行了实验测试.实验结果显示该泵可在2.5 Hz时实现最小泵送量为2.75 μL/min.     

间歇模原子力显微镜扫描探针的非线性振动

提出了一个用于描述间歇模原子力显微镜扫描探针全动态工作的非线性受迫弯曲振动模型，这个模型考虑了一个附加于扫描探针上的质量和任意类型的探针－样品表面间的非线性相互作用力。用参数变换和模式展开方法求得了间歇模原子力显微镜扫描探针非线性受迫弯曲振动的解，给出了数值模拟的结果。     

间歇模原子力显微镜扫描探针的受迫振动解

提出了一个间隙模原子力显微镜全动态工作的模型 ,用参数变换和模式展开方法 ,得到了具有粘滞阻尼和分段线性相互作用力的扫描探针的受迫弯曲振动微分方程的分析解 ,间歇模原子力显微镜扫描探针的受迫振动解 ,由接触模解和非接触模解交替工作而构成     

悬臂梁振动系统的控制器设计

在采用有限元法建立压电智能梁动力学方程基础上,结合模态控制理论对压电智能梁振动控制的原理和策略进行了研究,对梁结构采用二次线性控制的独立模态空间控制法进行主动控制.通过数值分析,利用MATLAB仿真,结果表明:此种方法能有效地控制结构的振动.     

压电陶瓷用于柔性悬臂梁振动控制的试验研究

依据压电陶瓷驱动器的振动控制原理和梁表面的应变方程确定压电陶瓷片在悬臂梁上的粘贴位置,采用独立模态控制方法对柔性悬臂梁进行振动主动控制试验研究.为提高信噪比并保证后继控制的可靠性和有效性,对传感信号进行了滤波处理.试验结果表明,将压电陶瓷片布置在悬臂梁的合理位置上并采用主动控制方法,可以有效地抑制悬臂梁的振动,使悬臂梁前3阶模态的加速度及响应谱峰值均减小40%左右.     

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.     

梁长对悬臂梁振动测定材料动弹性模量的影响

由悬臂梁振动测定材料动弹性模量的方法,受梁长与梁高比值的影响较为明显.选用有机玻璃和聚丙烯塑料2种材质,进行由悬臂梁振动测定材料动弹性模量试验.试验结果表明,只有当梁长大于或等于5倍梁高时,这种影响才可忽略不计.同时,当梁长大于或等于3倍梁宽时,对悬臂梁振动测定材料动弹性模量的影响不明显.     

变截面悬臂梁—侧受液体作用时的自由振动解法

本文对变截面悬臂梁在一侧受有液体作用时自由振动的问题提出一种求解方法.即通过能量取驻值的条件,用方块脉冲函数(block-pulse functions),求得变截面情况的振型函数和频率的近似计算公式;经简化,获得等截面情况的近似计算公式.     

基于悬臂共振法的IPMC杨氏模量的动力学测定方法

针对目前IPMC智能材料杨氏模量的测定存在方法单一、破坏材料本身等问题,提出了一种基于悬臂共振法的动力学测定方法.该方法通过激励装置使IPMC发生有阻尼自由衰减振动,采用激光位移传感技术记录其振动历程,然后对采集到的信号进行分析处理,从而得到其基频,最后采用悬臂共振法建立IPMC的横向振动方程,引入边界条件即可计算出其杨氏模量.这种方法与目前存在的拉伸法和弯曲法相比,具有测试方便简单、对材料本身不产生破坏、测定结果精度高等优点.     

长持时爆炸冲击波作用下钢梁动力响应分析

大规模爆炸时引起的长持时平面爆炸波会造成结构的整体破坏,这与接触爆炸或近场爆炸的破坏模式有显著差异,但相关研究不多。为研究长持时冲击波作用下钢梁的动力响应,首先基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立了大型数值激波管模型,然后采用该数值激波管得到作用在钢梁上的反射超压时程,最后通过显示动力学方法研究了冲击波入射方向、持时、超压等参数对钢梁破坏模式的影响规律。结果表明：本文提出的数值激波管模型能较好的模拟长持时爆炸波的绕射现象,可得到可靠的反射超压和冲量时程;随着冲击波入射角度的增加,简支钢梁跨中位移增大;冲击波超压峰值相同时,随着持时的增加,简支梁跨中的最大位移有增大的趋势,而最大位移的增长速率则会变缓;简支钢梁在长持时爆炸冲击波作用下容易发射受弯破坏,而梁跨中翼缘板会出现局部屈曲现象。