旋转矩形孔薄壁圆环模态特性的行波计算

文中将建立旋转矩形孔薄壁圆环截面突变处的波传播模型,研究振动弹性波反射和透射特性,结合相位封闭原理,给出振动特征方程,得到薄壁圆环的各阶模态频率、模态形状和分支图.将静止矩形孔薄壁圆环的固有频率与有限元分析法求得的固有频率进行比较,验证行波法计算的准确性.研究将为轴承实体保持架的动力学计算提供理论基础.     

细长圆柱体涡激振动行波动力学特征的实验研究

通过实验研究给出了细长圆柱体涡激振动行波的动力学特征.实验是在拖曳水池中进行.为了能在拖曳水池宽度有限的情况下出现行波,采用实验模型为0.006m直径、3.31m长度的铝管,模型长径比超过了500.拖车拖动模型以最高1.5m/s的速度在水槽中行进.模型一端采用2.5kg的砝码来提供端部张力.给出了评估行波在整个振动波中所占比例的方法.该方法采用行波圆来拟合模型空间振幅的分布.实验结果显示,在给定的拖车速度范围内,出现了行波振动,并且当拖曳速度达到0.9m/s时,行波现象非常显著.实验结果给出了振动波随拖曳速度变化的规律,得到了行波比随流速的变化规律.实验中观察到了低阶模态下的行波传播,这超出了已有行波判据限定的范围.通过实验数据的观察和理论分析,给出一种新的行波产生方式.     

功能梯度薄壁圆柱壳的自由振动

研究了由功能梯度材料制成的薄壁圆柱壳的自由振动.采用幂律分布规律描述功能梯度材料沿厚度的梯度性质,根据Donnell壳体理论,导出了功能梯度材料薄壁圆柱壳线性振动的简化控制方程.基于此理论分析了功能梯度圆柱壳的自由振动特性,给出了两端简支功能梯度材料薄壁圆柱壳小挠度固有振动的频率公式.以简支圆柱壳作为算例,与前人结果及有限元法对比验证了该简化功能梯度薄壁圆柱壳理论的正确性,同时讨论了周向波数及梯度指数对其频率的影响.     

涡激振动行波动力学特征的数值模拟

采用数值模拟分析了水中大长径比结构物涡激振动行波动力学特征,以及水动力学阻尼和模型初始张力对于行波动力学特征的影响.数值模拟模型采用改进的尾流振子模型,该模型考虑了涡激振动横向运动和顺流向运动之间的耦合,考虑了张力沿模型长度的变化和流体的耗散.给出了用于评估行波在整个振动波中所占比例的方法,该方法采用行波椭圆来定量表征行波所占的比例,即行波比.数值模拟结果显示,行波比总体上呈现随流速增加的趋势,但在模态阶数变化的临界流速上突然降低.水动力学阻尼显著影响着行波比,阻尼比越大,行波比越大,行波对于整个振动波的贡献就越大.不同张力情况下,行波比突然下降的临界速度不同.初始张力影响模型的固有频率,影响模态阶数发生转变的流速,从而影响了行波比突然下降的临界流速.     

高精度平面运动圆环位移转角测试系统设计

设计了一种平面运动圆环的转角位移自动测试系统,可实现对动态运动圆环的横、纵向位移和旋转角度测量。采用光学三角法与视觉检测方法,结合信号融合解算算法,实现高精度、动态位移与转角测量。实验证明:该系统可有效解决平面圆环在两个方向的水平位移与旋转角测量时存在的交叉干扰问题,可同时实现角度检测精度0. 05°,位移检测精度0. 1 mm。     

Burgers方程的精确孤立波解的符号计算

借助于符号计算Maple,给出了一种构造非线性波动方程行波解的直接代数方法,该方法的主要特点是充分利用Riccati方程.使用此方法得到Burgers方程的多组精确行波解,其中包括一些新的孤立波解,这种方法也适用于求解其它的非线性波动方程（组）.     

