在任意位置激振时周期简支梁的功率流

本文进一步研究周期简支梁在力激振时的振动功率流,分析激振位置对振源向梁输入功率流和沿梁传播功率流的特点。在不同传播域中可适当调整振源位置从而减少输入功率流,但是不管在何点激振,沿梁正向和沿梁反向传播的功率流相等,且等于输入功率流的一半。文中还讨论结构阻尼对减少输入功率流和传播功率流的作用,阻尼在奇数传播域界频率处有效地控制输入功率流,而在传播域中有效地损耗传播功率流。     

多层房屋结构的振动功率流

文章将多层房屋结构简化为带横梁的周期柱结构模型，将周期结构原理与导纳方法结合起来，分析了多层房屋结构中的弯曲波和纵向波传播的规律，导出了振动功率流的一般表达式，同时考虑了阻尼的影响。文章发现横梁的共振特性对多层房屋结构中的波传播及其振动功率流有非常重要的影响；结构阻尼的存在有利于阻止传播域内振动功率流的传播，同时在边界频率处有效地控制了振源输入到结构中的振动功率流。     

含裂纹功能梯度材料梁结构的振动功率流特性分析

功能梯度材料(FGM)梁在工程中应用日益广泛,而梁中裂纹的存在改变了局部刚度等特性,使得功能梯度材料梁的振动和波传播特性发生改变。以含有张开型裂纹的功能梯度梁为对象分析其波传播和振动功率流特性。利用转动弹簧模型模拟裂纹,给出由裂纹引起的局部柔度表达式。建立无限长FGM欧拉梁结构的动力学方程,采用波动法结合梁的连续条件计算得到FGM欧拉梁的振动特性,对无缺陷梁和裂纹梁的输入功率流和传播功率流进行分析。讨论了材料梯度指数、激励频率、裂纹深度和裂纹位置等信息与输入功率流、传播功率流之间的关系,为基于振动功率流的裂纹FGM梁的损伤识别提供理论基础。     

基于Timoshenko梁理论的斜置隔振系统功率流特性分析

针对工程中常见的斜置隔振装置,建立了复杂振源激励、粘弹性斜置支承与基础梁结构三维耦合隔振系统动力学模型。把隔振器模化为Timoshenko梁,给出了梁纵向、弯曲振动导纳。引入粘弹性分数导数模型来描述粘弹性隔振器的动态特性,并考虑隔振支承多维波动效应,推导了耦合系统动态特性传递矩阵及功率流表达式。数值模拟计算表明,粘弹性隔振器是频率相关的;隔振器高频共振形成驻波是输入系统功率下降趋势变缓的主要原因;在中高频域,输人基础的功率随倾斜角增大而降低。     

三维耦合Timoshenko梁功率流主动控制研究

研究了三维耦合梁结构中的功率流传播与主动控制。首先基于Timoshenko梁理论,采用行波方法建立了包含弯曲波、纵波与扭转波的三维耦合梁结构动力学模型,并获得了其精确动力学响应;进一步得到结构中传播的主动功率流,分析了纵波与扭转波对总功率流计算结果的影响;以主动功率流为目标函数,优化得到了最优控制力的大小与相位,然后对结构施加最优控制力,最终实现了三维耦合梁结构的功率流主动控制;进行了数值仿真,结果表明:采用行波方法计算三维耦合梁结构的动力学响应准确可靠;在进行三维耦合梁结构功率流计算时,需考虑纵波和扭转波的影响;包含剪切变形和转动惯量影响的Timoshenko梁模型较Euler-Bernoulli梁模型计算的结果更为精确,且在中、高频段尤为突出;功率流主动控制可以明显降低三维耦合梁结构在频域和空间域中的振动功率流,且最优控制力的微小偏差与误差传感器的位置对控制效果的影响较小。     

房屋结构振动控制的功率流方法

文章将多层房屋结构简化为单耦合的带横梁的无限周期柱结构，有效地运用周期结构理论和波传播常数的概念，推导出多层房屋结构振源输入点阻抗的一般表达式，从而使得分析过程得到大大简化。介绍了导纳功率流方法，并运用振动功率流的概念评价基础隔震结构的隔震效率，指出了隔震效率不仅与隔震系统本身的阻抗特性有关，而且还取决于震源特性以及上部房屋结构的点阻抗特性；从功率流的观点出发，必须依据上部房屋结构的频率特性和震源特性来优化隔震器的设计，不仅使由地基震动经过隔震器输入到上部房屋结构的功率流为最小，而且还保证经济适用。     

推进器系统激励下水下航行器结构中功率流分布特性及优化设计研究

以小型鱼雷式AUV作为研究对象,建立了参数化有限元分析模型,分别采用解析计算方法和nastran有限元分析获得输入功率流变化规律,验证有限元模型的可靠性。后处理得到AUV脊线上特征点在全频域范围内结构声强变化及AUV形体中功率流传播规律,结合PCL语言,得到AUV中功率流等值线分布,前后呼应展现了推进器系统激励下水下机器人中功率流传播特性。最后利用FEM优化平台结合振动功率流思想优化得到AUV壳体尺寸最优解,以蛛网图的形式对比了高低频处结构声强振动幅值与波动范围,印证了此优化思想。     

