玻纤针刺毡热塑性复合材料振动特性实验研究

玻璃纤维针刺毡热塑性复合材料(GMT)具有比强度高、减震性能好、可回收且价格低等优点,已经广泛应用于制造汽车零部件以实现汽车的轻量化.采用连续弹性体悬臂梁模态测试方法研究GMT动弹性模量和阻尼特性,分析悬臂梁长及宽度对GMT的动弹性模量和阻尼的影响规律,研究动弹性模量和振动频率的关系.实验结果表明:当悬臂梁的宽度和厚度一定时,悬臂梁越长,各阶频率对应的阻尼值越小,而动弹性模量越大,但均小于静弹性模量.这些研究成果为GMT的工程应用,特别为汽车零部件设计提供可靠了实验数据.     

用激光扫描测振仪测定石膏悬臂梁动弹性模量

为了获得拱坝动力模型试验所用石膏的动弹性模量,首先通过数值方法(有限单元法)计算得到石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率,再通过激光扫描测振仪对试件进行试验模态分析,测得石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率.将由数值方法和试验模态分析分别得到的第一阶固有频率,通过反演方法得到石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量.试验结果表明:石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量与静弹性模量相比,提高了约25.8％.     

纤维含量对麻纤维复合材料力学 和振动阻尼性能的影响

振动阻尼和力学性能是节能环保麻纤维增强复合材料推广应用于高铁、汽车等运载工具车身时需要考虑的重要和关键技术指标.为此,本文对洋麻纤维增强聚丙烯复合材料进行了拉伸力学性能试验和悬臂梁模态试验,得到了复合材料的拉伸性能和振动阻尼特性参数(固有频率和阻尼比),并探讨了纤维含量对复合材料力学性能和悬臂梁固有频率以及阻尼比的影响.结果表明:随着纤维含量的增加,复合材料的断裂伸长率逐渐降低,弹性模量和拉伸强度均呈增加趋势.同时,复合材料的悬臂梁固有频率随着纤维含量的增加而增加.然而,复合材料悬臂梁的阻尼比呈现先增加后降低的趋势,当纤维质量分数为10%时,阻尼比达到最大值为0.093,与纯聚丙烯相比,提高了20.8%.复合材料悬臂梁二阶阻尼比均高于一阶阻尼比,表明振动幅值影响麻纤维增强树脂基复合材料的阻尼性能.     

两种木质复合材料弹性模量与阻尼比的动态测量

采用"悬臂梁"自由端方式,测定了硬质纤维板(HDF)、定向刨花板(OSB)试材的动态弹性模量E动和阻尼比そ,测量了HDF、OSB试材的静态弹性模量,验证了动态测试方法.测定结果表明,动、静态弹性模量情况一致,动态测试方法快速、简便、重复性好.     

简支矩形截面组合梁横向振动的固有频率

为了研究简支矩形截面组合梁横向振动的固有频率,对影响固有频率的参数、振动失效进行了分析;采用材料力学的研究方法导出了简支矩形截面组合梁的折算弹性模量,其研究结果为折算弹性模量Er介于E1与E2之间,Er是材料弹性模量E1、E2和高度h1、h2的函数,与材料的宽度b无关;对其横向振动的固有频率通过伽辽金法进行求解,其研究结果为组合梁横向振动的固有频率与截面宽度无关,是材料弹性模量、高度、密度、梁长的函数,组合梁固有频率wr^-并非一定在w1^-和w2^-之间。     

微谐振器纵向振动热弹性耦合分析

对微谐振器在纵向振动时的热弹性耦合进行分析,以悬臂梁为基础,在环境温度为300 K时,对热弹性本构方程进行数值求解,对在纵向振动过程中产生的温度、受热弹性耦合的影响产生的频率漂移、热弹性阻尼进行分析.分析结果发现,在纵向振动过程中,悬臂梁在前3阶振动模态下,温度变化量随着振动模态的升高而增大,在3阶振动模态时,温度变化量约为1.5 K;受热弹性耦合影响,频率漂移比首先随着梁长的增加而迅速增加,然后稳定在1.67×10-4附近;热弹性阻尼最大值约为1.0×10-4.然后,使用COMSOL Multiphysics软件对悬臂梁进行热弹性耦合仿真,并对数值结果进行验证.结果表明,仿真结果与理论计算结果相吻合.      

