随机参数刚弹耦合平面连杆的动力分析

建立考虑物理参数、几何参数及荷载均为随机变量的平面连杆机构的动力学方程,在建模中计入刚弹耦合项和运动副的粘性摩擦。利用Newmark-β逐步积分法将此随机参数机构系统的动力学方程转换为随机参数的拟静力控制方程。利用求解随机变量函数数字特征的矩法和代数综合法,导出机构动态弹性位移的均值和方差计算公式。通过算例考察了机构的杆长、截面半径、质量密度、弹性模量的随机性,刚弹耦合项和运动副摩擦对机构动力响应的影响。     

热弹耦合梁结构动力响应的区间数值分析

研究了含有区间参数梁结构在温度载荷和力载荷共同作用下的动力响应问题,考虑材料变形与传热的相互影响,建立了梁在热弹耦合下的动力学有限元模型,并给出了对结构瞬态热传导方程与动力学方程进行相互交替迭代求解的计算方法。针对结构响应不确定性问题,以不确定参数作为约束变量,通过寻求结构响应函数的区间范围,将区间问题转化为优化问题,并利用遗传算法给出了结构响应函数的区间界限。通过算例及与概率有限元方法的计算结果比较,表明文中所提出方法的可行性和有效性,并获得在热弹耦合作用下梁结构的固有振动频率有所增加,而振动响应振幅则逐渐减弱的结论。该方法只需已知不确定参数所在范围的界限,而无需其他统计信息,为解决区间参数热弹耦合梁问题提供了一种途径。     

空间结构在考虑热-结构耦合关系下的动力响应随机性分析

以空间薄壁圆管为研究对象,分析其在持续热流作用下并同时考虑热-结构耦合关系及参数具有随机性时的动力响应问题。为了便于分析由截面温差引起的热振动,将温度场分解为平均温度和扰动温度两部分,在此基础上建立了热-结构耦合动力学有限元模型,并采用时间域内温度场和动力响应交替迭代进行的近似计算方法,其中温度场的求解利用时间差分法和牛顿迭代法,动力响应则利用Newmark积分法。从各响应的求解迭代格式出发,分别使用矩法和随机因子法推导了温度场及动力响应的数字特征表达式,并通过各时间步内对温度场和动力响应的交替迭计算可求得整个时间域内的温度和动力响应均值与方差。最后以哈勃太空望远镜为算例考察了热-结构耦合对其悬臂薄壁圆管梁的热颤振影响以及参数的随机性对响应分散性的影响,并利用Monte-Carlo法验证了文中方法的可行性。     

考虑热-结构耦合关系下空间结构动力响应随机性分析

以空间薄壁圆管为研究对象,分析其在持续热流作用下并同时考虑热-结构耦合关系及参数具有随机性时的动力响应问题.为了便于分析由截面温差引起的热振动,将温度场分解为平均温度和扰动温度两部分,在此基础上建立了热-结构耦合动力学有限元模型,并采用时间域内温度场和动力响应交替迭代进行的近似计算方法,其中温度场的求解利用时间差分法和牛顿迭代法,动力响应则利用Newmark积分法.从各响应的求解迭代格式出发,分别使用矩法和随机因子法推导了温度场及动力响应的数字特征表达式,并通过各时间步内对温度场和动力响应的交替迭计算可求得整个时间域内的温度和动力响应均值与方差.最后以哈勃太空望远镜为算例考察了热-结构耦合对其悬臂薄壁圆管梁的热颤振影响以及参数的随机性对响应分散性的影响,并利用Monte Carlo法验证了该方法的可行性.     

随机刚架结构在平稳随机激励下的动力响应分析

文中研究了随机刚架结构的平稳随机响应问题。考虑结构物理参数的随机性，导出了结构在平稳随机激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。通过算例考察了结构物理参数的随机性对结构动力响应均方值随机性的影响，并获得了若干有意义的结论。     

平稳随机激励下线性随机桁架结构动力响应分析

考虑桁架结构的物理参数、几何尺寸的随机性，利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法，从结构平稳随机响应在频域上的表达式出发，导出了随机桁架结构在平稳随机激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。通过算例考察了结构物理参数和几何尺寸的随机性对结构位移响应均方值和应力响应均方值随机变量随机性的影响，并获得了一些有意义的结论。     