梁板耦合建模中连接负载对系统功率流特性影响研究

为了能够更准确预报梁、板耦合系统的功率流特性,在功率流模型解耦过程中引入梁、板连接负载,分析了输入梁、板的功率流,与有限元的分析结果对比,验证了含有连接负载的耦合模型的正确性,从而表明功率流的耦合建模中需要引入连接负载。通过改变结构参数、边界刚度,研究了忽略耦合模型连接负载引起功率流特性分析的误差规律,数值仿真结果表明:随着梁板长度比增大,结构边界刚度的减小,忽略连接负载造成的功率流分析结果误差增大,此时在梁板耦合建模中必须考虑连接负载;梁与板厚度接近时,考虑与不考虑连接负载的仿真数值相近,为了方便计算,可以在建模中忽略连接负载。     

含表面裂纹板的振动功率流特性研究

从结构噪声的观点研究了在简谐力作用下含有表面裂纹板的振动功率流特性。由于裂纹的存在,导致了板在裂纹两边转角的不连续性,运用断裂力学的理论得到裂纹导致的附加转角。利用力作用处以及裂纹处的连续性条件推导出了含裂纹板中的弯曲波运动并得到输入功率流以及传播功率流。通过对完善板与裂纹板的输入功率流与传递功率流的对比,表明板中裂纹的存在改变了板原有的振动功率流特性,裂纹的特性参数可以通过板的输入功率流和传播功率流来反映。通过构造裂纹板的输入功率流的等值线图给出了识别板中的裂纹的方法。     

《斜置弹性支承隔振系统功率流特性分析》

针对工程中常见的斜置隔振装置,建立了复杂振源激励、弹性斜置支承与基础梁结构三维耦合隔振系统动力学模型,给出了隔振器纵向振动和弯曲振动导纳。考虑隔振支承多维波动效应,推导了耦合系统动态特性传递矩阵及功率流表达式。数值模拟计算表明,隔振器高频共振形成驻波是系统功率流下降趋势变缓的主要原因。在中高频域,输人基础的功率流随倾斜角增大而降低。     

功能梯度板的振动功率流特性分析

根据功能梯度复合材料矩形板的基本动力方程,基于模态叠加法求出简谐激励载荷作用下功能梯度板横向振动位移,结合结构振动功率流方程,研究功能梯度材料矩形板的振动及输入和传播功率流特性。算例中,首先计算功能梯度板固有频率,并与数值解进行对比分析,验证了算法的准确性。然后研究了功能梯度板输入功率流特性,讨论了不同梯度指数对输入功率流特性的影响。并通过可视化方法计算得到了功率流在板中的传播特性,通过功率流矢量图和流线图描述了功能梯度板。     

考虑桥墩-水平梁间弹簧接头的周期性高架桥平面内振动能量带分析

对无限多跨周期性高架桥结构的周期单元含一个桥墩、二个水平梁及三个连接弹簧,据Bernoulli-Euler梁及Bloch理论,推导具有水平梁-梁、水平梁-桥墩间弹簧接头传递矩阵,建立周期性高架桥结构平面内振动能量带特征方程。据该模型采用数值算例考察桥墩-水平梁刚度比、接头弹簧刚度等对周期性高架桥结构能量带分布特征影响。计算结果表明,具有水平梁-梁、水平梁-桥墩间弹簧接头的周期性高架桥结构发生平面内振动时,高架桥结构中存在与轴向压缩、横向剪切及弯曲振动对应的三类晶格波,即衰减较快且沿高架桥结构传播距离较短、只在某些频域能传播、除较小频率时难以传播外其它较宽频域均能传播。分析结果表明,高架桥结构设计时须保证结构基本主频不能落在较小频率区域,否则极易引起振动波能量集中,造成结构破坏。随周期性高架桥结构水平梁刚度、水平梁-梁接头弹簧刚度增大,沿高架桥结构传播的晶格波衰减会减慢,振动波能量沿高架桥结构会传播更远。     

Timoshenko梁功率流主动控制研究

为了研究扰动影响下梁式结构的动力学响应与主动控制,首先基于Timoshenko梁理论,采用行波方法建立了悬臂梁结构的动力学模型并获得了其在扰动下的精确动力学响应,进一步得到结构中传播的功率流,并以此为目标函数,优化得到了最优控制力的大小与相位,然后对结构施加最优控制力,实现了Timoshenko梁结构的功率流主动控制。对Timoshenko梁结构动力学响应与功率流主动控制方法进行了数值计算,并与Euler-Bernoulli梁理论计算结果进行了对比分析。结果表明：采用行波方法计算梁结构的动力学响应准确可靠;Timoshenko梁模型较Euler-Bernoulli梁模型在中、高频段更为精确,且更接近工程实际;通过数值计算与分析验证了基于行波方法功率流主动控制的正确性与有效性,并且功率流主动控制可以明显降低梁式结构全频域内的抖动。     

