正交各向异性中厚环形板轴对称弯曲问题的解析解

本文从中厚板理论出发，对正交各向异性环形板在轴对称横向荷载作用下的弯曲问题进行了探讨。     

变厚度正交各向异性矩形板弯曲问题的加权残值法

本文考虑横向刚度变化以平板挠曲及内力的影响，用加权残值法对变厚工正交各向异性矩形板的弯曲问题进行了分析，算例证明该法精度较高，是一种简便，实用的分析方法，可推广到对板厚的优化设计中去。     

解正交各向异性板的虚肋法

本文提出一种求解正交各向异性板的新的计算方法,使之等效为各向同性加肋板。从而解决了采用各向同性板通用程序求解正交各向异性板的计算问题,扩大了微机通用程序的实用范围。     

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。     

三明治耦合板的能量辐射传递模型EI北大核心CSCD

该研究的目的是将能量辐射传递法(radiative energy transfer method,RETM)推广到三明治耦合板模型中。推导了三明治板的振动控制方程,获得结构的波传播特性参数。基于波法推导了三明治耦合板的能量传递系数。根据能量密度控制方程,得到能量密度和功率流强度的核函数。根据惠更斯原理,结构内部的能量可由实源辐射的直接场能量与边界虚源的反射场能量叠加得到。求解第二类Fredholm积分方程获得边界虚源的强度。数值算例结果与模态叠加和功率流分析(power flow analysis,PFA)对比,验证了所建模型的正确性和准确性。对L型耦合三明治板求解,获得其能量密度和功率流分布特征。     

功能梯度耦合梁的能量辐射传递模型

研究的目的是将能量辐射传递方法(RETM)拓展应用于功能梯度材料(FGM)耦合梁的高频振动响应分析。在RETM理论中，FGM耦合梁的振动响应由能量密度和功率流强度表示，振动波场由激励点实源产生的直接场与边界虚源产生的反射场叠加而成。由FGM梁微元的能量平衡推导了能量密度及功率流强度的核函数，利用耦合处的力平衡以及位移连续性推导了能量传递系数，根据边界功率流平衡确定了边界虚源强度。数值算例计算结果与波传播分析方法(WPA)的解析解进行对比，验证了所建立模型的正确性。最后，分析了梯度指数n对FGM耦合梁能量传递系数以及高频振动响应的影响，发现n的影响主要集中在n 0～1。     

变截面梁-板耦合结构的功率流

介绍了用微分变换法求解变截面梁的振动,并对变截面梁-板耦合结构的功率流进行了研究,分析了梁的不同结构参数对功率流传递的影响,为梁-板耦合结构的减振设计及新型梁式宽带吸振器的设计提供了重要参考。     

正交各向异性层合板壳耦合结构的能量传递特性EI北大核心CSCD

基于薄壳和层合板理论推导了正交各向异性层合板壳平衡微分方程,应用波动刚度矩阵方法求解正交各向异性层合板壳耦合子系统间的能量传递系数,结合模态密度给出耦合处的耦合损耗因子(coupling loss factor, CLF)。通过与已有研究对比环向开敞层合柱壳的频散曲线,验证理论推导的正确性;对层合板和柱壳的模态密度进行对比分析,在环频率以后,随着频率的增大两者趋于一致;分别入射弯曲波、剪切波和纵波,计算表明耦合结构的能量传递系数满足保守耦合系统的能量守恒,满足互易性,且能量总透射系数对铺设方式的敏感度较低;讨论了耦合角度和激励频率对CLF的影响,发现CLF的总和不受耦合角度影响,且随频率增大而逐渐衰减。     

基于格林函数正交各向异性切口板自由振动特性分析

正交异性板因重量轻、承载能力强等优点而被广泛运用于工程结构。基于格林函数,结合新兴的近场动力学微分算子(peridynamic differential operator, PDDO),提出一种分析正交各向异性板自由振动特性的方法。首先,将振动控制方程中的位移函数假设为含格林函数的一阶积分形式;其次,将线性四阶偏微分方程分别在切口板的径向和周向离散成代数方程;最后,通过PDDO构造插值函数表示径向和周向非公共离散点位移,建立自由振动广义特征方程,获得正交各向异性切口板自振频率及振型,证明了该方法的准确性,并分析切口几何参数对结构振动特性的影响规律,为板壳结构设计提供支撑。     