考虑热松弛的热弹耦合二维问题的有限元法

为了解决利用积分变换方法在求解Lord-Shulman (L-S)型广义热弹性耦合二维问题时由于数值反变换所引起的计算精度降低的问题,该文采用新近被应用的直接有限元方法,求解了基于L-S型广义热弹性理论的半无限大体受热冲击作用的动态响应问题,结果表明,该方法对求解L-S型广义热弹性耦合二维问题具有很高的精度。该文给出了L-S型广义热弹性理论下的热弹耦合的控制方程,建立了L-S型的广义热弹性问题的虚位移原理,推导得到了相应的有限元方程。经计算得到了半无限大体中无量纲温度、位移及应力的分布规律,从温度分布图上可以清晰地观察到热波波前的特有属性,即热波波前处存在温度突变。     

复合材料圆柱壳非线性热弹耦合振动

根据复合材料圆柱壳的非线性动力方程,研究了复合材料圆柱壳的非线性热耦合振动,应用Galerlein原理及改进的L－P法对其非线性热耦合振动进行求解,并讨论分析了温度、长径比、厚径比对复合材料圆柱壳非线性热振动固有频率的影响。     

不确定性热弹耦合梁的固有振动分析

考虑材料参数存在的不确定性,研究热弹耦合梁的固有振动特性。基于欧拉梁的振动微分方程和傅里叶定律热传导方程,得到了梁的热弹耦合振动微分方程;在给定梁的自由振动形式下求解得到梁的固有频率,并分析耦合固有频率随参考温度的变化规律;在考虑材料参数不确定情况下,分析热弹耦合耦合固有频率特性。研究结果表明考虑热弹耦合效应时,梁的各阶固有频率都有所增加;耦合固有频率随着参考温度的升高逐渐增大;考虑材料参数不确定性时,梁的各阶耦合固有频率规律复杂,但具有跟材料参数相同的分布规律。     

粘弹性边界梁在低速冲击下的动力响应分析

实际工程中的梁结构通常具有粘弹性边界,这些约束表现为弹性和阻尼特征.建立了具有粘弹性边界梁的力学模型,该模型综合考虑弹性和阻尼支承、集中质量块以及支承不对称等情况,根据冲击局部区域的接触力-侵入深度关系式并利用拉格朗日方法建立了横向冲击下粘弹性边界梁的动力方程,并通过与简支梁在相同冲击条件下冲击力和横向位移的对比分析,说明了粘弹性支承对结构动力响应的影响.研究表明,粘弹性边界梁的横向位移比简支梁要小,而且位移到达峰值时的时间有所增加,从而提高结构的抗力.     

多体系统动力学微分-代数方程广义-α 投影法

高效、稳定的微分-代数方程数值求解方法是多体系统动力学领域的关键问题之一。该文针对多体系统动力学指标3微分-代数方程,对目前多体系统动力学中引入的隐式时域逐步积分方法进行了深入研究,提出了适用于一般质量矩阵的广义-α -S法,并结合约束投影方法,构造了广义-α -S投影法。该方法既能较好地保持系统总能量,又能较高程度地同时满足位移约束、速度级约束和加速度级约束,并且在步长较大时可稳定求解,计算效率较高。     

γ-NaxCoO2粉体的聚丙烯酸钠凝胶法制备及其表征

本研究发展了一种用于制备氧化物热电材料γ-Na_xCoO₂粉体的化学合成方法——聚丙烯酸钠(PAAS)凝胶法。主要研究了PAAS/Co²⁺摩尔比、原料浓度和煅烧温度对产物相组成及微观形态的影响规律, 探讨了物相形成机制, 同时用该方法结合SPS制备了不同Na离子浓度的Na_xCoO₂多晶样品, 并对其热电性能进行了表征。结果表明, PAAS/Co²⁺摩尔比对产物相组成产生了显著影响, 随着PAAS/Co²⁺摩尔比的增加, 样品的相组成由Co₃O₄相向单相γ-Na_xCoO₂转变, 合适的PAAS/Co²⁺摩尔比为0.8~1.1。而反应原料浓度对产物相组成的影响存在一个临界值(0.025 mol/L), 大于临界值抑制单相形成, 小于临界值促进单相形成。煅烧温度的升高有助于γ-Na_xCoO₂单相的形成, 800℃煅烧得到γ-Na_xCoO₂单相, 晶粒形态呈片状, 平均厚度约200 nm, 片状方向的尺寸在1~4 μm之间。随着Na含量的增加, 样品的Seebeck系数增大, 电导率增加, 热导率降低, 最终导致ZT值大幅增加。     

