流体引起的空调管路振动分析与实验研究

结合流体动力学和结构动力学分析了空调室外机管路系统由流体引起的振动问题。采用有限元方法建立了管路系统的动力学模型,并通过模态试验验证了模型的准确性。使用流体动力学方法分析了管内流场,获得管道内壁的表面压力,并以压力作为激励,结合实验验证后的管路动力学模型进行了谐响应分析。通过管路ODS(Operational Deflection Shapes)实验,验证了由流体引起的管路振动分析方法的可靠性和有效性。研究表明:管路理论模态分析与实验结果基本吻合,确保建立的动力学模型的准确性,为后续分析的准确度提供了基础;管路振动分析与ODS实验对比结果在低频段理论与实验吻合较好,而在高频段误差较大。分析了误差产生的原因,为后续研究指明了方向。     

电磁-碰撞复合阻尼系统减振性能研究

提出了一种新型电磁-碰撞复合阻尼减振方法,通过理论推导,建立振动系统在复合阻尼作用下的振动力学模型。通过实验,分别测得相同初始位移激励下振动系统的自由振动、加碰撞阻尼的振动以及加电磁-碰撞复合阻尼的振动曲线。实验验证了复合阻尼系统减振效果和理论计算的正确性。实验结果表明:与自由振动相比较,加碰撞阻尼和加电磁-碰撞复合阻尼能够加快减小振动系统振动的振幅,其中电磁-碰撞复合阻尼的减振效果最明显。最后利用理论模型得到了不同结构参数对复合阻尼系统减振效果的影响规律,并对复合阻尼系统进行了参数优化设计。     

K8型单层球面网壳顶点竖向冲击下的冲击荷载特征及荷载简化模型

为简化网壳结构遭受冲击作用时复杂的接触分析过程,基于ANSYS/LS-DYNA建立了单层K8型球面网壳模型,并模拟其在不同冲击作用下的失效过程,辨别网壳的失效模式,并获取了冲击过程中的冲击力曲线。通过对网壳遭受竖向冲击荷载下的这些冲击力曲线特征进行分析,提出了简化的冲击荷载模型,并应用能量守恒定律和动量定理确定了模型相关参数。利用此冲击力模型对网壳结构在冲击荷载下的响应进行分析并与实体冲击物作用下的响应进行了对比,验证了该模型的准确性,应用该模型可以实现对网壳抗冲击性能的简单有效评估。     

基于LuGre摩擦模型的叶片碰撞摩擦特性研究

建立了基于LuGre摩擦模型的叶片冠间碰撞摩擦模型,研究了叶片冠间接触碰撞和摩擦的动力学特性和减振机理。并研究了冠间间隙、动静摩擦系数对成组自带冠叶片碰撞摩擦减振效果的影响。通过分析摩擦过程中鬃毛的变形,对LuGre模型进行有条件的简化,研究了带冠叶片接触碰撞运动和摩擦运动的分岔特性。研究结果表明,LuGre摩擦模型可以更加完善的描述预滑动阶段叶片冠间的摩擦特性。     

薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的振动特性分析

摘要：为深入研究薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的运动特性,应用Donnell简化壳理论,考虑阻尼、结构非线性和附加质量的影响,建立了薄壁圆柱壳在流体脉动激励下的非线性振动方程。基于Galerkin方法将偏微分方程转化为方便求解的常微分方程,利用多尺度法求解了系统主共振的一次近似解,得到了系统稳态响应的转迁集与分岔图,并通过奇异性分析,得到了系统工作稳定性和可靠性的结构参数区域。对薄壁圆柱壳在流体作用下的振动特性进行了数值模拟和实验研究,考察了阻尼系数、脉动频率、液体深度等对系统动力学特性的影响。研究表明,考虑阻尼、结构非线性和附加质量的非线性振动方程更能体现薄壁圆柱壳在流体脉动激励下完整的动力学特性,同时系统中存在多种分岔行为。     

一种振动失调反射光学系统模拟计算的实验分析方法

在光学元件动力学计算模型和光线传输失调模型建立的基础上,形成了一种振动失调反射光学系统的模拟计算方法。分别通过模态实验和振动台实验对系统模型进行验证和修正。实验和模拟的结果对比表明:修正后元件动力学模型的模态参数计算结果和实验结果偏差在5%以内,修正后振动失调反射光学系统模拟计算结果与振动台测试结果偏差在17%以内,得到了可靠的振动失调反射光学系统模拟计算方法,为光学系统的抗振性能分析和减振分析奠定理论基础。     

叶片冠间接触碰撞数值模拟及实验研究

研究了自带冠叶片冠间接触碰撞的动力学特性及减振机理。利用弹性力学理论对叶片冠间接触碰撞问题建立碰撞弹性力模型,叶片的冠间接触碰撞进行了数值模拟,并通过实验验证了理论分析的结果,进而得到了叶片接触碰撞系统的非线性响应特性及减振机理。     