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。     

电动汽车牵引无限变速器的传动特性研究

设计了用于电动汽车传动系统的牵引无限变速器(TIVT).在分析其基本结构和工作原理的基础上,系统地分析了其核心部件的运动学和动力学特性,建立了传动比、滑动率、传递转矩和传动效率的数学模型,进而利用仿真软件ADMAS对其主要传动特性进行了分析研究和数值计算.结果表明,当输入转速不变时,输出转速随操纵环摆动角的变化而变化;当动力传动部件之间纯滚动或滑动率较小时,牵引无限变速器的传动效率较高,合理的设计可使传动效率达到99%.以某型号纯电动汽车为计算实例,其它条件完全相同时,匹配TIVT的电动汽车续驶里程较原车增加8.8km.     

负刚度吸振器对有限长弹性梁的抑振效果研究

考虑不同形式负刚度动力吸振器对有限长弹性简支梁动态响应的影响,提出并建立"弹性梁-负刚度动力吸振器"耦合系统动力学模型。基于模态叠加法,推导得到各阶模态对应幅频响应解析表达式。以弹性梁第1阶振动模态作为振动抑制目标,结合固定点理论和最大值最小化优化准则得到各类型动力吸振器的最优设计参数。以功率流作为振动控制效果的评价指标,建立"弹性梁-动力吸振器"耦合系统的导纳功率流理论模型。在此基础上,计算得到安装动力吸振器前后弹性梁的总功率流和净功率流,以及动力吸振器消耗的功率流,研究不同形式动力吸振器的振动抑制效果。最后,选择振动控制效果最显著的动力吸振器作为研究对象,针对部分主要设计参数展开研究。计算结果表明：在目标控制模态频率附近,负刚度动力吸振器对弹性梁动态响应的控制效果较好,且多个振动模态响应均被有效控制;当阻尼元件和负刚度元件同时接地对弹性梁动态响应的控制效果最佳;众多设计参数均存在最优值。     

金属薄板中导波的模态识别和波速测定

按照Lamb波理论,板内导波由多阶对称波和反对称波组成。当波长远大于板厚时,利用经典平板理论对Lamb方程进行简化,此时板内主要有零阶对称波S0和反对称波A0两种模态。认识薄板内声波模态,不仅有助于分析声源性质,提取有效信号,而且可以提高声发射检测中时差定位的准确性。利用PAC公司的Fieldcal标准信号发生器和Nielsen Hsu断铅法作为信号源在0.7 mm薄钢板上进行声波传播实验。通过比较实测波速和理论波速甄别板内的声波模态。实验发现对称波S0实测波速和理论波速比较吻合,而反对称波A0的波速由于频散而较难精确测量。综合两种模态波的波速情况,声发射检测中利用对称波速度进行声源定位计算更加接近薄壁结构声波的传播状况。     

梁上附加集中质量对梁-板耦合系统功率流特性的影响

运用导纳功率流法,建立了含集中质量负载的梁与板的耦合振动模型,分析了质量负载对耦合系统功率流传递的影响,并通过ANSYS的优化模块,对梁上附加集中质量的质量大小及在梁上的位置进行了优化设计。研究表明：附加质量对耦合系统的功率流峰值有显著影响,影响的程度与梁板的结构参数有关;合理选择附加质量的质量大小及在梁上的位置,可以提高梁式动力吸振器的吸振效果。     

Electro-magneto temperature-dependent vibration analysis of functionally graded-carbon nanotube-reinforced piezoelectric Mindlin cylindrical shells resting on a temperature-dependent,orthotropic elastic medium

Vibration smart control analysis of a temperature-dependent functionally graded-carbon nanotube-reinforced piezoelectric cylindrical shell embedded in an orthotropic elastic medium is investigated. The mixture law is used for obtaining the material properties of the structure. The structure is subjected to a 2D magnetic field. Considering the first-order shear deformation theory, the motion equations are obtained. Based on an analytical method and differential quadrature method, the frequency is calculated. The effects of applied voltage, magnetic field, volume percent, and distribution type of carbon nanotubes, temperature, orthotropic elastic medium, and length to radius ratio of the shell are shown on system frequency.     

