转动悬臂梁自由振动分析

分析了转动悬臂梁的自由振动问题,通过综合运用解析法和数值方法解决了悬臂梁振型函数过于复杂的问题.由于系统本身具有不能忽略的几何非线性因素,使所得到的系统的控制方程为一个强非线性方程.通过采用数值方法得到的系统的自由振动曲线表明,系统是稳定.     

计算旋转叶片动态频率的一种新方法

针对旋转叶片的结构和工作特点,基于旋转态下的悬臂梁理论,建立了考虑叶片离心力作用的动力学方程.采用梁函数法推导了在变转速状态下悬臂梁频率的解析表达式,进而确定了叶片在离心力作用下的固有频率随转速的变化规律,获得了叶片动频率、静频率与转速之间的关系,得到了一种新的叶片动频系数公式.最后,采用解析法和经验公式法分别计算某叶片的前三阶动频,结果表明该方法的合理性.     

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.     

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。     

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。     

激光冲击波驱动悬臂梁的流-固耦合动力学分析

提出采用激光冲击波驱动液体介质中悬臂梁使其产生运动的驱动方式.为了解激光冲击波驱动悬臂梁的运动特性,在统一考虑结构与液体性质的基础上,采用有限元方法,比较了单脉冲激光冲击波驱动真空中和水中悬臂梁的振动输出,并对多脉冲激光冲击波驱动悬臂梁进行了有限元仿真.结果表明:液态介质使悬臂梁振动频率大大降低,衰减加快;在多脉冲作用下,悬臂梁振动幅值在第一个脉冲后有所增大,增幅可达到40%.分析结果显示:在激光冲击波作用下,悬臂梁在其安全范围内可以获得较大的变形量,这表明用激光冲击波驱动悬臂梁可实现符合要求的的运动.     

矩形域上双曲扁壳的动力分析

由壳体振动的控制方程出发,在四边简支的边界条件下,借助两个双重级数给出矩形域上双曲扁壳在任意激励下的解析解以及自由振动时的频率公式,进而给出地震力作用下双曲扁壳的动位移和应力函数表达式。     

基于集中柔度模型电流变体-砂浆悬臂梁固有频率的理论分析

直接将电流变体密封后埋置在砂浆梁中制成智能复合悬臂结构,采用瞬态激振的方法测定其在不同电场强度下固有频率,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、二阶频率影响比较大,对第三阶频率影响很小,而且电流变片埋置位置对复合梁的整体振动特性的影响比较大.在此基础上,利用一种基于集中柔度模型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.通过定义等效裂纹深度,建立了电流变体-砂浆复合悬臂梁的振动模型,得到计算复合悬臂梁频率的特征方程,并根据实验数据确定模型的参数,最后用于模拟含电流变体的砂浆悬臂梁随电场强度变化时固有频率的演化规律.研究结果显示,该模型的解析解与实验值吻合得较好,对前三阶频率模拟的效果较为理想,说明该模型可用于含电流变体砂浆复合悬臂梁的振动分析,为电流变体在实际工程结构振动控制领域的应用奠定了理论基础和实验依据.     

考虑弹性支撑的索力估算

本文利用D’Alembert原理,对索在弹性支撑条件下的自由振动频率方程和索力的解析表达式进行了推导,并与有限元结果进行了比较.结果表明,利用振动法测索力时,考虑索弹性支撑条件,可运用本文给出的索力公式进行索力估算.     

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．     

动力猫道推块液压缸杆稳定性的研究

针对动力猫道推块液压缸杆使用过程中容易产生失稳的现象,分析了缸杆的受力特点及其失稳原因。在失稳临界力理论计算公式推导过程中,针对欧拉公式存在的不足,应用了修改后的边界条件,并综合考虑了液压缸杆安装及导向系数的影响,得出了推块液压缸杠临界力的计算公式。同时针对现场使用的某型号推块液压缸杆在简化其试验试件的基础上进行了稳定性试验研究。通过对比试验研究得出的试件临界力与理论计算的临界力,说明了计算公式的正确性。最后,采用有限元软件Workbench对液压缸杆进行了稳定性数值模拟,其结果显示理论计算的临界力与有限元分析的结果基本一致,进一步说明了计算公式的正确性。     

木工刀具液压夹紧轴套壁厚的设计计算

通过对厚壁圆筒理论和圆柱壳体理论的分析,得出木工刀具液压夹紧轴套结构的简化计算公式,并运用有限元分析软件对由公式设计的结构模型进行有限元分析验证。验证结果说明简化公式可作为轴套薄壁设计的计算方法。     