湍流边界层激励下加筋平板振声响应特性研究

船舶、汽车和飞机等高速运动时,其外壳受湍流边界层壁面脉动压力激励而产生的内场声辐射成为该类交通工具自噪声的重要成分。基于模态叠加法计算结构振动响应。采用湍流壁面脉动压力功率谱Corcos模型,计算了外侧气流或水流湍流边界层激励下简支平板振动及内场辐射声,计算值与解析解和试验值吻合良好,验证了算法的有效性。采用湍流壁面脉动压力功率谱改进型Corcos模型,研究了外侧水流湍流边界层激励下平板及板格的振声响应特性,结果表明:水流马赫数低,壁面脉动压力迁移波数大于平板结构弯曲波数,壁面脉动压力波数-频率谱的迁移脊对平板的激励作用可以忽略;横向或纵向加筋对板格振动速度自功率谱级基本无影响;减小板格宽度与长度之比,适当增大板格流向长度可使平板振动辐射声功率在2 000 Hz以上明显降低。     

壁面与自由液面联合作用下气泡动态特性实验研究

壁面与自由液面联合作用下，气泡的动态特性与单独一个边界条件作用时相比要复杂很多，难于从理论角度分析探讨。为深入探究壁面与自由液面联合作用下的气泡动态特性，采用安全性高且实验效果理想的200V直流电压电火花气泡发生装置生成气泡，依次改变气泡发生位置距壁面及自由液面的距离，同时采用高速运动分析系统对不同工况下的实验结果进行采集与分析，得到了壁面与自由液面联合作用下的气泡形态变化，同时通过对大量实验数据的总结归纳，得到壁面与自由液面联合作用对气泡脉动周期、迁移轨迹及气泡内射流方向的影响规律，从而为相关的理论与数值研究提供参考。     

颗粒调谐质量阻尼器减震控制的数值模拟

提出一种颗粒调谐质量阻尼器,即通过摆绳将颗粒阻尼器悬挂于主体结构上,将目前广泛应用的调谐质量阻尼器与减震效能优越的颗粒阻尼器结合起来,以扩大减振频带,增加减振鲁棒性。基于一定的等效原则将多颗粒阻尼器等效为单颗粒阻尼器,提出一种近似的颗粒调谐质量阻尼器数值模拟方法,并介绍了系统参数的取值方法。进行了附加颗粒调谐质量阻尼器的单自由度结构实际地震输入下的振动台试验,通过对比试验结果与数值模拟结果,发现两者吻合较好,说明该简化方法可以较好地模拟颗粒调谐质量阻尼器的减震控制效果。     

带大边梁的桥梁结构实用空间分析的虚拟纵梁法

通过设置虚拟纵梁的途径分析大边梁桥的荷载横向分布,推导了考虑大边梁影响的横向分布基本公式,数值算例验证了所推公式的正确性。为了进一步掌握大边梁桥的横向分布特性,以所推公式为依据,编制了大边梁桥横向分布电算程序,分析了大边梁与内梁的刚度比及设置内横梁对横向分布的影响,绘制的大量图表显示了其影响规律。研究结果表明:边梁刚度增大后,会显著影响荷载横向分布,使边梁的横向分布系数大为增加,而内梁则大为减小,但当刚度比增至一定值后,这种影响的程度就会变得很小;设置内横梁会使大边梁的横向分布系数有一定增加,但却使内梁的横向分布系数大大减小。     

大型预制混凝土梁柱叠合板中节点整体抗震性能试验研究

为研究高层预制装配式混凝土结构的抗震性能,并为建立该类结构装配式节点的抗震设计方法提供依据,采用足尺模型试验方法,对结构底层不同连接方式的大尺寸、高轴压预制梁-柱-叠合板装配中节点试件在低周往复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、耗能能力、拼缝的影响等性能进行了研究,结果表明:叠合板以及预制梁纵筋、预制柱纵筋的连接方式对整体节点的抗震性能具有重要影响;对于预制梁纵筋锚固连接的中节点,钢筋存在滑移现象,对于预制梁纵筋贯穿连接的中节点,具有与现浇中节点相当的耗能能力与综合抗震性能。     

钢筋混凝土框架节点抗裂承载力研究

根据10个钢筋混凝土框架变梁中节点试件低周反复荷载试验,重点分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对该类非常规节点抗裂性能的影响.结果表明:该类节点左梁、右梁刚度不同,反复荷载下柱端轴压力发生波动,理论分析时可用系数α来表征轴压力对节点区抗裂性能的影响.在以往试验研究的基础上提出包含系数α的框架节点(如常规中节点、边节点、...     

