受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板的亚谐共振研究

研究机械力作用下金属，陶瓷功能梯度薄板1／3次亚谐共振问题。按照功能梯度薄板的非线性动力学方程，得到金属，陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法得到系统1／3次亚谐共振近似解并进行数值计算。分析阻尼、激励、几何尺寸等参数对系统1／3次亚谐共振幅频响应曲线的影响。     

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板主共振奇异性

研究机械力作用下金属，陶瓷功能梯度薄板主共振奇异性问题。按照功能梯度薄板的非线性动力学方程，得到金属，陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法得到系统主共振幅频响应分岔方程并进行奇异性分析，求得幅频响应分岔方程在开折参数平面的转迁集和分岔图。     

受机械力作用金属／陶瓷功能梯度板的非线性振动模型

研究机械力作用下金属，陶瓷功能梯度薄板的建模问题。应用弹性理论和Galerkin方法建立小挠度金属，陶瓷功能梯度薄板受横向机械力作用的非线性振动方程。     

功能梯度矩形板的强非线性共振分析

针对陶瓷-金属功能梯度矩形板,在给出非均匀材料应力-应变关系及非线性几何方程的基础上,应用虚功原理导出了横向简谐激励力作用下功能梯度板的非线性振动偏微分方程。对于四边简支约束功能梯度矩形板,通过位移函数的设定,利用伽辽金积分法推得了关于时间自变量的达芬型强非线性振动方程。针对强非线性系统的主共振问题,应用改进的多尺度法进行解析求解,得到了稳态运动下的幅频响应方程。通过数值算例,给出了功能梯度矩形板共振下的幅频曲线图和相图,讨论了激励幅值及频率等参数对系统非线性振动特性的影响,并对改进多尺度法和经典多尺度法的结果进行了比较。     

温度场中输电线在谐扰力作用下的1/3次亚谐共振研究

研究输电线在温度场中谐扰力作用下的1/3次亚谐共振问题,应用动力学方法建立温度场中受谐扰力作用输电线的非线性振动方程。根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足1/3次亚谐共振情况的近似解,并对其进行数值计算。分析温差变化、外部激励、谐调值、系统阻尼等对系统的影响。得到系统失稳的临界温度。系统随着调谐值和温差的增加,响应曲线的幅值增加;随着阻尼的增加,幅频响应曲线向开口方向移动。     

热环境中功能梯度圆柱壳内共振非线性模态

研究热环境中无限长功能梯度薄壁圆柱壳内共振非线性模态,给出系统发生内共振条件;采用多尺度法建立系统具有内共振的非线性调谐方程;讨论梯度指数、温度变化及振动能量对系统非线性模态频响特性影响。研究表明,随调谐参数的变化,系统非线性模态会发生分岔;调谐参数分岔值取决于梯度指数、温度及振动能量。     

四边固支功能梯度矩形板的主共振分析

针对四边固支约束的陶瓷-金属材料功能梯度矩形板,在给出非均匀材料的应力应变关系及非线性几何方程基础上,应用虚功原理导出了横向简谐激励力作用下功能梯度板的非线性振动偏微分方程。通过位移函数的设定,利用伽辽金积分法推得了相应的达芬型非线性振动方程。应用多尺度法对非线性系统的主共振问题进行解析求解,得到了稳态运动下的幅频响应方程。基于李雅普诺夫稳定性理论,得到了共振下解的稳定性判别条件。作为算例,给出了不同参数下功能梯度矩形板共振的幅频曲线图和动相平面相轨迹图,讨论了不同参数对系统非线性振动特性的影响     

电阻电感非线性RLC电路弹簧耦合系统2次超谐共振

研究电阻和电感非线性RLC(Resistance-Inductance-Capacitance)电路弹簧耦合系统的非线性振动,应用拉格朗日—麦克斯韦方程,建立受简谐激励的具有电阻和电感非线性RLC电路弹簧耦合系统的数学模型。根据非线性振动的多尺度法,得到系统满足2次超谐共振条件的一次近似解以及对应的定常解。对其进行数值计算,分析系统参数对响应曲线的影响。增大激励电压和极板面积和电阻R1,响应曲线的振幅和共振区变大。增大极板间距、电感非线性系数、电阻R0和电阻R2,响应曲线的振幅和共振区变小。系统的固有频率随极板间距增大而增大,随极板面积和线性电感系数的增大而减小。     

组合激励下冷轧机工作辊水平振动特性研究EI北大核心CSCD

为研究冷轧机水平方向在多频激励下发生的组合振动,利用多尺度法求得相应力学模型解析解的近似表达式。在三项激振力频率之和接近系统固有频率时,分析系统非线性振动幅频响应曲线受刚度项和阻尼项系数变化的影响。仿真表明,由于非线性因素影响,使水平系统存在跳跃现象和不稳定区域,当增大系统线性刚度、线性阻尼、非线性阻尼和减小非线性刚度时有利于抑制水平振动;同时发现工作辊水平振动周期会随着激振幅值的变化出现倍周期与混沌周期交替现象,合理选取激振力幅值范围有利于抑制混沌运动的产生;减小轴承座与牌坊立柱间隙能够有效抑制轧机水平振动位移及其碰撞现象。以上研究为抑制轧机水平振动提供了有效理论参考。     