具有薄壳理论同样精度的圆锥壳简化解

采用新的变量转换公式，通过量级分析，略去h/R量级的小量，从而将圆锥壳有矩问题求解的基本微分方程式转换成一个二阶复常系数的常微分方程式，求解该方程式，导出了具有薄壳理论同样精度的圆锥壳的简化解，这一简化解较圆锥壳的精确解简单，无须利用复杂的贝塞尔函数，与具有√h/R精度的等效圆柱壳的解相比，其精度同精确解一样为h/R，该简化解可用于圆锥壳的边界效应，以及锥－柱，锥－锥结合壳结合处的应力计算分析。     

屏蔽同轴圆柱分层介质的静态格林函数

针对屏蔽同轴圆柱分层介质结构，给出格林函数的一般解析解，这种解以级数的形式来表示，具有形式简单可应用到任意多层介质的特点，公式的推导是通过先给出分层结构中含待定系数无穷级数的格林函数通式，然后利用边界条件与源条件，得到层与层之间的递归关系进而求解这些系数，这样的解为分析屏蔽同轴圆柱分层介质结构提供了一种新的有效工具。     

大角度单摆运动的周期研究

对单摆运动进行了讨论。单摆的周期是物理学中的一个基本问题,通过力学分析,建立了单摆的动力学方程,用机械能守恒定律分析了单摆周期,并给出了精确公式。利用三角函数作为一种近似方法,对单摆的动力学方程进行了简化,给出了大角度条件下单摆运动的周期的近似公式。对近似公式和精确公式进行了对比,最后进行了数值计算,结果表明,所得到的单摆运动周期的近似公式在大多数情况下都与精确公式符合的很好。     

含缺陷动力猫道翻板液压缸杆稳定性的研究

针对动力猫道翻板液压缸杆出现失稳的现象,以现场较常见的圆柱缺陷为研究对象,推导了不同截面所对应惯性矩的计算公式;并根据Euler临界力计算公式,得出了含缺陷液压缸杆的临界力计算公式,对影响临界力大小的缺陷参数进行了说明。在上述基础上,建立了含缺陷动力猫道翻板液压缸杆的简化模型。应用有限元法研究了不同圆柱缺陷半径、深度以及缺陷位置对屈曲载荷的影响。相关结果说明:随着缺陷半径、深度的增加,液压缸杆的屈曲载荷显著降低;缺陷位置也是影响液压缸杆屈曲载荷的重要因素,缺陷位置距离液压缸杆底端越近,液压缸杆的屈曲载荷越小。相关结果可为动力猫道上液压缸杆的安全检查、安全维护提供参考,为进一步研究液压缸杆失稳提供一种新的认识。     

有水振型叠加法解水中圆柱梁的受迫振动问题

水中梁在地面运动作用下的受迫振动问题,由于所求解的方程和边界条件的复杂性,很难得到精确解.有些文献求解时假定梁的动力反应与梁在空气中的最低振型成正比,这具有较大的近似性;有些文献则将动力位移反应按梁在空气中的振型展开,所得到的求解振型坐标的方程互相耦联,求解仍较困难.本文将梁的动力位移按梁在水中的振型展开,所得到的求解振型坐标的方程互相独立,求解较为方便.本文的方法是一个精确而有效的方法.     

降雨及库水升降作用下地下水浸润线简化求解

降雨及库水的升降作用对边坡中地下水位的波动有直接影响,对此目前还没有较好的简便评价方法.为此,根据布西涅斯克潜水非稳定运动的基本微分方程,依据一定假设条件,通过拉普拉斯正变换和逆变换,求得了降雨及库水升降作用下土质岸坡坡体内浸润线预测的简化公式.该公式考虑了渗透系数、升降速度、给水度、含水层厚度、水位变幅及降雨强度的影响.同时,利用3D-Modflow程序进行了验证分析,结果显示该公式是可行的.     

三角钻臂的运动控制研究

建立了三角臂的杆件坐标系，利用多关节闭链的约束条件建立了运动学方程，得到了由给定钻臂位置计算油缸长度的精确算式．增加油缸俯仰角的测量点后，得到缸长的简化算式，减小了油缸长度的在线计算量，应用该式可提高三角钻臂轨迹控制的精确度。     

床面固体颗粒的圆柱绕流研究

本文介绍了床面固体颗粒随水流绕过圆柱体，将在圆柱周围的床面上形成一个无粒子运动区的试验现象，根据动能定律，建立了圆柱直径，固体颗粒粒径和水流强度同无粒子区的定量关系，从该定量关系所作的理论分析结果同试验现象是完全一致的。