湖相软土动力特性影响因素敏感性分析

考查动应力幅值、振动频率和围压3个因素,进行3因素3水平的正交试验设计,根据正交设计方案进行动三轴试验,研究了循环动荷载下湖相软土的轴向累积应变、动孔隙水压力和动弹性模量等动力特性,并通过敏感性分析探讨了各加载因素对软土动力特性指标影响的显著性。结果表明,动应力幅值对软土轴向累积应变、动孔隙水压力和动弹性模量的影响均十分显著,围压为影响轴向累积应变和动弹性模量的次要因素,而影响动孔隙水压力的次要因素为振动频率。     

交通荷载作用下西宁地区非饱和黄土动力特性试验研究

为了研究西宁地区非饱和黄土的动力特性,文中利用GDS动三轴仪进行室内动三轴试验,研究了不同振次、含水率和固结比对西宁地区非饱和黄土滞回圈、动弹性模量,轴向应变的影响。结果表明:当振动次数增加时,滞回圈由应变轴左侧向右侧移动,且由稀疏变得紧密,含水率、固结比越大滞回圈越靠近应变大的方向;随着含水率的升高非饱和黄土的动弹性模量减小,轴向应变增加;随着固结比的增大动弹性模量增大,轴向应变也增大;动弹性模量和固结比具有相同的增减特性,轴向应变和含水率、固结比也都具有相同的增减特性。研究结果可为交通荷载作用下非饱和黄土地区动力特性的研究和防灾减灾提供参考。     

动态弹性模量的实验研究

根据实验资料求得混凝土加质量块悬臂梁结构、三种不同比尺的石膏纯悬臂梁及石膏加质量块悬臂梁结构的材料前四阶的振型动态弹性模量（简称动弹模）和非振型动弹模。实验结果表明：振型动弹模随振动阶次的增加而增加,且混凝土悬臂梁增加更为明显;非振型动弹模的变化主要发生在从低频（低于一阶固有频率）到一阶固有频率这一范围,且随频率增加而增加。几何缩尺（Ｇｌ≤１０）对像石膏这样的线弹性材料的动弹模变化规律基本没有影响     

裂纹对工艺装备梁结构模态特性的影响

基于断裂力学理论和振动学理论推导了裂纹梁在受剪力和弯矩条件下的应力强度因子,并给出了梁结构在分别含有单边裂纹和双边裂纹情况下的柔度系数计算公式;结合振动微分方程,分析了裂纹对悬臂梁振动特性的影响.结果表明:不论是单边裂纹还是双边裂纹,裂纹位置和裂纹深度对悬臂梁固有频率的影响趋势是相同的,但悬臂梁的固有频率对不同裂纹类型的敏感程度并不相同,当裂纹深度相同时,单边裂纹梁和双边裂纹梁固有频率的差值最高可达1705倍.     

用单自由度系统研究双模量变截面梁的冲击

研究了重物对双模量等高变截面梁的冲击问题.把被冲击的双模量等高变截面梁简化为一集中质量与无重弹簧相连接的单自由度弹性系统,使重物对梁的冲击问题转化为重物对具有集中质量单自由度弹性系统的冲击问题,然后采用动力学方程推导出了重物对梁的动载荷系数、冲击时间的函数表达式,克服了能量法仅能给出最大动载荷系数的不足.通过算例分析,指出有关文献给出的最大动载荷系数公式,仅是动力学方程推导出的动载荷系数函数式的特例.当拉压弹性模量相差较大时,不能把重物对双模量等高变截面梁的冲击问题简单处理为重物对单模量等高变截面梁的冲击问题,必须要考虑拉压弹性模量不同因素对双模量变截面梁受冲击的影响.     

侧向均布剪应力作用下双模量悬臂梁的弹性解

利用弹性理论研究了双模量悬臂梁在侧向均布剪应力分布载荷作用下的平面应力问题,推导出了悬臂梁的应力公式.并把该应力公式的计算结果与有限元法的计算结果进行了比较,验证了双模量悬臂梁的应力公式是可靠的.算例分析表明:双模量悬臂梁的拉压区的弯曲应力随着双模量悬臂梁的长高比的增大而增大;采用相同弹性模量弹性理论研究双模量悬臂梁平面应力问题时,得到的弯曲应力公式与材料的弹性模量无关;采用双模量弹性模量弹性理论研究双模量悬臂梁平面应力问题时,得到的弯曲应力公式与材料的弹性模量有关.双模量悬臂梁材料的拉压弹性模量相差较大时,平面应力问题计算应采用双模量弹性理论.     