聚乙烯准静态拉伸下的热力耦合特性

结合材料试验机和高速红外热像仪进行聚乙烯的准静态单轴拉伸和同步测温实验,获得了材料的真实应力-应变和表面温升-应变曲线。实验结果表明,聚乙烯是应变率敏感材料,其屈服应力随着应变率的提高而增大。聚乙烯变形的弹性阶段出现"热弹转变现象",试件温度较环境温度略有下降;塑性阶段由于外加塑性功的耗散效应,温度转而上升。通过Kelvin公式的计算验证了红外测温方法的可行性与准确性,说明红外热像仪与通用材料试验机的结合能有效地对高聚物的热力耦合行为进行分析。     

The dynamics of nacre self-assembly

We show how nacre and pearl construction in bivalve and gastropod molluscs can be understood in terms of successive processes of controlled self-assembly from the molecular- to the macro-scale. This dynamics involves the physics of the formation of both solid and liquid crystals and of membranes and fluids to produce a nanostructured hierarchically constructed biological composite of polysaccharides, proteins and mineral, whose mechanical properties far surpass those of its component parts.     

Nuclear Structure Studies With the Inelastic Neutron Scattering Reaction and Gamma-Ray Detection

The (n,n′γ) reaction has been used at the University of Kentucky accelerator facility to examine the detailed structure of a number of nuclei. The advantages of this method are reviewed, and recent developments are described. Examples of unique nuclear structure studies that have been carried out with this method are presented.     

有机/无机杂化室温固化热控涂层的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)与硅氧烷共水解缩聚反应制备得到粘结剂,然后与作为固化催化剂的3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)和作为光学颜料的ZnO粉末混合,制备了一系列有机-无机杂化热控涂层(TCCS)。所制备的热控涂层可以在室温下自然固化, 且具有较低的太阳吸收比α_S和较高的发射率ε_H。红外光谱(FT-IR)和凝胶色谱(GPC)分析结果表明,所制备的混合粘结剂含有大量的活性羟基,聚合度适中。热重分析(TGA)表明,所制备的热控涂层在200℃以下具有良好的热稳定性。通过增加涂层厚度可以降低α_S/ε_H值,通过提高TEOS含量,可以降低涂层在红外波段的光学吸收。这为获得具有低α_S/ε_H值的室温固化TCCS提供了有效途径。     

基于随机因子法的随机结构动力特性分析研究

将随机物理参数结构系统的质量矩阵和刚度矩阵均以随机因子的齐次形式表示,通过对QR变换法求解随机矩阵特征值过程的论述,证明了系统中各阶固有频率具有相同的随机因子,并导出了求解固有频率随机变量概率密度的公式;在此基础上,论述了系统正则振型矩阵中各元素亦具有相同的随机因子,并导出了求解正则振型随机因子概率密度的公式.通过算例及与Monte Carlo数值模拟结果的对比,验证了文中求解方法和所得结论的正确性.     

Thermoelastic properties of short-coated fiber composites: Effects of length and orientation distributions

The effective thermoelastic properties of composites reinforced with short-coated fibers whose orientations and aspect ratios are varied have been formulated. Under the assumption of thin coating, the stress field of the coated layer remains uniform across the thickness of the layer but otherwise possesses variation along other directions and can be found in terms of the stress field of the fiber and the direction cosines through the use of the interface jump condition between the coating and the fiber. The effective thermoelastic properties are then derived based on the Mori-Tanaka scheme and the modified Walpole method. Numerical examples including some parametric studies are also included.     

微波加热催化反应低温制备β-SiC粉体

以硅粉和酚醛树脂为原料, 硝酸镍为催化剂前驱体, 采用微波加热催化反应法, 在流通氩气气氛中1150℃/0.5 h反应后合成了β-SiC粉体。研究了反应温度、催化剂用量和保温时间等对合成β-SiC的影响。采用XRD、SEM和TEM对产物的物相组成及显微结构进行了表征。结果表明: 微波加热条件下, 无催化剂存在时, β-SiC的完全合成温度为1250℃; 而添加1.0wt%的Ni作催化剂时, 1150℃/0.5 h反应后即可合成纯相的β-SiC。所合成的试样中都存在着颗粒状和晶须状两种SiC, 加入催化剂后会使试样中β-SiC晶须的长径比变大。密度泛函理论(DFT)计算结果表明, Ni-Si合金纳米颗粒的形成使Si原子之间的键长拉长, 弱化了Si原子之间的结合强度, 进而促进了Si粉在低温下的碳化反应。