梁板耦合结构振动功率流特性研究

研究梁板耦合结构的振动特性,以导纳理论为基础推导了系统各部分功率流表达式。通过数值仿真研究主要结构参数变化对系统功率流的影响。结果表明：梁、板厚度及梁长度影响功率流幅值的频带分布,而梁、板损耗因子的变化改变净功率流、总功率流和吸收功率流的大小,其中板角是较为理想的耦合位置。通过优化设计,对某工程结构的振动控制取得了一定效果。     

基于数字图像相关方法的薄板结构振动功率流可视化

通过振动功率流法研究了薄板结构振动能量的传递特性,基于数字图像相关(DIC)方法对功率流进行可视化。结构振强定义为薄板结构单位截面上的功率流,考虑各方向上的内力及质点响应,其矢量场能够清楚指明功率流的大小和方向。通过对振强及其散度场的可视化,可以直观表征结构能量的传递路径及振源位置。基于实验方法的结构振强测量,涉及被测结构表面位移场及速度场的空间导数,因此实验精度高度依赖于测量方法的空间分辨率及信噪比。数字图像相关方法作为一种非接触式的视觉测量分析手段,可对被测结构实现空间高分辨率的全场测量,且不改变系统固有特性。获得薄板结构的全场位移及速度响应,并基于空间傅里叶变换方法,在波数域上实现对空间域数据的微分计算,得到结构振强场。该研究通过对结构振强的实验研究,实现了对薄板结构振动能量传递路径及振源的可视化识别。     

含液饱和多孔弹性梁随机振动

据不可压多孔弹性介质理论及随机振动理论,建立孔隙流体沿轴向扩散情形下含液饱和多孔弹性梁在集中荷载作用下横向弯曲随机振动方程。分析梁位移响应及截面固相弯矩响应,获得输入集中荷载为平稳随机过程时简支梁位移、弯矩响应的功率谱密度函数及方差等数字特征。作为数值算例,考虑理想白噪声平稳随机集中荷载作用下的简支饱和多孔梁,分析其位移响应及界面固相弯矩功率谱密度函数,讨论流-固耦合项对梁位移及弯矩的减振效果。结果表明,通过控制孔隙中流体的渗透系数可达到控制梁的随机振动目的。     

考虑作动器输出约束的圆柱壳基础主被动联合隔振系统

针对圆柱壳内动力装置的减振降噪问题,建立由动力装置振源、隔振支承及圆柱壳基础组成的自适应前馈控制主被动混合隔振系统模型。在频域分析中引入剪断算法及泄漏算法以计及作动器的输出约束。考虑被动弹性支承的分布参数特性,以输入到圆柱壳基础的总功率最小、径向力最小及径向速度最小为控制策略,运用子结构导纳法推导总体系统的动态特性传递矩阵方程。研究表明：两种算法均能收到良好的主动控制力约束效果,并可有效抑制最小化径向力及最小化径向速度策略下的“功率循环”现象发生。采用径向速度最小化策略会改变壳体基础的边界条件配置,使得功率流谱中基础模态峰值右移。外扰引起的被动隔振器纵向及弯曲谐振使得高频域系统功率流谱中个别峰值峭立突出,成为诱发高频声辐射的关键模态,应严格限制。旨在为下一步的试验工作及实际应用提供理论指导。     

覆冰输电线路脱冰跳跃及抑制方法研究

将变截面梁用于一种板壳耦合结构的吸振,推导了功率流在各结构上的分配表达式,并对吸振效果进行了仿真。结果表明：梁在共振频率处对板和壳的吸振效果明显;安装位置对梁的吸振效果有决定作用,安装位置处板的响应幅值越大,梁的吸振效果越明显;提高梁的损耗因子有利于提升其吸振效果;本文有关线输入导纳的推导可为其他结构的功率流分析提供借鉴。     

振动功率流防振系统

为了更好地对船舶结构噪声加以控制,达到减振降噪的目的,就必须确定振源位置、振动的传播途径,弄清个别机械在构成共同振动中所起地作用。因而采用了振动功率流的概念,提出了两种测量振动功率流的方法——直接测量法和间接测量法,建立了两种测量方法的数学模型,并且对这两种测量方法加以详细的介绍,分析了这两种测量方法各自的优缺点。最后用试验进行了验证。     

梁式动力吸振器用于抑制薄板振动的研究

提出了一种适合于弹性结构宽频带吸振的均直梁式动力吸振器,研究了梁板耦合结构的功率流特性。在此基础上,提出了以控制频率范围内输入主振系的净功率流最大值为控制目标的梁式动力吸振器的优化设计方法,并通过数值仿真验证了该方法的有效性。最后,分析了梁的损耗因子对系统功率流特性的影响。研究表明：梁式动力吸振器不但结构简单,质量比小,安装方便,而且吸振频带宽,吸振效果好。