疲劳裂纹叶片振动的非线性特性研究

以带疲劳裂纹悬臂梁为例研究疲劳裂纹对叶片固有频率及强迫振动响应的影响。应用传递矩阵法求解裂纹叶片振动响应,选用余弦函数模拟疲劳裂纹的开合过程,理论分析了裂纹叶片的非线性振动特性,并进行裂纹试件实验。理论分析及实验结果都表明疲劳裂纹不仅使悬臂梁的固有频率下降,而且引起强迫振动响应的非线性特征。最后,就叶片裂纹故障监测特征量的选取做了分析、讨论。     

随机参数链式机械系统动力特性分析

对求解结构固有频率的传递矩阵进行扩阶,推导了链式机械系统振动分析的扩阶传递矩阵算式．利用扩阶的传递矩阵和系统的边界条件建立了求解系统固有频率的高次代数方程,并应用数值方法求解．建立了随机性结构参数的链式机械系统动力特性分析模型,利用Monte Carlo数值模拟方法获得系统的特征值随机变量的数字特征．两个算例验证了这种模型的合理性和求解方法的正确性,计算出随机参数机械系统固有频的率均值和方差,分析了结构参数的随机性对系统动力特性的影响．     

结构裂纹位置识别的模态分析

阐述了结构裂纹位置识别的模态应变能法,首先采用有限元方法分析了裂纹位置及深度对结构固有频率的影响,绘制了固有频率的改变量随裂纹位置的变化曲线,并且将该曲线与有限元分析获得的模态应变能分布曲线一及应变模态振型进行了对比分析,然后利用结构固有频率的改变对裂纹位置进行识别,讨论了不同的单元划分和不同模态阶数对裂纹位置识别的影响,对悬臂梁结构测试例子的分析表明,该方法能较好地识别具有单个裂纹结构的裂纹位置。     

含多裂纹悬臂梁的振动分析

基于Bernoulli—Euler梁振动理论,以等效扭转弹簧模拟裂纹引起的局部软化效应。推导了双裂纹悬臂梁的解析特性方程,提出了识别裂纹参数的“特征方程曲线交点法”。通过数值模拟计算,讨论了裂纹位置与裂纹深度对梁的固有频率的影响。应用有限元软件ANSYS对双裂纹悬臂梁进行模态分析,将得到前3阶固有频率作为实测参数,代入双裂纹悬臂梁的特征方程,通过绘制特征方程曲线图,通过交点确定第2条裂纹参数,最后利用数值算例验证了该方法的有效性。     

汽车后扭力梁结构的模态分析

为揭示某汽车后扭力梁在实际道路激励工况下容易出现振动疲劳的机制,需要对结构固有振动特性进行分析。为了得到后扭力梁结构更为准确的固有振动特性,对模态试验中的悬挂位置、激励位置和测点位置的布置方式进行重点分析,并结合结构的实际情况进行优化。采用优化后的最佳模态试验法识别后扭力梁结构在自由-自由工况下的模态参数,得到结构固有频率和振型特征。通过对比可知：后扭力梁结构前10阶自由模态频率吻合很好,误差控制在6%内。这表明采用优化后的模态试验方案能够更为准确地识别结构的模态频率,得到结构固有振动特性。     

压电悬臂梁多模态发电装置的仿真与试验

为了解决压电悬臂梁发电装置俘获低频振动时,结构共振频率带宽小不能完全发挥其发电能力的问题,对压电悬臂梁进行模态分析,结合汽车轮胎压力检测系统中自供电的要求与悬臂梁式发电装置振动模态的特点,提出利用弯曲振动模态和扭转振动模态构成压电悬臂梁发电装置,利用分布式的质量块布置方式实现弯曲模态与扭转模态的解耦,并使用有限元方法对其进行仿真计算。仿真结果表明:在一阶弯曲模态固有频率为12.6Hz不变的条件下,通过调整质量块分布位置,将弯曲模态的固有频率降低到17.2 Hz。对改进的压电悬臂梁发电装置进行试验,结果表明其发电能力是同条件下传统的集中质量块式悬臂梁发电装置的1.4倍。     

阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器的低频振动性能分析

提出了一种二级阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器,利用传递矩阵法和有限元仿真分析了结构振动的固有频率,研究了压电悬臂梁的几何参数对固有频率的影响,并将计算结果进行对比,得到了很好的一致性.最后,仿真得到了这种俘能器的输出电压频响曲线.研究结果表明,与传统的等厚度悬臂梁压电俘能器相比,所设计的阶梯变厚度悬臂梁压电俘能器具有优异的低频特性,通过改变几何参数可以有效调控俘能器的共振频率,使其接近环境的振动频率,从而使得输出电压达到最高.研究结果可为采集环境中的低频振动能量,实现低功耗微电子元器件的自供电提供设计的理论依据.     

传递矩阵法计算建筑结构的固有特性

提出了一种改进的建筑结构分析算法,在建立建筑结构动力分析的二阶传递矩阵模型基础上,应用传递矩阵算法于建筑结构的固有频率和固有振型计算,得到了与实验测试相一致的结果．通过分析,说明传递矩阵法应用于建筑结构分析是正确可靠的,且具有运算量小、速度快捷、编程简便等优点     

基于传递矩阵法曲线桥的振动特性分析

根据曲线桥的结构特点,将曲线桥离散成多个无质量的曲梁单元和包含质量的刚体.刚体包含质量和转动惯量.应用传递矩阵法建立曲线箱形截面梁的振动传递矩阵,求解频率方程,得到曲线箱形梁桥的固有频率值和相应振型,分析其振动动态特性.     