受简谐激励弹簧测力机构的1/3次亚谐共振研究

为研究弹簧测力机构的1／3次亚谐共振问题，应用拉格朗日方程得到有阻尼弹簧测力机构在简谐激励作用下具有周期系数的非线性运动微分方程-Duffing—Mathieu方程；根据非线性振动的多尺度法求得系统满足1／3次亚谐共振情况的一次近似解，并对其进行数值计算。分析了激力、谐凋值、阻尼、弹簧刚度等对系统的影响。随着阻尼的增加，系统幅频响应曲线向开口方向移动。随着弹簧刚度和激力的增大，系统幅频响应曲线上下两条曲线的距离逐渐增大。对于硬刚度系统，当谐调值大于零时，随着谐调值的增大，系统幅频响应曲线幅值逐渐增大。对于软刚度系统，当谐调值小于零时，随着谐调值的减小，系统幅频响应曲线幅值逐渐增大。     

基于代理模型的功能梯度梁的材料特性参数反求

针对功能梯度材料参数的反求问题,提出了一种基于代理模型的反求方法。应用有限元软件建立功能梯度梁的波动响应模型,获得模型在激振力作用下的动态位移响应。通过试验设计选取合理的样本点,建立响应面模型代替有限元软件作为程序的正问题求解器,遗传算法作为反问题求解器,用添加不同噪声水平的峰值位移来模拟反求模型的实际输入作为整个算法的输入数据,最终获得材料的体积参数。以实际SiC-C功能梯度梁为算例,分析了单次正弦激振力下,有限元软件获得的动态响应,并根据获得的位移响应应用遗传算法来反求SiC-C梁的体积分数。算例验证了本方法的有效性。基于代理模型的反求方法避免了多次调用正问题求解器,提高了计算效率。      

Three-dimensional static and dynamic analyses of the functionally graded cylinder bonded to the laminated plate under general loading

A graded finite element method code based on Rayleigh–Ritz energy formulation is developed and implemented to study the elastic behavior of a layered plate loaded by a solid isotropic cylinder and a functionally graded interlayer. The applied nonaxisymmetric loading to the inner cylinder induces a stress concentration in the flexible part of the joint. The effects of different thicknesses and power law exponents of functionally graded interlayer on the distribution of displacements and stresses are investigated, which verifies the ability of functionally graded material to control the stress and displacement waves. The time-dependent response of the structure is also obtained based on Newmark's time integration method.     

Nonlinear dynamic response and vibration of imperfect shear deformable functionally graded plates subjected to blast and thermal loads

Based on Reddy's higher-order shear deformation plate theory, this article presents an analysis of the nonlinear dynamic response and vibration of imperfect functionally graded material (FGM) thick plates subjected to blast and thermal loads resting on elastic foundations. The material properties are assumed to be temperature-dependent and graded in the thickness direction according to a simple power-law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. Numerical results for the dynamic response and vibration of the FGM plates with two cases of boundary conditions are obtained by the Galerkin method and fourth-order Runge–Kutta method. The results show the effects of geometrical parameters, material properties, imperfections, temperature increment, elastic foundations, and boundary conditions on the nonlinear dynamic response and vibration of FGM plates.     

粉体脉冲微喷射技术在功能梯度结构牙根植入材料制备中的应用

本研究提出了一种新的制备功能梯度材料方法,采用以脉冲当地惯性力为主动力的粉体脉冲微喷射技术来进行Ti/HA(Hydroxyapatite)功能梯度结构的牙根植入材料粉体按需输送制备实验。搭建了功能梯度材料制备实验系统,并对两种粉体在该系统下的输送率进行标定,利用标定的结果在制备的过程中进行相应的系统参数设定从而实现按需输送,并通过控制三维工作台的运动实现粉体根据设定的路径逐层堆积,最终通过压制与烧结得到所设计的具有一定强度的功能梯度材料。对所制备的功能梯度材料进行初步的力学性能与微观组织结构检测,评价其可行性并为进一步的研究提供一定的理论依据。从实验过程和结果看,利用粉体脉冲微喷射技术制备功能梯度材料具有结构精确、节约成本等优点。     

功能梯度材料梁在后屈曲构型附近的自由振动

基于轴线可伸长杆的几何非线性理论,建立了由陶瓷和金属两种材料组成的功能梯度(FGM)梁在轴向载荷作用下后屈曲横向自由振动的精确模型,采用打靶法数值求解了一端可移简支一端固定的功能梯度梁在后屈曲附近的小振幅自由振动,获得了线性振动的响应,给出了不同梯度指标下FGM梁前三阶固有频率与载荷之间的特征关系曲线.数值结果表明,屈曲前各阶频率随轴向力的增加而降低,而屈曲后轴向力对各阶频率影响不同     

基于耦合扩展多尺度有限元方法的功能梯度材料热应力分析

以高效模拟功能梯度材料(FGM)微观非均质性对整体热力学性能的影响为研究目的,通过随机形态描述函数(RMDF)法和体积分数的指数分布建立FGM二维微结构,在此基础上,发展了FGM热应力分析的耦合扩展多尺度有限元方法(CEMsFEM)。该方法基于扩展多尺度有限元方法(EMsFEM)的基本思想,对温度场和位移场构造数值基函数,以把微观非均质材料性质带到宏观响应中。同时为了考虑泊松效应导致的不同方向间的耦合作用,在位移场数值基函数中增加了耦合附加项。通过数值基函数建立宏微观单元信息的映射关系,在宏观尺度求解有效方程,节约计算量。为了更好地考虑微观载荷的影响,把结构的真实响应分解为宏观响应和微观扰动,进一步推导出修正的宏观载荷向量。通过不同体积分数分布的FGM在不同载荷工况下的热应力分析算例验证了本文中方法的正确性和有效性,最后讨论了微结构的尺寸效应对结构热力学响应的影响。