层状复合材料磁电效应的数值分析

压电与压磁(或磁致伸缩)层合板具有大的乘积效应磁电效应。本文采用有限元分析方法对压电/压磁层合板的磁电转换进行了计算,结果表明:外磁场方向对磁电转换效应有很大的影响,在层合板上下两面增加约束可以大大提高层合板的磁电转化效应;感生电压值随压磁/压电板厚比的增加而增加,而整个层合板的电场强度值在板厚比为1时达到最大。     

多分层对复合材料层合板自振特性的影响

基于Mindlin一阶剪切理论分项等参插值的有限元法, 建立了含多个分层损伤复合材料层合板自由振动分析的有限元模型和分析方法, 并采用线性接触模型模拟分层区域上、 下子板的相互作用。通过典型数值算例, 讨论了分层位置、 数目及板的边界条件诸参数对其振动特性的影响。结果表明: 分层位置沿板长方向变化时, 中间分层的频率变化范围较大, 表面分层变化较小, 但变化趋势基本相同; 沿层合板厚度方向, 多分层中最长分层的位置越靠近层合板中面, 则其对振动特性的影响越大; 多个分层位置较靠近层合板表面, 且板边界条件约束较弱时, 多分层与单分层对振动特性影响的差别不大, 此时, 可将多分层损伤层合板简化为单分层损伤层合板来进行振动分析。      

具有压电材料铺层的自适应层合板的分析

如果把压电材料作为复合材料层合板的铺层之一, 层合板就变成所谓的压电自适应层合板, 它除了具有承载能力外, 还具有检测、动作等功能。本文将压电元件的驱动效应等效为力学载荷, 并用经典层合板理论对压电自适应层合板进行了分析, 理论分析结果和实验结果非常符合。      

压电作动器对热变形层合板形状修复研究

基于一阶剪切效应Mindlin板理论,建立了在热载下含分布式压电作动器的复合材料层合板有限元分析模型和控制方程,分别研究了该板在内外表面存在温差的情况下的热变形,以及使用压电作动器对热变形区域进行形状修复的问题;在分析中考虑了压电作动器与复合材料层合板间含有胶接层的影响。由典型算例结果讨论,得到如下结论:1)使用压电作动器可以有效地对复合材料层合板的表面热变形形状进行修复;2)压电作动器的分布位置对修复效果影响很大;3)在电压达到一定数值后,继续增加电压值对修复效果贡献很小。     

形状记忆合金纤维正交各向异性层合矩形板的非线性弯曲振动

研究了形状记忆合金(SMA)纤维混杂复合材料大挠度层合板的非线性自由与受迫振动特性。基于描述SMA力学行为的Brinson理论以及层合板材料性能预测的混合率, 建立了SMA纤维混杂复合材料大挠度层合板的本构方程, 基于对称层合各向异性弹性板的非线性理论, 建立了以横向挠度和应力函数表示的板的横向振动方程和相容方程。采用Galerkin近似解法将振动方程化为时间变量的含有三次非线性项的Duffing型常微分方程, 采用谐波平衡法(HBM)获得系统的固有频率方程和强迫振动稳态频率响应方程。数值计算表明: 非线性板自由振动频率比与激励温度的关系具有与线性板相同的特征, 马氏体相向奥氏体相转变阶段温度对板的振动频响特性曲线的影响最显著, 同时也讨论了SMA纤维含量、 板的纵横比以及自由振动幅值对板的非线性频率比的影响。      

用压电元件实现复合材料层合板振动控制的数值分析

采用板的一阶剪切变形理论，对含有压电材料层的复合材料层合板，从机电耦合的变分方程及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理出发，建立起求解其动态响应 的有限元方程。同时也给出了压电材料层作为传感元件时的传感方程及作为作动元件时的作动方程。并采用速度反馈控制实现了层合板的主动振动。最后给出了计算实例。     

基于新修正偶应力理论的Mindlin层合板自由振动分析

该文基于各向异性修正偶应力理论建立一个Mindlin层合板（跨厚比10~20的中厚板）自由振动模型。该理论偶应力曲率张量不对称,但偶应力弯矩对称。利用Hamilton原理推导振动微分方程和边界条件。新模型可退化为修正偶应力层合薄板振动模型和经典Mindlin层合板振动模型。以正交铺设简支方板为例计算了偶应力模型的自振频率,分析偶应力Mindlin层合板的自由振动尺度效应。算例表明,该文建立的新修正偶应力层合板模型能够用于分析细观尺度下Mindlin层合板的自由振动及尺度效应。     

压电层合板层间应力新研究

综述了压电层合板数值分析方面的一些进展，在一般层合板理论的基础上提出一个多层压电层合板单元，依据线性压电理论建立压电层合板单元的杂交元模型，利用三维8节点块状单元建立多层压电层合板的有限元列式，解决了压电层合板层间应力的连续性。     

