功能梯度三相复合材料圆柱壳固有振动特性分析

本文以一种石墨烯与碳纤维协同增强三相复合材料圆柱壳为研究对象,研究了在任意边界条件下该新型功能梯度三相复合材料圆柱壳的自由振动特性.首先,基于一阶剪切变形理论、Von Karman几何非线性关系和Hamilton原理,推导了三相复合材料圆柱壳结构运动控制方程.然后,应用Galerkin法离散求解三相复合材料圆柱壳的固有频率和模态振型.最后通过将本文方法与Abaqus仿真结果进行对比,验证了本文方法的准确性.此外,本文进一步分析了石墨烯质量分数、功能梯度形式和边界条件等不同因素对新型三相复合材料圆柱壳固有振动特性的影响.     

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.     

压电纤维复合材料层合壳的非线性动力学研究

本文对横向激励作用下的1-3型压电纤维复合材料层合壳进行了非线性动力学分析,并研究了压电特性对结构振动响应的影响.首先建立了压电纤维复合材料层合壳的非线性动力学方程,并且在已知的几何结构和材料特性基础上考虑了电场属性.然后根据位移边界条件,选择合适的振型函数,通过Galerkin方法将运动控制方程转化成两自由度的非线性常微分方程.通过数值模拟方法分析了横向激励和压电系数对压电纤维复合材料层合壳非线性振动特性的影响.通过波形图、三维相图、庞加莱图和分叉图等来研究壳体不同类型的周期和混沌运动.结果表明,外激励作用下结构存在复杂的非线性振动响应,同时压电参数对层合壳结构振动响应具有很强的调节作用.     

双层圆柱壳振动传递及声辐射试验研究

对有限长的敷设阻尼材料的加筋双层圆柱壳进行振动和声辐射试验,测量了壳体的结构响应和水中的辐射声压。对全部敷设隔声去耦材料、内壳全部敷设隔声去耦材料、外壳全部敷设以及外壳部分敷设4种工况下的近场声压进行了对比,分析了单频激振时内外壳间的振动传递特性。结果表明:托板在内外壳的振动传递中起着较大的作用;且内外壳全部敷设隔声去耦材料对抑制振动和声辐射很有效。     

轴向冲击下非线性弹性圆柱壳轴对称响应仿真

采用增量数值解法分析了轴向冲击下非线性弹性圆柱壳的轴对称响应。应力一应变关系采用Ramberg-Osgood表示法,运动控制方程采用Karman-Donnell变形方程。对时间积分采用变步长Runge-Kutta方法,对壳单元离散采用有限差分法来求解运动方程,并采用科学计算软件Matlab对计算结果进行了动态仿真。     

薄壁圆柱壳的高阶模态振动特性研究

采用解析法研究了不同边界条件下薄壁圆柱壳的高阶模态振动特性.首先基于Love壳体理论,在简支-简支、固支-固支和固支-自由三种边界条件下,通过伽辽金法建立了动力学模型,对模态特性进行求解,得到了高阶固有频率和三维模态振型,并通过文献和有限元法进行了比较.算例结果表明,两端简支边界条件下采用解析法得到的固有频率误差值不超过2%,当周向波数较小时固有频率先减小后增加,在高阶时的固有频率逐渐升高,当轴向半波数增加时固有频率明显增大,通过解析法、文献和有限元法得到的三维模态振型相吻合.     

复合材料层合板非线性热振动分析

采用有限元方法研究复合材料层合板结构在线性温度场作用下非线性热振动特性．采用特征值屈曲分析方法,判断了结构在线性温度场作用下的临界屈曲分歧点,计算了结构的一阶弯曲固有频率,分析了铺层角度及铺层层数对结构临界屈曲温度分布和结构固有频率的影响,总结了其对复合材料层合板结构热振动特性影响的一般规律．这些结论对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导意义．     

石墨烯三相复合材料板的非线性动力学研究

研究带有石墨烯涂层的1-3型压电纤维复合材料(MFC-GP)简支板结构的非线性动力学特性.首先,基于Reddy一阶剪切变形理论、Von Kármán位移应变关系以及Hamilton原理,推导了MFC-GP复合材料板的非线性偏微分方程.根据边界条件选择适当的模态函数,利用Galerkin法将偏微分方程离散成两自由度的常微分方程.采用多尺度方法进行摄动分析,得到结构在1∶1内共振下的频响方程,分析了石墨烯体积分数、电压、温度等对结构非线性频响曲线的影响.通过数值模拟,运用分叉图、相图、波形图研究了外激励对MFC-GP板非线性振动响应的影响.结果表明:不同参数及外激励下,结构出现了复杂的非线性动力学行为,对今后的工程实际应用具有一定的指导意义.     