流体-孔隙介质周期性粗糙界面超声波反射与透射特性研究

为了研究超声波在流体-孔隙介质周期性粗糙界面的传播特性,文章基于周期性锯齿粗糙界面的衍射模型分析孔隙介质开孔与闭孔状态下孔隙度对反射与透射的影响。通过孔隙介质比奥特(Biot)理论与光栅方程理论,得到包含各阶反射系数、透射系数的线性方程组,再利用傅里叶变换进行数值计算,得到孔隙度与流体-孔隙介质周期性粗糙界面反射系数、透射系数之间的关系。结果表明,由于界面的周期性,频率对反射与透射系数的影响没有呈现一定的规律。但孔隙度对反射与透射系数有显著影响,且由于孔隙介质状态的差异性,导致反射与透射系数在开孔与闭孔时变化趋势不同。     

An interferometric method for simultaneously determination the phase retardation and fast-axis azimuth angle of a wave plate

In this study, an interferometric method was proposed for the simultaneous measurement of phase retardation and fast-axis azimuth angle of a wave plate by using a Mach–Zehnder interferometer. The wave plate to be tested is placed in one of the light passages in the interferometer, and two analyzers with transmission axes at horizontal and vertical orientations are arranged at the two output regions. When a linearly polarized laser light beam is passed through the interferometer, two interference light beams are simultaneously generated. Through an analysis of the intensities of the two light beams, the phase retardation and fast-axis azimuth angle of the tested wave plate can be simultaneously determined using specially derived equations. The feasibility of the proposed method was demonstrated using measurements of zero-order half-wave and zero-order quarter-wave plates. The proposed method is easy to operate, enables rapid measurement, and has high stability and accuracy.     

Effect of bulk modulus on performance of a hydrostatic transmission control system

In this paper, we examine the performance of PID (proportional integral derivative) and fuzzy controllers on the angular velocity of a hydrostatic transmission system by means of Matlab-Simulink. A very novel aspect is that it includes the analysis of the effect of bulk modulus on system control. Simulation results demonstrates that bulk modulus should be considered as a variable parameter to obtain a more realistic model. Additionally, a PID controller is insufficient in presence of variable bulk modulus, whereas a fuzzy controller provides robust angular velocity control.     

低速碰撞下复合材料叠层板的微裂纹演化及其对弹性模量的影响

采用双线性特性破坏模型研究了复合材料叠层板各层内部开裂裂纹的演化;通过引入弹性模量的裂纹影响系数表示,推导出裂纹影响系数与应变及应变率之间的微分关系,并得到裂纹耗散功率与裂纹影响系数变化率之间的关系。通过计算不同初始碰撞速度下复合材料叠层板的应变、应变率响应以及裂纹影响系数的演化,得到整个冲击过程中各层内任意点附近裂纹开裂情形及其对弹性模量的影响;通过检查界面各点处的裂纹影响系数是否发生改变,预测了碰撞完成之后复合材料叠层板中各层内微裂纹的分布区域位置与大小;并将该预测结果与其他破坏准则计算结果进行了比较。计算结果表明,在碰撞过程中各层内任意点处的应力值超过其屈服强度后,该点附近的弹性模量开始发生衰减,衰减大小随铁球初始碰撞速度的增大而增大。在四边夹支的边界条件下,复合材料叠层板的裂纹分布区域同样最先出现在碰撞点及边界中点位置,区域面积随初始碰撞速度的增大不断扩大     

Reissner plate theory-based study of circular and annular delamination buckling of a film on a substrate

Based on Reissner plate theory, a novel model is proposed to analyze the buckling behavior of a circular or annular delaminated thin film on an elastic substrate. Elastic deformation in the substrate is calculated by using three coupled-line-springs distributed along the edge of the delaminated film. The shooting method is used to solve the nonlinear post-buckling problem. The energy release rate and phase angle are obtained. The results demonstrate that if the aspect ratio of delamination size to film thickness is not large enough, the Reissner plate theory should be used to have more accurate solutions.