含压电片复合材料层合板的高阶计算模型

给出了一种分析含任意内埋压电片复合材料层合板的高阶耦合模型, 板的位移场采用三阶剪切理论, 并提出了压电片中电势场在厚度方向的三次分布模式, 可以更精确地描述力、电耦合作用下电场的非均匀分布。在平面应力的假设下给出了简化的压电材料本构方程, 推导了基于该模型的压电层合板有限元计算公式, 并对双压电片梁的弯曲和层合板的变形控制进行了计算, 压电梁的弯曲计算结果与解析结果吻合良好, 表明本文的模型和公式是精确有效的。     

含分层损伤复合材料层合板非线性动力稳定性

采用Reddy 的板高阶剪切变形简化理论研究了含分层损伤复合材料层合板的非线性动力稳定性问题。建立了分层模型, 推导了考虑几何非线性和阻尼效应的Methieu 方程, 给出了该方程的解析解表达式; 研究了参数振动解的稳定性; 然后通过典型数例讨论了分层损伤对层合板固有频率、屈曲临界力以及动力稳定区域的影响; 研究了保守与非保守体系的外载荷的激励频率对层合板第一参数振动的振幅的影响, 以及线性、非线性阻尼对非保守体系的最大牵引深度的影响。由典型算例讨论可知, 随着复合材料层合板分层损伤的扩大, 其动力稳定性能逐渐减弱, 特别是损伤接近层合板的中面时, 分层损伤对其动力稳定性能的影响最大。      

建筑物对爆破振动中不同频率能量成分的响应特征

爆破地震对建筑物的影响实质上是一种能量的传递与转化过程,这种传递与转化的过程受到建筑物动力特性的影响。利用结构动力学理论,结合典型工程实例,研究了建筑物对爆破地震中不同频率能量成分的响应特征,结果表明:建(构)筑物对于爆破振动中的不同频率能量成分存在明显的选择放大效应。在爆破地震中,与结构固有频率相一致的能量成分将被最大程度的放大。在制定爆破振动安全判据时,要将爆破地震自身特征和建筑物动力特性更好的结合起来,重视爆破振动中与建筑物固有频率相对应的能量大小。     

大断面隧道爆破减孔布设方法研究

综合介绍了国内外露天台阶爆破技术,系统阐述了近年来在台阶爆破设计、计算机辅助设计系统、GPS钻孔定位、预装药等技术方面的新进展,详述了国内外露天矿台阶控制爆破技术在爆破参数设计、钻孔、药包布设、起爆系统、爆破安全、装药机械化以及计算机应用等方面的最新成果。最后,对我国露天矿台阶爆破技术的今后发展方向提出看法。     

爆破振动频率调控技术研究与应用

应用机械振动控制理论研究爆破振动的频谱特性,发现延时爆破引发的地震是由逐孔破岩振动和孔间延时振动两种不同能谱的振波迭加而成。以延时起爆振动作为控制基波,将逐孔破岩振波转为谐波分析,再利用运动震源所产生的多普勒效应,合成混频实现振波频移。据此,建立了爆破振动动力响应控制的基本理论和设计方法,并成功应用于岩土爆破和拆除爆破。     

低速机消振装置设计与应用技术研究

以低速机的低频振动线谱控制为研究对象,采用消振原理,依据振动线谱测试数据计算低频振动峰值对应的不平衡力矩,开展消振装置探测系统、控制系统、执行器以及机械结构设计研究,针对某低速机开展消振装置的设计和优化,通过配机试验结果分析,对控制策略和结构设计进行优化和完善,试验结果表明在消振装置安装位置的关心频率振动加速度可以降低5.8 dB,其他测点消振效果更优。研究并掌握消振装置结构设计、探测系统及控制策略可靠性设计、执行器系统匹配设计以及应用技术,为低速机船舶低频振动线谱控制和实船应用提供技术支撑。     

利用球形弹簧摆对输电塔风振控制的有限质点法

为了研究球形弹簧摆对输电塔结构的风致振动控制效果,通过分段等刚度梁单元建立输电塔简化模型。给出了空间梁系结构基于Timoshenko梁理论的单元内力计算公式,并应用有限质点法对简化模型及其与球形弹簧摆的耦合系统进行风致响应分析。一方面,球形弹簧摆由于内共振性质实现非线性能量阱,从而增加振动抑制频带的宽度,提高了鲁棒性;另一方面,球形弹簧摆和结构的非线性耦合,使得顺风向的振动能量部分转移到横风向,尽管增大了横风向响应,但是降低了结构的总体响应。计算结果表明球形弹簧摆减振效果非常好,当将其安装在除塔顶外的三个位置时,位移最大值和加速度均方根减振率分别为32.5%~41.7%和35.7%~65.2%。保持质量比和安装位置不变,验证了球形弹簧摆具有较宽的设计频带。使用球形弹簧摆可以显著减小位移标准差,有利于降低结构的疲劳损伤风险。     