钢筋混凝土框架中节点受剪承载力计算的修正软化拉压杆模型

应用软化拉压杆模型对钢筋混凝土框架节点核心区进行受剪承载力计算时,常常基于经验取柱截面宽度作为节点的有效宽度参与抗剪强度计算。但是,对于实际工程中含有现浇楼板的框架中节点,节点的有效宽度在核心区上下验算截面并不相同且随着作用外力的增加而逐步增大,直至软化拉压杆模型中结点域(nodal zone)混凝土达到其抗压强度后压溃而失效。本文对软化拉压杆模型中节点有效宽度的计算方法进行了改进,应用修正软化拉压杆模型(Modified Softened Strut-and-Tie,简称MSST)对国内外63个框架中节点试件的抗剪强度进行理论计算,并将受剪分析得到的峰值剪应力计算结果与现行规范建议方法及软化拉压杆模型方法的计算结果进行对比。结果表明:修正软化拉压杆模型计算得到的框架节点受剪承载力与软化拉压杆模型计算结果相比和试验结果吻合更好,与现行规范建议设计方法计算结果相当,该建议模型可较为合理地反映含现浇楼板框架节点的受力机理。     

不等跨布置RC空间梁-板结构竖向倒塌能力数值研究

为研究不等跨布置下RC空间梁-板结构抗连续倒塌能力，利用有限元软件ABAQUS建立在关键柱失效下空间框架结构精细化模型，通过Pushdown分析方法对试验子结构进行数值模拟。分析关键柱失效位置、梁板参数、楼板的损伤性能以及梁端截面内力对倒塌能力的影响。分析结果显示:内柱失效工况下楼板能提供承载力的40%~50%，边柱失效工况下楼板能提供20%~30%的承载力，角柱失效工况下楼板能提供15%~25%的承载力；梁跨度越大，柱失效后结构承载力越低，等跨设计的结构较不等跨设计受力存在“滞后性”，且横向约束对无板结构承载力基本上没有影响；梁板参数对提高结构承载力以及延性有重要影响；小变形下楼板损伤性能可以反映楼板的屈服模式，从而可推测楼板裂缝分布；最后提出了不等跨布置下考虑楼板影响的承载力计算公式。     

An examination of the edge effect in a cantilever beam

Summary A solution of the plane elasticity problem for the cantilever beam is presented. The classical solution in the interior region of the beam is developed with the aid of a geometric parameter. The effect of local transverse deformations and distortions are accounted for in the solution near the clamped edge. Some numerical results are presented.     

预应力FRP加固RC梁界面疲劳裂纹扩展行为研究

以预应力纤维增强复合材料（FRP）片材加固钢筋混凝土（RC）梁为研究对象,探讨了该类加固梁中FRP与混凝土之间界面疲劳裂纹的扩展规律。基于界面裂纹尖端的力学分析模型,理论推导了三点弯曲加固梁的界面裂纹应力强度因子（SIF）的计算公式,分析了FRP预应力水平对SIF的影响,并结合加固梁的界面裂纹扩展实验,提出了该类加固梁...     

The decomposed form and boundary conditions of elastic beams with free faces

Summary From the decomposition theorem of elastic beams, two classes of exact stress states are investigated for the equations of three dimensional elasticity governing elastic beams in bending deformations with free faces. One of these is the analogue of the Levy solution for elastic plates and is designated as the interior state. The other complementary class corresponds to a decaying state and is designated as the Papkovich-Fadle state. The appropriate boundary conditions have been established recently for the prescribed data at the end edge of beams to induce only an exponentially decaying elastostatic state. The present paper describes how these conditions may be used to determine the boundary conditions of these two states. The decomposition theorem of beams effectively allows us to split the prescribed edge-data correctly into two parts, one for the interior solution components and the other for the decaying solution components. An analytical solution of the decaying state is formulated to verify the validity of our boundary conditions. The results in turn show that the necessary conditions for the Papkovich-Fadle state are also sufficient conditions. The boundary conditions obtained for the interior state show that the interior solution determined by these conditions is the correct solution in the beam interior up to exponentially small terms. Moreover, with the separate consideration of the interior and decaying solution components, a relatively simple analytical solution is often practical and desirable, and the numerical computation process is essentially simplified. As an illustrative example, the present results are applied to the end-loaded cantilever beam.     

The effect of stitch incline angle on mode I fracture toughness – Experimental and modelling

In this study, double cantilever beam (DCB) experiments were conducted to determine the effect of stitch incline angle on fracture toughness. The laminates were stitched with a square wave pattern having a pitch and spacing of 4 mm and three different angles being 0°, 22.5° and 45°. A semi-analytical model for DCB specimens was developed based on the Timoshenko beam theory and validated against the experiment results using a previously developed traction law. The results were also compared against a finite element analysis (FEA).     

Iterative solution methods for beam angle and fluence map optimization in intensity modulated radiation therapy planning

We present computational approaches for optimizing beam angles and fluence maps in Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) planning. We assume that the number of angles to be used for the treatment is given by the treatment planner. A mixed integer programming (MIP) model and a linear programming (LP) model are used to find an optimal set of beam angles and their corresponding fluence maps. The MIP model is solved using the branch-and-bound method while the LP model is solved using the interior point method. In order to reduce the computational burden for solving the optimization models, we introduce iterative beam angle elimination algorithms in which an insignificant beam angle is eliminated in each iteration. Other techniques are also explored including feasible set reduction for LP and data reduction. Experiments are made to show the computational advantage of the iterative methods for optimizing angles using real patient cases.