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。     

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。     

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。     

粘弹性芯材复合材料夹芯板的自由振动分析

基于Kelvin粘弹性芯材本构特征模型,推导了复合材料夹芯板的动力学控制方程,给出了四边简支正交对称铺层表层夹芯板的固有频率和结构损耗因子解析解,并将解析解与有限元计算结果进行了对比验证。探讨了阻尼层参数变化对结构固有自由振动特性的影响。分析结果表明:增加芯材厚度能有效地提高结构固有频率和损耗因子;结构的有阻尼自振频率受损耗因子影响较小,但其损耗因子随着芯材材料损耗因子的增加而增加;结构的固有频率随着芯材剪切模量的增加而增加,增幅逐渐减小;随着芯材剪切模量的增加,结构的损耗因子先增加后减小,芯材剪切模量设计存在最佳值;结构尺寸增加,芯材剪切模量最佳值逐渐减小。     

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.     

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。     

超空泡水下航行体振动特性分析

用有限元方法分析了超空泡水下航行体的固有特性,计算了自由边界条件下超空泡航行体的振动特性,求出了固有频率和模态,并选取对其结构性能有重要影响的四类模态,即梁弯曲模态、呼吸模态、径向模态和轴向弯曲模态绘制了三维模态图.研究表明,超空泡水下航行体无阻尼自由振动的首阶模态为梁弯曲模态;呼吸模态发生的初始频率较高;径向模态发生的初始频率较低;轴向弯曲模态发生的频率比较集中,变形较为复杂.所得结果为今后开展进一步的超空泡航行体结构动力学研究提供了模型基础.     

二层粘弹阻尼复合结构的优化设计

构造二节点八自由度有限元模型对二层粘弹弱约束阻尼复合结构的动力学特性进行了数值分析,其计算结果与实验结果基本一致.利用此有限元模型研究了各层阻尼材料的几何及物理参数对复合结构阻尼性能的影响.     

考虑区间弹性连接的结构动力学特性研究

基于动态子结构方法,将结构中的弹性连接单独划分成一个独立子结构,并利用零质量空间梁单元对其进行等效,分别基于频域子结构方法(FRF-based Substructuring Method)和模态综合法(Component Mode Synthesis)对考虑弹性连接的结构固有频率和频响函数进行了推导.基于此,将空间梁单元的弹性模量和比例阻尼系数设成区间参数以模拟弹性连接的区间不确定性,基于区间因子法(Interval Factor Method,IFM)分别给出了考虑区间弹性连接结构固有频率和频响函数的区间上下限,从而形成了两种计算分析方法,即CMS-IFM和FBSM-IFM.通过仿真将两种方法与Monte-Carlo模拟方法的计算结果进行了对比,结果表明:CMS-IFM和FBSM-IFM正确高效.     

惯性效应对电主轴动态性能的影响

为分析高速电主轴轴承-转子系统的动态特性,利用有限元分析方法和Timoshenko梁理论,建立考虑离心力和陀螺力矩等高速惯性效应和系统阻尼的电主轴转子系统动力学模型;并以120MD60Y6型号高速电主轴为研究对象开展模态试验,获取系统不同工况下的固有频率。研究结果表明:离心力除了造成轴承支承软化外,还会造成转轴软化,且转轴软化是造成主轴系统固有频率下降的主要原因;陀螺力矩会将主轴系统每阶固有频率分为前后两个模态,且前后模态随转速变化的规律不同。仿真结果和试验结果吻合较好,这表明所建模型能够准确预测高速电主轴动态性能。     

基于表层及芯材阻尼特性的夹层结构导纳分析

针对复合材料夹层板结构,综合开展芯材材料阻尼特性动力学热分析(DMTA)试验、表层玻璃钢和芯材试件阻尼衰减特性研究,通过夹层板结构的模态激振试验得到结构的模态阻尼比。从结构动力学方程出发探讨了影响多自由度系统结构传递导纳的相关参量,试验对比分析了钢质板和复合材料夹层板两型结构的传递导纳特性,并研究了激振点与响应点间距对复合材料夹层结构传递导纳的影响。研究表明:当尺寸和边界条件相同时,影响结构传递导纳的主要因素是结构的固有频率和模态阻尼。试验还得到了复合材料夹层板较钢质板的基频提高值和传递导纳降低均值,该试验结果可为工程设计提供参考。     

Research on Influence of Damping Material on Structure Performance of Torpedo

Reducing the self-noise and radiated noise of torpedo is an effective way to enhance its detection and concealment capabilities.After discussing the basic principle on noise and vibration control and main noise sources in torpedo,the application of damping treatment for noise and vibration absorption was proposed in this paper.Compared composite materials(damping and metal materials)used as segment joint,their different contributions to the damping performance of base structure were investigated.The results show that the damping material can be used as segment joint effectively in vibration control.Taking cantilever beam as an example,four different damping treatments were compared in natural frequency and damping loss factor,the results show the influences of different damping layer layouts on the structure damping performance,and offer a reference for the torpedo shell design.     

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。     

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。     

导弹尾罩分离运动不确定性分析

为了检验实际条件下导弹尾罩分离运动可能存在的风险,建立了基于凯恩方程的分离过程多体动力学模型与基于关键点-碰撞边界相对位置判断的碰撞检测模型,采用蒙特卡洛方法与Morris筛选法对输入参数存在随机偏差时尾罩分离运动受到的影响进行了不确定性分析,通过蒙特卡洛法得到了分离运动状态的散布特性,通过Morris筛选法得到了各输入变量的影响程度排序。研究结果表明:尾罩分离方案的可靠性较高,在输入参数存在偏差情况下也可满足安全性指标,各项输入参数中风干扰、推冲器的推力偏差对尾罩落点距离的影响相对较大,而导弹点火时尾罩的横向距离受风与出筒速度的影响相对较大。     

金属/高聚物夹层阻尼板的阻尼特性及其应用

本文在制备出金属／高聚物夹层阻尼板的基础上,分析了影响夹层阻尼板损耗因子的一些因素,结果表明,温度和阻尼层厚度等对阻尼板损耗因子有较大的影响;另外在直流接触器中,将衔铁进行了阻尼处理,并讨论了衔铁吸合时的振动特性