使用波数谱绘制海浪波幅畸变的校正

针对快速傅里叶逆变换形式Gerstner波绘制海浪出现波幅畸变的问题,提出使用波数谱绘制海浪波幅畸变的校正方法.首先重新推导了包含基元波振幅的快速傅里叶逆变换形式Gerstner波;然后用右侧Riemann求和对波数谱的定积分进行离散,离散积分域的边界值由快速傅里叶逆变换对波数向量的采样方式决定,得到基元波振幅的近似解;最后将该近似解代入上述推导所得的形式中,得到傅里叶系数中包含波数谱和离散积分域面积的快速傅里叶逆变换形式Gerstner波.实验结果表明,采用该方法可以准确地计算海浪势能和基元波振幅,绘制结果波形稳定,有效地解决了波幅畸变的问题.     

基于平面相似图形的摄像机标定方法

提出了一种基于平面相似图形的摄像机自标定方法.通过平面相似图形的图像点之间的射影关系,得到该平面的圆环点的图像,然后根据圆环点的图像计算出摄像机内参数.实验证明本文方法是可行的,并有较好的鲁棒性.     

基于单张二维照片的三维姿态计算

通过一张二维照片计算其三维姿态是三维人脸识别和颅像重合中的难点问题。该文主要研究了绕轴的平面旋转、垂直深度旋转和侧深度旋转的姿态计算问题。通过两外眼点间的关系计算平面旋转角度；通过眉间点、鼻下点与颏下点的距离关系计算垂直深度旋转角度；通过鼻下点与两外眼点的角度关系计算侧深度旋转角度。试验证明提出的方法误差小，能够比较准确地计算出三维姿态。     

隧道限界检测中车体振动补偿问题的研究

在采用车载式方式进行隧道限界的检测过程中,必须对车体振动进行补偿。针对因车体振动对隧道限界参数检测结果的影响,应用计算机视觉技术,考虑摄像机镜头畸变的影响,将车体振动分解为同一平面内的平移振动分量和旋转振动分量,分析各分量可能造成的结果并分别进行补偿。给出了基于激光摄像式传感器的标定计算方法,以及车体振动偏移补偿方法。试验结果表明,采用该补偿方法后,检测结果的精度有明显上升。     

冲击能传感器的研究与分析

本文分析并推导了应力波在弹性体中传播时,质点的运动速度、压力、位移及应力载波的聚流的形成与表达式.利用得到的公式描述了冲击能传感器的工作机理.给出了某风动工具的测试结果.     

Compact model for a MEM perforation cell with viscous, spring, and inertial forces

A compact model for calculating damping, inertial, and spring forces in a perforated squeeze-film damper is reported. The repetitive pressure patterns around each perforation are utilized by analyzing the visco-acoustic wave transmission around the hole in a cylindrical volume, called perforation cell. The model is needed in applications where the acoustic wavelength of the oscillation is comparable with the dimensions of the perforation cell. The model is constructed of acoustic impedance two-ports. A novel model is derived for the air gap region, and a published two-port model is used for the hole. The impedances for these two-ports are derived from the low reduced frequency model that is equivalent with linearized, harmonic Navier–Stokes equations for acoustic wave propagation in thin channels. This model considers also the transition from the isothermal conditions at low frequencies to the adiabatic ones at high frequencies. The dimensions of MEMS structures are considered using slip conditions for velocities and temperatures. Also, an easy-to-use simplified model for frequencies where the squeeze number and the Reynolds numbers are below unity is derived. The analytical compact model is verified with FEM simulations using a harmonic solver for linearized Navier–Stokes equations with slip boundary conditions in a wide range of perforation ratios. The maximum relative error in the damping coefficient in the simulated cases was 20% upto the first resonant frequency.     

二维圆环结构中弹性波传播的谱单元分析

为研究弹性波在结构中的波场特征,推导建立一种任意四边形二维谱单元,将其应用于二维圆环结构中的波传播行为模拟.以矩形平板结构中弹性导波传播分析为例,通过与传统有限元分析结果对比,验证所建立谱单元的有效性.有裂纹和无裂纹二维圆环结构谱单元模拟结果表明:弹性波在圆环结构中传播会发生频散;圆环结构表面的裂纹对瑞利波的传播影响最大;根据其反射波包位置可以确定损伤位置.     