隧底溶洞对衬砌结构力学行为的影响

基于考虑地基剪切变形的Pasternak弹性地基梁理论,推导了无仰拱隧道拱脚处地基梁的位移和内力计算公式,对比分析了Pasternak模型和Winkler模型计算结果,与现场监测结果对比,并基于Pasternak模型研究不同介质压缩模量及不同溶洞规模情况下衬砌的变形受力状态.研究结果表明:Pasternak模型的计算结果比Winkler模型偏小,更符合实际变形受力情况;在溶洞和围岩的交界处衬砌存在明显的反弯点,且交界处剪力最大;溶洞填充物压缩模量与围岩压缩模量比值小于等于0.5时,溶洞段衬砌位移和内力急剧增加;溶洞规模对衬砌位移和剪力影响显著,长度8 m以上溶洞对衬砌结构危害性较大.     

弹性地基梁在热—机械载荷作用下的非线性响应

基于弹性地基梁在均匀升温及横向均布载荷联合作用下的非线性控制方程,考虑不可移夹紧边界条件,采用打靶法得到了该两点边值问题的数值结果。当横向载荷为零时,成为弹性梁热屈曲问题,给出了不同地基弹性系数的热屈曲平衡路径,结果表明:由于地基的约束作用,弹性梁热屈曲临界升温会明显增加,但不随梁细长比的变化而变化。当横向载荷不为零时,成为弹性梁在热、机械载荷联合作用下的弯曲问题,给出了不同地基弹性系数的弯曲响应。     

基于虚拟仪器技术的应变测试系统

针对虚拟仪器技术在组建测试系统上的巨大优势,研讨了基于虚拟仪器技术实现应变自动测试的方式和方法,即基于虚拟仪器技术的应变测试系统的硬件组成、应变测试系统的原理以及利用LabVIEW软件实现该系统的具体方法,从测试程序前面板上绘出的应力一应变曲线的斜率得出被测构件材料的弹性模量,从而可知被测构件的材料．试验测得悬臂梁的弹性模量,是与已知悬臂梁的材料为金属铜相符的．组建的测试系统可用于鉴定金属材料的主要成分．     

溶槽地段隧道地基梁的结构分析与优化设计

介绍隧道遇到溶槽时采用地基梁穿越的结构方案;利用Winkler地基上Timoshenko梁理论分析地基梁的极值内力、位置和变形;比较不同支承长度对地基梁弯矩、剪力分布的影响;提出极值弯矩比相等的支承长度优化目标;分析溶槽地段填充物的基床系数和沉降对地基梁受力的影响.研究结果表明:Winkler地基梁采用Euler梁理论分析时将低估地基的支承作用;2种不同地基介质的交界处是地基梁剪力最不利位置,最大负弯矩发生在支承段且靠近地基介质交界处,最大正弯矩发生在溶槽内;溶槽填充物的沉降显著改变地基梁受力,完全悬空时地基梁最不利正、负弯矩分别改变41.56和37.52倍,最不利正、负剪力分别改变32.67和12.55倍,设计和施工时应重视此问题.     

海上风机大直径单桩水平-摇摆耦合振动特性

基于弹性半空间理论,在Abaqus有限元软件中建立海上风机三维大直径薄壁空心桩-土动力相互作用模型,通过荷载控制法研究桩的水平-摇摆耦合振动,分析无量纲频率、单桩长径比、厚径比、桩土弹性模量比值、桩基周围冲刷对单桩动力阻抗的影响,并将所得结果无量纲化,增加其适用性。研究结果表明,无量纲频率对桩基动力特性的影响与其他因素紧密相联;长径比、弹性模量比、厚径比、桩基周围冲刷坑深度对桩基动力特性均存在较大影响;刚度随着长径比的增大而增大,但存在一定的临界桩长,在无量纲频率较低时,阻尼的趋势与刚度类似;当基础周围的冲刷深度达到2倍直径时,基础的刚度将会下降到原来的1/3左右,且阻尼的下降也非常显著。     

拉压弹性常数不同对梁的弯曲强度的影响

岩石类材料(包括混凝土材料)在受拉与受压状态的弹性模量和泊松比是有明显差异的,本文推导了拉压弹性模量不同的矩形截面梁纯弯曲情况下弹性力学的解答.结果表明,不考虑拉压弹性模量的差异会引起较大误差.     

弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度

基于弹性动力学的基本方程、考虑弹性梁和弹性半空间的动力相互作用,建立力学分析模型,并利用Fourier积分变换,得到弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度的解析表达式.通过数值算例分析地基梁的水平动力等效刚度及其阻尼的变化情况.结果表明:地基梁的水平动力刚度和阻尼系数不为常数,而是与弹性梁中传播的相速度有关,当相速为Rayleigh波的速度时,水平动力等效刚度达到峰值,此时弹性梁的纵向振动向弹性半空间传递的能量最大.水平动力等效刚度与弹性地基梁的频率和波数密切相关,随着波数增大,水平动力等效刚度的实部和虚部均相应增大.