黏弹性基体中挠曲电Timoshenko纳米梁振动特性分析

以黏弹性基体中的Timoshenko纳米梁为研究对象,综合考虑非局部效应、压电效应和挠曲电效应的影响,基于哈密顿原理建立了系统的振动控制方程和相应的边界条件,给出了两端简支边界条件下挠曲电纳米梁控制方程的求解方法,系统地研究了非局部参数、挠曲电系数以及黏弹性基体对挠曲电纳米梁振动特性的影响规律。结果表明:横向挠曲电系数能显著增加挠曲电纳米梁的结构刚度,而非局部效应和切向挠曲电系数则会降低系统的结构刚度。此外,通过研究黏弹性基体的影响规律,可得到挠曲电纳米梁不再发生往复振动时对应的黏弹性基体临界阻尼系数。相关研究结果可为挠曲电纳米梁在俘能器中的推广应用提供理论基础。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

弹性支持的无限铁木辛柯梁对移动振动质量的响应

针对具有弹性基础的无限梁在移动的振动质量激励下的响应问题,采用考虑剪切变形和转动惯量的铁木辛柯梁理论建立梁的微分方程,并利用双重傅立叶变换求解,得到梁的运动方程。最后,通过一个数值计算的实例,分析了振动质量以及其移动的速度对梁的响应的影响。结果表明,振动质量本身对梁的响应的影响不可忽视。     

弹性地基上椭圆薄板自由振动的一个解析解

借助椭圆坐标变换,并利用微分算子分解给出了弹性地基上椭圆薄板的自由振动解.根据马休函数特性,并考虑模态的正交性,针对周边固定和周边滑动固定2种边界条件,求得了弹性地基上椭圆薄板固有频率和相应振型的解析表达式.     

复合材料组合梁的分布参数传递函数法分析模型

应用分布参数传递函数法分析了复合材料组合梁在轴压载荷作用下的振动与稳定性问题。通过引入对偶变量，利用Ｌｅｇｒｅｎｄｒｅ 变换和Ｌａｐｌａｃｅ 变换，建立了可进入Ｈａｍ ｉｌｔｏｎ 体系的混合能量变分原理，并推导出了结构在复频域内的状态空间控制方程， 从而得到了任意边界条件下组合梁振动与稳定性问题的传递函数精确解。分析了一阶和高阶横向剪切变形、转动惯量、细长比、材料各向异性等多种因素对组合梁固有频率和屈曲载荷的影响。文中最后给出了数值算例， 验证了本方法的有效性和适应性。     

非局部弹性杆固有频率的Ritz法求解

采用Ritz法求解了非局部弹性直杆的固有频率问题。非局部弹性理论与经典弹性理论相对应,区别在于非局部理论中,一点的应力与该点以及其周围区域的应变都有关,并采用核函数来表征这种相关性。基于Eringen提出的非局部弹性模型,针对三种给定核函数,用Ritz法进行了直杆的动力学分析。并针对两种边界条件给出直杆的固有频率,与其它方法比较,该方法具有可以针对多种核函数求解,精度可控,易于编程等优点。     

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。     

约束层阻尼板动力学问题的传递函数解

采用传递函数方法对约束层阻尼板进行了动力学分析.使用Hamilton原理得到了约束层阻尼板的运动方程和边界条件,对未知位移进行级数展开,引入状态向量,使用分布参数传递函数方法建立系统的状态空间方程进行求解,分析了四边简支板的自由振动和频率响应问题,得到了板的固有频率、损耗因子和频响曲线.算例的计算结果与NASrRAN计算结果相比吻合良好.     

Kelvin模型阻尼层合板的振动分析

基于Kelvin模型粘弹性材料本构关系导出了阻尼层合板的动力学微分方程组,给出了四边简支阻尼层合板的固有频率和损耗因子的解析解。与文献结果比较表明,将Kelvin模型应用于粘弹结构的动力特性问题求解,计算模型简便,且计算结果比常复数模型更为精确。分析了阻尼层参数变化对结构振动特性的影响。分析结果表明:增加阻尼层厚度,可以有效提高结构损耗因子;增加阻尼层材料的剪切模量,结构损耗因子增大到一定值后又逐渐减小,在减振设计中阻尼层的模量存在最佳值。     

卫星整流罩结构动力特性与分离运动分析

针对复合材料蜂窝夹芯板壳组成的卫星整流罩,用有限元法建立了该罩的结构动力学数值模型,编制了相应的有限元分析软件包,计算了全罩、半罩在不同边界条件下的自由振动频率和模态,并分析了抛罩时半罩的分离轨迹和气动力作用下爆炸螺栓的承载情况。