基于自适应滤波的滚动轴承故障诊断研究

针对固有频率未知的滚动轴承故障诊断问题，提出了一种基于经验模态分解的自适应滤波方法。讨论了经验模态分解方法及其在获取固有模态函数过程中的自适应滤波特性。通过对滚动轴承故障振动信号进行经验模态分解得到固有模态函数，运用希尔伯特变换解调固有模态函数得到包络幅频图，获取滚动轴承故障特征频率，进而确定滚动轴承的故障位置。应用该方法对仿真和实际数据进行了分析，并与冲击脉冲法作了比较。结果表明，基于经验模态分解自适应滤波的滚动轴承振动信号解调方法能够更有效地突出故障特征频率成分，避免误诊断。     

基于Chebyshev-Ritz法分析多裂纹梁自振特性

基于弹性力学平面应力理论,利用Chebyshev-Ritz法分析多裂纹梁的自振特性. 根据裂纹情况将裂纹梁分成若干个梁段,用边界函数与第一类Chebyshev多项式的乘积构造各梁段的位移函数,具有很好的收敛性,能够适用于不同的几何边界条件. 用Ritz法得到各梁段的振动方程,根据各梁段之间的位移连续条件整合方程,建立整个裂纹梁的振动特征方程. 计算结果与有限元分析和相关文献数据吻合很好. 分析裂纹深度和位置对自振特性的影响. 随着裂纹深度的增大,裂纹梁的频率减小,振型的幅值变大,且影响的程度会受裂纹的位置影响.     

高层建筑随机地震反应的简捷计算

依据高层建筑的变形特征,将高层建筑简化为悬臂剪切梁、弯曲梁、弯剪梁和弯曲—剪切梁,给出了其振型函数和相应的计算参数;基于振型叠加原理,给出了高层建筑随机地震反应计算的一般化方法,且为完全二次项组合ＣＱＣ法,对不同类型的高层建筑,计算方法的差异仅在于振型函数的差异。最后,对某３０层高层建筑进行了随机地震反应数值分析,得到了一些有益的结论。     

An efficient wavelet finite element method in fault prognosis of incipient crack

Typical structural damage is evidenced by emergence and expansion of incipient crack that is not easy to detect[1]. The crack fault is one of the major causes for damage of the large-scale complicated structure. A serious consequence of expanding crack is frequent occurrence of grave accidents. As a consequence, one of the important orientations in the field of fault diagnosis is to monitor and prognose the location and depth of incipient crack. Prognosis of the incipient fault is a new subjec…     

单负材料平面微腔结构的共振模研究

利用传输矩阵法研究了由单负材料构成的平面微腔结构的共振模特性。研究表明,腔模频率主要由腔中介质的物质参数和结构参数来决定。单负材料层的厚度影响共振模的线宽,随厚度增加而谱线变窄。单负材料损耗的存在,影响共振模的透射率,使腔内局域电场减小。选择合适的单负材料层厚度,可使腔中局域电场达到最大。还研究了斜入射时腔模的偏振特性,在一定条件下可实现TM腔模的全向透射,用以设计全向滤波器。     

悬臂梁振型的弯曲变形和剪切变形分解

介绍了铁木辛科梁的理论以及悬臂梁频率和对应振型的求解方法.从振型中分解出了弯曲变形和剪切变形分量,并求出了弯曲变形能和剪切变形能.     

结构损伤检测的实验模态分析

阐述了实验模态分析的理论依据，选用工程上常见的矩形截面悬臂梁，通过实验模态分析对结构损伤引起的模态频率移动进行了研究。相对于位移曲率模态，提出了应变曲率模态的方法，并对该方法的有效性进行了实验验证，并就它们在实际应用中的不足之处进行了讨论。比较了位移模态和应变模态的不同响应结果，指出应变模态对局部损伤更加敏感。     

悬臂梁的有限元分析

运用有限元的思想,将悬臂梁化成若干三角形单元,考虑其单元的位移模式以及形态函数后,通过能量法,得到单元的刚度矩阵,而后对其进行整体分析,包括整体刚度矩阵的建立以及边界条件的引入等等。详细讨论了悬臂梁的位移以及应力和应变的变化情况,可以看出有限元针对此问题的收敛性很好。     

弯曲计算中的增广传递矩阵

本文讨论了一种力增广传递矩阵,可以据此编制计算机通用程序,在复杂梁、轴系统的弯曲计算中,方便地求取静柔度矩阵、固有频率及相应主振型、某激振频率下的动柔度矩阵。     

悬臂梁压电振子频率调谐和发电能力研究

研究了一种带末端质量块的悬臂梁压电振子的频率调谐能力。理论分析了悬臂梁压电振子的结构尺寸对压电振子谐振频率和发电能力的影响关系,并分别对长度调谐和质量调谐前后的压电振子发电能力进行实验测试和对比分析。结果表明,增加悬臂长度或末端质量可以降低压电振子的谐振频率,减少悬臂长度或末端质量可以提高压电振子的谐振频率,但为达到更好的发电效果,降频调谐时,应该采用质量调谐法提高压电振子的输出功率,而升频调谐时．应该采用长度调谐法提高压电振子的输出功率．     

基于Euler-Bernoulli方程微悬臂梁弛豫分析

为探讨微机电系统中悬臂梁结构弛豫动力学特性,本文基于Euler-Bernoulli方程,计入空气滑膜阻尼对悬臂梁弛豫过程的影响,采用分离变量法导出悬臂梁挠度弛豫表达式;给出临界阻尼、过阻尼、欠阻尼梁挠度弛豫算例;利用ANSYS中瑞利阻尼模型对微悬臂梁临界阻尼、过阻尼、欠阻尼弛豫进行仿真,挠度弛豫过程在梁固定端附近与理论差异较大,仿真数据与理论偏差随挠度增加.