基于非局部理论的黏弹性基体中压电纳米梁热-机电振动特性

基于非局部Euler梁理论和Hamilton原理建立黏弹性基体中压电纳米梁的热-机电振动特性分析模型。综合考虑非局部效应、压电效应、温度场、电场等复杂因素影响,推导出黏弹性基体中压电纳米梁振动特性分析的振动控制方程,并利用分布参数传递函数方法求解出一般边界条件下压电纳米梁的固有频率及相应振型。以锆钛酸铅压电陶瓷-4材料制成的某压电纳米梁为例,给出了四种典型边界条件下该压电纳米梁的前四阶固有频率,并系统分析了非局部效应、外部电压、温度载荷、黏弹性基体等因素对压电纳米梁热-机电振动特性的影响规律。分析结果表明:所建立的振动特性分析模型及其求解方法在分析黏弹性基体中压电纳米梁的热-机电振动特性问题中准确有效。     

磁场环境下黏弹性基体中非局部纳米梁动力学特性分析

根据非局部Euler梁理论建立了外部磁场影响下的黏弹性基体上纳米梁的动力学问题分析模型。通过引入Kelvin黏弹性地基模型和洛伦兹力,得到了纳米梁的振动控制方程。基于Kelvin-Voigt黏弹性模型,给出了黏弹性基体上纳米梁在磁场影响下的固有频率解析解,并就多种典型情况进行了分析。在一般情况下,利用传递函数方法对振动控制方程进行求解,得到了纳米梁固有频率及相应振型的封闭解。以某单壁碳纳米管为例,计算得到了多种边界条件下纳米梁的前三阶固有频率,并详细分析了非局部参数、磁场强度、长细比、阻尼系数及边界条件等因素对纳米梁振动特性的影响情况。结果表明,文中所建的动力学分析模型对研究磁场作用下纳米梁在黏弹性基体上的动力学特性问题准确有效。     

黏弹性基底上阻尼碳纳米管的动力学特性

采用欧拉梁模型建立了有阻尼碳纳米管在黏弹性基底上的动力学问题分析模型。通过引入非局部理论、广义Maxwell黏弹性模型、速度相依的外阻尼模型及黏弹性基底模型推导出碳纳米管动力学分析的欧拉梁振动控制方程。在Kelvin-Voigt黏弹性模型基础上,分别给出无基底和全基底支撑时碳纳米管固有频率的一般解析表达式,并分析讨论全基底时的多种典型情况。然后利用传递函数方法求解出一般边界条件下振动控制方程的封闭解。以某单壁碳纳米管为例,得到不同边界条件下该单壁碳纳米管的前四阶固有频率,并分析了碳纳米管非局部参数、黏弹性参数、基底刚度及长度等影响因素对固有频率和阻尼因子的影响情况。结果表明,文中所建的动力学分析模型及计算方法对解决碳纳米管在黏弹性基底上的动力学问题准确有效。     

弹性支承梁固有频率影响因素研究

通过将折叠舵简化为梁模型来研究一种典型结构折叠舵频率的影响因素。对于梁内出现的弹性支承情形,采用了以分段表示的运动微分方程、简支和自由边界条件以及弹性支承处连续性条件来描述。根据梁的振动的基本方程,推导出弹性支承弯曲振动梁的频率方程的解析表达式,并利用数值方法计算出在不同条件下弯曲振动梁的频率,研究弹簧刚度,有效比刚度,以及支承点位置对固有频率的影响。     

含磁电弹夹层的压电/压磁层合纳米梁弯曲的研究

为研究磁电弹夹层及尺寸效应对含磁电弹夹层的压电/压磁层合纳米梁弯曲行为的影响,基于非局部理论与正弦剪切型变形梁理论建立了相应的力学模型,并利用虚功原理推导出层合梁平衡方程与边界条件,最后通过数值解法求得层合梁中点的弯曲挠度。对数值结果分析可知:磁电弹夹层对压电/压磁层合纳米梁的弯曲有重要影响,其中主要的影响因素包括磁电弹夹层中压电或压磁材料的体积分数和夹层厚度。分析得到了压电或压磁材料的体积分数和夹层厚度以及非局部参数对层合梁弯曲影响的规律,所得结论可为此类材料的工程应用提供理论参考。     

弹性基上圆柱管弯曲行为的高阶剪切梁理论解

以弹性基上圆柱管为研究对象,基于高阶剪切变形梁理论推导了Winkler弹性基圆柱管弯曲变形的高阶剪切梁理论控制方程,给出四种典型工况弯曲问题的精确解.研究表明,无须假设剪切修正系数,只需引入适当横截面翘曲形状函数,高阶梁理论在圆柱管内外表面满足剪应力τxr为零的边界条件,且对于不同长径比和厚径比的圆柱管弯曲问题均能提供...     

考虑黏弹性材料随机性的被动约束层阻尼梁动力学分析

采用传递函数方法研究了阻尼层黏弹性材料随机性对被动约束层阻尼(PCLD)梁动力学特性的影响。由Hamilton原理建立了PCLD梁六阶运动微分方程,通过引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,利用传递函数方法得到了梁的固有频率和损耗因子。以黏弹性材料分数导数模型中的参数作为基本的随机变量,并假设其服从正态分布,使用Monte Carlo直接抽样法考察了材料模型参数的随机性对结构固有频率和模态损耗因子的影响。计算结果表明黏弹性材料参数的随机性对梁动力学特性的变异系数影响较大,模态损耗因子的变异系数最大值是材料参数变异系数的4.5倍。     

舰船弹性支撑轴系振动特性研究

为研究柔性结构对轴系振动特性的影响,以某弹性支撑轴系为研究对象,考虑到筏架柔性及气囊刚度特性,建立了弹性支撑的桨-轴-筏架-基座模型,并用力锤敲击模态试验验证了该模型的可信度,再结合有限元法计算分析了弹性支撑结构对轴系纵向振动及横向振动的影响.结果表明:在弹性边界条件下,轴系模态和振动特性在0～100 Hz范围内发生了...     

