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。     

空间结构的动应变控制

针对一类航天器外伸结构的结构振动问题 ,提出了一种动应变控制方法。并以一梁式外伸结构为例 ,建立了结构振动的应变动力学方程 ,以及以动应变为状态变量的闭环反馈应变控制状态方程。进行了应变控制的数值仿真。结果表明 ,方法是有效的 ,对于解决大型外伸结构的振动控制问题具有十分重要的实际意义和应用价值。     

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。     

挠性航天器姿态机动的主动振动控制

研究了挠性航天器姿态机动过程中挠性附件的主动振动控制问题.针对刚性主体上带有挠性梁的航天器,在建立挠性系统动力学模型的基础上,采用滑模变结构控制策略进行挠性航天器的大角度机动控制,为了快速抑制由于刚体运动而激发的弹性振动,在挠性梁上配置压电致动器,并通过速度反馈设计压电致动器的控制律.仿真结果表明,此方法在实现了旋转机动的同时,有效抑制了弹性振动.     

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。     

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。     

分段轴压阶梯梁自由振动及稳定性分析的传递函数方法

采用分布传递函数方法,分析任意多段分段常轴压阶梯梁的自由振动和稳定问题,得到形式统一的封闭解析解。根据梁横截面几何尺寸、梁材料和轴压沿梁轴线的变化,将梁分成多段子梁,对每一子梁采用传递函数方法得到其解析解,通过各子梁间的位移连续和力平衡条件,得到分段常轴压阶梯梁的各阶自由振动频率和失稳载荷及其相应的模态形状。通过三阶梯梁的算例验证本文方法的正确性,并以四阶梯梁为例,计算分段轴压多阶梯梁自由振动的固有频率。     

梁的横向振动频率方程的一般表达式

本文推导出梁的横向振动频率方程的一般表达式。十七种在各种边界条件下的梁的横向振动频率方程均是它的特殊情况。     

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。     

Monitoring and Prediction of the Vibration Intensity of Seismic Waves Induced in Underwater Rock by Underwater Drilling and Blasting

All underwater drilling and blasting operations generate seismic waves.However,due to a lack of suitable vibration sensing instruments,most studies on the propagation of seismic waves have been limited to shorelines near construction areas or wharfs,whereas comparatively few studies have been conducted on the larger seafloor itself.To address this gap,a seafloor vibration sensor system was developed and applied in this study that consists of an autonomous acquisition storage terminal,soft-ware platform,and hole-plugging device that was designed to record the blasting vibration intensities received through submarine rocks at a given measurement point.Additionally,dimensional analyses were used to derive a predictive equation for the strength of blast vibrations that considered the in-fluence of the water depth.By combining reliable vibration data obtained using the sensor system in submarine rock and the developed predictive equation,it was determined that the water depth was an important factor influencing the measured vibration strength.The results using the newly derived equation were compared to those determined using the Sadowski equation,which is commonly used on land,and it was found that predictions using the derived equation were closer to the experimental values with an average error of less than 10％,representing a significant improvement.Based on these results,the developed sensor system and preliminary theoretical basis was deemed suitable for studying the propagation behavior of submarine seismic waves generated by underwater drilling and blasting operations.     

弹性地基上的矩形薄板自由振动的一般解

求得了弹性地基上矩形薄板横向自由振动位移函数微分方程的一般解。可以求解任意边界矩形板的振动问题。以两相邻边固定另两边自由的正方形板为例进行了计算     

脉冲电场诱导乳化油乳胶粒子的振动及计算

脉冲电场作用下,乳化油中乳胶粒子会发生长球状的伸缩振动,但目前对于粒子振动的研究较少.通过建立乳胶粒子振动的动力学模型得出粒子的非线性参激振动方程,对振动阻力和恢复力系数进行函数逼近处理,运用谐波平衡法对振动方程进行计算,得到粒子振动的一次近似解以及幅频特性曲线.数值实验表明,粒子振幅的一次近似解与振动方程的四阶Run...     

作动器最优配置的柔性结构振动主动控制

柔性结构广泛应用于航空航天等领域,为了获得结构的最佳动力学性能,在主动振动控制中作动器或传感器位置优化成为关键。基于结构有限元动力学方程,在状态空间利用系统可控和可观Gramian矩阵考虑结构剩余模态的影响,推导一种新的作动器/传感器优化准则。根据优化准则结合非线性整数规划遗传算法对作动器的位置进行配置。以悬臂板为研究对象,采用基于状态反馈的线性二次型调节器研究悬臂板的振动控制效果。与其他配置方法进行比较,验证了新方法的优越性。     

加农炮身管纵向振动的固有特征分析

建立了加农炮身管纵向振动的力学模型,推导出了频率方程,给出了固有频率的数值计算结果,描绘了加农炮身管纵向振动的固有振型,对影响加农炮身管纵向振动固有特征的各种因素进行了分析。     

大型柔性空间结构的多级分散化振动控制

文中直接以结构的动力学变量作为系统状态,从理论上推导出了反馈和状态变量的解析表达式。基于该表达式,对一空间站模型进行了仿真。结果表明,该方法具有计算量小、稳定性好的优点,便于在线控制。     

微陀螺仪检测平衡回路建立与验证

基于梳齿电容微结构,分析了电压驱动梳齿电容振动产生静电力的工作原理;针对微陀螺仪开环直接检测的不足,采用静电力平衡哥氏力的方法构建平衡回路,抑制哥氏振动。提取了微陀螺仪哥氏输出信号振动幅值;以哥氏振动幅值为控制量,设计了微陀螺仪检测平衡回路。仿真和实验表明构建的检测平衡回路能够有效地平衡哥氏力,抑制哥氏振动,使质量块回到平衡位置,微陀螺仪标度因数线性度和对称性有显著提高,测量范围、阈值和分辨率等性能均有不同程度改善。     

线性无阻尼半正定振动系统简明正定化方法

从线性无阻尼半正定振动系统运动微分方程出发,分析得出系统作自由振动时具有内部惯性力守恒、振动动量守恒以及质心守恒等3个基本物理属性.在此基础上,给出了简明的正定化方法,并证明了该方法的普适性,数值算例也验证了其正确性.与"物理约束"法相比,文中提出的正定化方法规则简单,计算量小,适用于理论推导、计算机编程和数值计算.     

胶泥缓冲器的非线性阻尼的控制机理研究

为了改善履带车辆悬挂系统在各种路面的平顺性,对悬挂系统匹配了一款具有非线性特性的粘弹性胶泥缓冲器。为了定量地研究胶泥缓冲器的非线性阻尼控制机理,建立了非线性悬挂系统的动力学方程,将非线性时滞动力系统的随机最优控制规律应用于履带车辆悬挂系统,建立了车辆垂直振动加速度与车速、路况与阻尼比之间的数学关系,从理论上推导出了最佳阻尼比。最后,对履带车辆在F级和G级路面上进行了仿真分析来验证胶泥缓冲器的非线性阻尼的变化规律,结果表明,在0.07~0.18范围内调控阻尼比,可以使车体垂直振动加速度最小。该研究工作为胶泥缓冲器的优化设计和胶泥材料的配方提供了理论指导。