位移法浅水波方程的解及其特性

不同于传统流体力学,在Lagrange坐标下推导浅水波方程.若将水平位移作为基本变量,则推导出的浅水波数学模型可描述为固体力学的非线性大位移问题.运用不可压缩条件,通过变分原理推导出位移法浅水波方程,给出椭圆函数形式的行波解,并分析孤波解产生的条件.该基础研究建立了在分析结构力学中分析浅水波问题的理论基础,有利于进一步开展水动力学的研究.     

时栅位移传感器中利用光电技术产生电行波信号的新方法

原有的基于变耦合系数变压器原理的时栅位移传感器方案,采用通过旋转改变齿面间的距离以改变电磁耦合系数的方法得到电行波.但试验结果显示,所得电行波信号相对较弱,载波较大,难以滤除,且很容易受到周围电磁环境干扰.为了克服上述问题,基于相同的原理,又提出了一种利用光电技术产生电行波信号的新方法,使时栅位移传感器的研究工作跳出了长期依赖电磁转换原理设计传感器的思路,并在实验中取得了良好的结果,所得行波的质量明显改善.     

基于导波理论的管道缺陷成像研究

在导波传播理论和频散波形预测理论的基础上，研究了超声导波在检测管道时，如何利用时域波形重构缺陷图像的问题。由于根据导波检测理论可以获得在任意时间管道表面任意位置的波形信息，而且管道上缺陷的存在直接影响导波信号的幅值，并被包含在回波信号中为传感器接收，所以通过对接收信号进行相应的处理便可预测缺陷处的波形用以成像。针对管道中的单通孔人工缺陷和轴向位置不同的双槽形人工缺陷，利用非轴对称端面加载的传感器激励L（0，2）模态导波进行检测，通过改变传感器周向位置获得一组检测信号以实现缺陷形状的成像。成像结果不仅能反映缺陷的类型，还能实现缺陷在轴向和周向的二维定位，对轴向双缺陷的定位取决于时间参数的选择。     

On the forced vibration of the fiber partially immersed in fluid

In this paper an experimental and theoretical investigation of the forced vibration of a partially immersed fiber has been carried out. An optical method utilizing a forward light scattering pattern has been used to detect a small (<1.0 μm) vibration amplitude of the fiber. The physical and mathematical model of the partially immersed fiber vibration has been put forward. Based on an analytical solution of the model, natural frequencies of the partially immersed fiber vibration have been found; they are consecutive positive roots of the transcendental equation. An “effective” speed of the wave propagation over the fiber has been introduced, which allows one to find the physical meaning of normal modes of the partially immersed fiber vibration. Theoretical predictions agree well with experimental data. The sensor exhibits an excellent sensitivity and could be used for measuring physical properties of fluids and liquid level.     

基于SAW表面气液相效应和GC分离柱的气敏传感器的研究

限于传统涂敷敏感膜的声表面波（SAW）气敏传感器存在成膜困难和选择性差、重复性差以及再生性差等问题，本研究提出一种基于压电基底表面气体气液相转换效应机理的瑞利波传感器。首先建立了挥发性有机气体(VOCs)液相凝聚体薄层负载下的SAW波传模型，并仿真计算了其波传频散和波传衰减。然后在此基础上开发了一种基于瑞利声表面波传感器和气相色谱（GC）分离柱的便携式气体检测系统。最后实验论证了方案的可行性，初步的实验结果表明该系统具有分析时间短、选择性好、灵敏度高（可检测ppb浓度的混合VOCs）以及成本低等优势，因此其在痕量挥发性有机气体检测和分析应用上有良好的潜力和前景。     

弹性薄板绕轴转动时刚-柔耦合动力学非线性分析

从连续介质力学中关于弹性薄板的变形理论出发,讨论绕轴作大范围运动的弹性薄板的动力学性质.由于在无大范围运动的情况下,弹性薄板的变形对系统的动力学性质影响很小而被忽略,而其一旦与大范围运动耦合,对系统的动力学性质产生明显的影响.根据弹性薄板的应变-位移几何非线性关系,建立了作大范围运动弹性薄板的几何非线性动力学方程,然后利用Garlerkin模态截断方法建立了该系统的离散动力学方程,仿真计算验证了理论分析的正确性,从而表明了系统的横向振动是稳定的.