轴向移动内压力梁动力学的动网格法

面向轴向移动内压力梁结构动力学特性研究,采用Lagrangian方法建立了轴向移动内压力梁的运动控制方程,基于有限元动网格法对轴向移动梁运动控制方程进行离散。将内压力作为边界条件,采用Newmark-β时间积分方法计算轴向移动梁动力学响应,并开展动力学特性研究。结果表明,建立的有限元动网格模型能够有效地实现轴向移动内压力梁动力学响应计算。轴向移动内压力梁在收缩运动过程中,自由端振动频率将逐渐增加。悬臂长度对梁自由端振动频率具有显著影响。同时,结构振动频率随内压力的增加而增加。本文中建立的有限元动网格模型能够为轴向移动内压力梁动力学研究提供新方法。     

固体推进剂黏弹性本构模型及其有限元应用研究

基于时温等效原理和WLF方程建立推进剂黏弹性泊松比主曲线方程,进而建立考虑时间温度相关泊松比的推进剂本构模型。基于增量有限元方法,采用完全显式积分算法推导增量形式的黏弹性本构方程。根据MSC. Marc用户子程序编程规则,确定本构模型对应的一致切线刚度矩阵从而实现本构模型的有限元应用。先后通过固化降温以及点火增压工况,分别采用黏弹性泊松比以及弹性泊松比对药柱结构进行应力应变力学响应分析,并对比不同类型泊松比对应力应变场的影响。研究方法和结果可为发动机药柱的精细结构完整性分析提供参考。     

非局部薄板动力学特性分析的广义有限积分变换方法

基于应力梯度非局部薄板理论模型,推导了非局部薄板动力学特性求解的广义有限积分变换方法.通过选取适应边界条件的积分核函数并构建广义积分变换对,应用积分变换将非局部薄板的高阶偏微分方程变换成线性方程组,直接求解得到固有频率.将广义有限积分变换方法的计算结果和有限元法及已有文献的结果进行对比,验证了本文方法的正确性.在此基础...     

开尔文模型粘弹性Timoshenko梁的动力分析与应用

基于Kelvin模型张量形式本构关系导出粘弹性Timoshenko梁自由振动微分方程组,给出两端简支粘弹性梁的固有频率解析解。对粘弹性梁的振动特性进行了分析和比较。以此计算材料开尔文模型粘弹性阻尼系数,结果表明,该方法准确可靠。     

Size dependent free vibration analysis of functionally graded piezoelectric micro/nano shell based on modified couple stress theory with considering thickness stretching effect

Higher-order shear and normal deformation theory is used in this paper to account thickness stretching effect for free vibration analysis of the cylindrical micro/nano shell subjected to an applied voltage and uniform temperature rising. Size dependency is included in governing equations based on the modified couple stress theory. Hamilton's principle is used to derive governing equations of the cylindrical micro/nano shell. Solution procedure is developed using Navier technique for simply-supported boundary conditions. The numerical results are presented to investigate the effect of significant parameters such as some dimensionless geometric parameters, material properties, applied voltages and temperature rising on the free vibration responses.     

饱和多孔热弹性体自由表面p波的反射

利用建立的饱和多孔介质中热弹性波的弥散方程,研究了平面p波在自由界面上的反射问题,获得反射系数的表达式。通过算例分析了饱和多孔弹性介质的热膨胀系数对p1波传播速度的影响,进而考虑界面透水与不透水两种工况,讨论了不同频率、入射角和表面排水条件对各反射波幅值的影响特性。结果表明:热物性参数对波的传播有一定的影响,频率、入射角和表面排水条件对两类压缩波、剪切波和热波的反射幅值的影响较大。     

轴向冲击载荷下圆柱壳的塑性动力屈曲

对于轴向冲击载荷下圆柱壳的轴对称塑性动力屈曲问题,将临界应力和屈曲惯性项指数参数作为双特征参数求解.由相邻平衡准则导出失稳控制方程、边界条件和波阵面上的连续条件.由失稳瞬间的能量转换和守恒准则,导出波阵面上的一个屈曲变形约束方程.由此得出定量求解2个特征参数和动力屈曲模态的完备定解条件.关于屈曲应力和屈曲波数的理论计算结果与已有实验吻合良好.     

某坦克发动机调速性能的模拟计算

为了计算某坦克发动机的调速性能,发展了一个柴油机调速系统的模拟模型.将发动机任一工况的调速器齿杆位置与油门开度和发动机转速联系起来,建立了调速器静力学和动力学方程;调速器动力学方程用2个一阶微分方程表示,引入了连续性函数sigmoid函数代替非连续性函数sign函数,使调速器动力学方程能够方便地应用数值积分方法求解,并且避免了计算结果的小范围振荡.对该坦克发动机调速系统的稳态与动态工况和调速器稳定系数、不均匀度、稳定调速率、瞬时调速率、过渡时间等参数进行了模拟计算,显示这种方法可以用于坦克发动机调速性能的研究.