恒定磁场中简支圆柱壳的磁弹性振动分析

依据电磁场方程及相应的电磁本构关系,给出了作用于圆柱壳体上的电磁力及力矩表达式.在此基础上,分别推得了纵向和横向磁场中圆柱壳体的磁弹性轴对称振动方程.针对两端简支约束条件,通过位移函数的设定,得到了相应的有阻尼振动微分方程.通过算例,给出了系统衰减振动的响应曲线图和相图,分析了磁感应强度和壳体厚度对系统振幅衰减速度的影响.结果表明,通过改变磁感应强度可以达到控制系统振动的目的.     

壳体振动测量方法及实例分析

该文介绍了壳体振动测量原理,并针对现场具体实例,结合测量原理分析测量偏差的原因,通过具体实例说明了从测量原理人手分析现场实际问题的必要性.     

基于MSC Nastran的水下环肋圆柱壳体振动模态计算方法

介绍应用MSC Nastran进行水下振动模态的计算方法.着重介绍虚拟质量法,壳体、环向加强筋、楔环联结方式的有限元建模简化方法以及集中载荷的有限元加载处理方法. 通过对比计算结果与试验结果,验证应用MSC Nastran计算水下模态工程上的可行性.     

圆柱壳弹性波超材料分级排列的带隙拓宽方法研究

圆柱壳弹性波超材料的弯曲波带隙拓宽问题限制其满足实际工程中的宽频隔振要求,针对该问题,本文首先研究了基于局域共振机理的圆柱壳弹性波超材料弯曲波带隙特点,研究局域谐振器质量和弹簧劲度系数的关系,然后将周期分级排列的组合方式应用于圆柱壳类弹性波超材料的带隙拓宽中,并利用有限元法进行能带结构和振动传输特性计算.研究结果显示：该方法可实现弯曲波带隙的拓宽;利用组合法构建的轴向周期分级排列圆柱壳弹性波超材料可实现705-1226Hz频率范围内弯曲波的高效衰减,带隙拓宽至分别为单一谐振器的2.55倍,这表明该方法在宽频减振方面具有明显优势,应用前景广阔.     

基于索-梁结构的斜拉桥非线性振动仿真研究

本文建立了索-梁结构的有限元模型,对斜拉桥线性和非线性振动问题进行研究.首先对结构进行模态分析,发现结构振动表现出全局模态,局部模态以及混合模态,且索梁两者之间固有频率相互影响,对低阶频率影响较大,对高阶频率影响较小.其次,应用有限元软件对索-梁结构的自由振动和强迫振动进行仿真研究.结果表明：整个自由振动过程中频率有先增大后减小的趋势,且最终小于真实频率;在强迫振动中,观察到了丰富的非线性振动现象,包括索的亚谐波共振和内共振,与以往的实验和理论研究结果定性上得到验证;为斜拉桥全桥非线性动力学分析提供参考.     

一类组合非线性系统的局部干扰解耦*

本文考虑一类组合非线性系统的局部干扰解耦问题，给出了其可解的充要条件，并用两个例子说明方法的可用性。     

基于负刚度惯容型非线性能量汇的整星振动抑制

本文将负刚度元件集成到惯容型非线性能量汇中构成负刚度惯容型非线性能量汇,并将此装置应用到整星结构,讨论其减振效果.基于最大幅值减振百分比展示了负刚度惯容型非线性能量汇的减振性能,并通过对比讨论了负刚度元件对惯容型非线性能量汇减振性能的影响.最后讨论了负刚度惯容型非线性能量汇的参数影响及其优化.研究结果表明,作用于整星系统中的新型负刚度惯容型非线性能量汇具有很好的减振性能.     

基于有限差分法的端部约束同轴圆柱壳的流致失稳分析

本文基于经典壳体和理想势流理论建立圆柱壳流固耦合系统的运动方程,并引入有限差分法(FDM)对运动方程进行离散.为将壳体表面的扰动压力离散到差分网格节点,基于差分离散的原理,提出了以分段函数作为基函数的展开方法.本文对结构与压力控制方程均采用FDM方法进行求解,发展了一种基于FDM的同轴圆柱壳流固耦合求解策略.首先,利用本文方法计算了同轴圆柱壳在静态流体环境中的振动频率,并与有限元软件(ANSYS)的计算结果相比较,验证了本文方法的正确性；然后,探究了在静流体环境中同轴圆柱壳的结构参数变化对其振动频率的影响规律；最后,研究了同轴圆柱壳系统在运动流体环境中的流弹失稳问题.     

非线性相似组合系统的鲁棒输出跟踪控制*

研究一类具有相似结构的非线性不确定组合系统的分散输出跟踪控制问题,利用的相似结构,提出一种设计具有相似结构的分散滑模控制器的方法,所设计的控制器,对于所有允许的不确定性,均使系统输出渐近跟踪所给定的参考输出。     

非线性组合系统的鲁棒分散输出跟踪

研究一类具有结构不确定性的非线性相似组合系统的鲁棒分散输出跟踪控制问题。对于系统中的非匹配不确定性,利用参数摄动法设计出分散滑模控制器,使得跟踪误差收敛到零点的小邻域内。该邻域的半径可表示为设计参数的K类函数,并使系统的状态保持有界。仿真例子进一步验证了所提出设计方法的有效性。