非线性能量阱振动抑制效果理论分析与试验研究

Aiming at eliminating the broadband line spectrum generated by the periodic rotation of submarine mechanical equipment, the vibration suppression effect was investigation and the structural parameter optimization of nonlinear energy sink (NES) were carried out under harmonic excitation. The dynamic model of mechanical equipment coupled with the nonlinear energy sink was established, and the periodic motion and stability of the coupled system were analyzed by incremental harmonic method, arc-length continuation method and Floquet theory. The influence of damping, mass ratio and stiffness on the vibration suppression effect of the nonlinear energy sink was discussed by taking the system vibration energy as evaluation criterion. Furthermore, the optimized damping and stiffness were obtained through local optimization algorithm, also the robustness of the vibration suppression effect was studied. The results show that the proposed method is in good agreement with Runge-Kutta numerical method, which can effectively construct the complete image of the coupled system periodic solution. Besides, weak damping is a prerequisite for a nonlinear energy sink to have good vibration suppression effect and robustness within a range of 20% of excitation frequency and of 50% amplitude after parameter optimization. A NES, parallel with vertical linear springs and constituted by flexible hinges under preloaded state, was proposed and related test research was also carried out to verify the theoretical findings.     

机械振动强化吸收式制冷传热传质的实验研究

本文对机械振动强化吸收式制冷传热传质进行实验研究。搭建了一套综合的性能研究实验台,在吸收式制冷机的底部安装了一个电动振动机,使机组在垂直方向上产生振动,分别对振动频率和振幅两个因素对机组性能强化的效果进行实验分析,得出结论:振幅相同时,振动频率对强化效果的影响较大;而在最佳喷淋量下,频率相同时,振幅太大或太小,振动的强化效果都会下降。且在实验范围内,得到最佳强化效果的频率段为20~30 Hz,此时传热的强化效果可达到8%~20%,传质的强化效果可达到10%~25%,制冷量可提高12%~18%。     

振动管外流动与传热实验研究及场协同分析

采用实验与数值模拟相结合的方法研究了振动管外的流动及传热特性,利用正交设计方法分析了振幅、频率等参数对换热性能的影响,得到了低频区内换热效果与振动参数间的拟合关联式,并基于场协同理论得到了管外近壁区的协同角余弦值随频率、振幅的变化规律。通过分析发现：振动强化传热的效果随着频率和振幅的升高而显著增强,共振工况下换热最强。对比不同管型的换热性能,沿椭圆管短轴方向振动的传热效果最好,圆管次之,长轴最差,证明管型也为影响振动工况下对流换热性能的重要参数。     

金属橡胶减振器在机载光电吊舱复合减振系统中的应用

为减小载机角振动对光电吊舱成像质量的影响,应用金属橡胶作为隔振元件研制出两种能限制一定自由度的小型金属橡胶减振器,分别嵌入光电吊舱内、外框架减振系统中设计了两级减振系统,从原理上实现了3个方向无角位移隔振。依据振动理论获取了两种减振器轴向、径向刚度和阻尼比等参数并采取特殊工艺制备了金属橡胶减振器。应用ADAMS/Vibration模块对光电吊舱减振系统进行了仿真分析,分析结果显示光电吊舱减振系统固有频率为17Hz左右,角振动幅值最大值为0.0011,并且当频率大于25Hz时,角振动幅值趋近于零,分析结果表明该减振系统对25Hz以上的角振动可以起到很好的抑制作用。最后通过振动试验验证了仿真结果的正确性,与实际测量结果相比,仿真计算结果误差不超过10%,说明光电吊舱减振设计是成功的。金属橡胶减振器在光电吊舱上的成功应用对于光电吊舱振动隔离技术有着重要的意义。     

猕猴桃电商包装随机振动响应及果品损伤研究

目的 研究猕猴桃在5种不同电商包装形式内的振动响应和损伤情况，为猕猴桃电商包装提供理论基础和科学指导。方法 以“红阳”猕猴桃为研究对象，对目前市场常见的5种形式的猕猴桃电商包装(EPE衬垫、EPS衬垫、PET带盖托盘、瓦楞隔板和EPE网套)分别进行扫频振动和随机振动试验研究，获得各包装内猕猴桃的共振频率、振动传递率、果品损伤面积、硬度、质量损失率、可溶性固形物含量等参数，分析包装形式对猕猴桃果实振动响应和振后损伤的影响。结果 PET带盖托盘和EPE网套包装下猕猴桃的共振频率较小，在20~30 Hz，处于公路运输振动范围内，易发生共振受损。瓦楞隔板包装的猕猴桃共振频率最大，在50~75 Hz内，受到的振动能量较低。5种包装下猕猴桃的振动传递率从大到小为EPE网套、EPE衬垫、瓦楞隔板、EPS衬垫、PET带盖托盘，PET带盖托盘包装的振动传递率最低，为1.68，隔振效果最好;EPE网套和EPE衬垫包装的振动传递率较高，为3.16~3.72，隔振效果较差。振后24 h果实硬度下降了13.5%~48.7%、软化率提高了9.0%~40.4%、质量损失率提高了6.7%~100.0%、可溶性固形物含量(SCC)提高了3.2%~15.0%、损伤面积为981~6 931 mm²。结论 5种包装中PET带盖托盘包装对果实的保护效果最佳，瓦楞隔板和EPE网套包装的保护效果较差。