杆、梁有限元模型的模态的振荡性质

杆、弦、梁等常见一维连续体的固有模态具有振荡性质。一维连续体进行离散后的固有模态是否仍具有振荡性质,表征着数值计算是否真实反映了原问题。业已通过化柔度矩阵为三对角矩阵的乘积的方法证明了：常见支承条件下的有限差分梁、杆以及采用集中质量矩阵的有限元杆、弦的模态具有振荡性质。在有限元计算中,Euler梁通常采用带转角变量的Hermite三次插值函数进行离散,目前尚未见到此种离散梁的模态是否具有振荡性质的论述。从连续杆、弦、梁的振荡性质出发,结合有限元解的特性,指出在集中质量矩阵的条件下,如果离散模型在结点集中力作用下,结点位移与解析解相等,则此离散模型的模态具有振荡性质;具体说来,杆、弦的有限元模型模态具有振荡性质,从最小余能原理构造的梁有限元模型模态具有振荡性质;对于Hermite三次插值函数的位移Euler梁单元,若截面参数在单元内取常数,模态也具有此性质;但是,若截面参数在单元内不为常数,模态未必具有振荡性质。     

外伸梁差分离散系统刚度矩阵的符号振荡性及其定性性质

本文首先建立了外伸梁的差分离散模型,导出了外伸梁离散系统的刚度矩阵。接着对两跨外伸梁证明了其刚度矩阵的符号振荡性,进而证明了三跨外伸梁刚度矩阵的符号振荡性。在此基础上阐明了外伸梁的频率和模态的基本振荡特性。     

基于叠加曲率模态改变率的梁结构损伤诊断

通过理论分析证明曲率模态差指标存在两个不足：一是对曲率模态节点处损伤不够敏感,二是不能有效反映损伤程度。对曲率模态差指标进行改进,提出叠加曲率模态改变率指标,理论上克服了原指标的不足。采用连续梁算例进行对比验证,结果表明新指标能够同时反映损伤位置和损伤程度,较曲率模态差指标更加优越。最后提出了基于新指标的单元损伤因子估算方法并验证了有效性。     

电流变液夹层梁的动力学分析

将电流变材料处理为粘弹性材料,采用了线性粘弹性理论,基于夹层梁动力学分析方法,利用广义Hamilton原理,推导了电流变层合梁的动力学方程。在此基础上,研究了具有简单的边界条件夹层梁的动力学特性,得出了在外加电场作用下,电流变层合梁模态频率和模态损耗因子都随着电场的增大而增大;电流变层合梁的低阶模态损耗因子变化趋势大于高阶模态损耗因子的变化趋势;在同样的电场(或电压)作用下,层合梁的低阶模态损耗因子大于高阶模态损耗因子。这些结论表明了电流变层合梁在外加电场作用下,对低频振动具有较好的振动抑振效果。     

任意边界梁的声辐射模态伴随系数测量

声辐射模态伴随系数的获取是基于声辐射模态理论进行ASAC控制中的重要环节。该文在声辐射模态理论及一维分布式压电传感器方程基础上，以Fourier级数展开的方法，给出了梁结构PVDF传感器形状与边界条件无关的设计方法。由此得到的传感器可以用于任意边界条件与任意速度分布，拓宽了其应用范围。并以简支梁、固定梁和悬臂梁为例，测量得到了各自的第一、二阶声辐射模态伴随系数。并对实验数据进行了分析比较。     

基于模态频率和有效模态质量的有限元模型修正

提出一种同时使用模态频率和有效模态质量作为目标量的残差进行结构动力学有限元模型修正的新方法。有效模态质量不但可以为结构动力学分析提供一种判断振动模态重要程度的方法,而且能够为有限元模型修正提供更多的信息量。介绍了基于灵敏度分析的模型修正实现过程以及有效模态质量的概念,推导了有效模态质量对设计参数的灵敏度,在此基础上采用仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。仿真结果显示所有修正参数都回到了设定的目标值,即使当模态频率和有效模态质量等特征量都存在5%的高斯白噪声时,修正后在修正频段内特征量的均方误差都小于4%。研究表明,基于模态频率和有效模态质量的结构动力学有限元模型修正是有效可行的。     

具任意脱层复合材料梁的模态分析

本文对具任意脱层的复合材料梁进行了模态分析。基于弹性理论建立了考虑剪切变形时复合材料脱层梁的基本方程式。对脱层梁进行了分区处理，方便地描述了脱层长度，脱层位置。利用边界条件，区间位移连续性条件和内力平衡条件建立了梁模态分析的特征方程式。通过实例计算，得出了不同脱层位置和不同脱层长度对脱层梁模态分析的影响。     

两端受套筒约束轴向运动梁的横向振动固有频率和模态函数

摘要 研究两端带有扭转弹簧且弹簧系数可任意变化的混杂边界下的轴向运动梁的横向振动。利用混杂边界条件推导任意弹簧系数的系统特征方程以及模态函数。运用数值方法计算系统的固有频率和模态函数。通过数值算例,讨论了弹簧系数对前四阶固有频率随轴向速度变化的影响,以及弹簧系数与系统复模态函数的关系。     

预应力梁横向振动分析的模态摄动方法

以预应力简支梁为例,分析了预应力在梁的横向振动过程中的变化,建立了预应力梁横向弯曲振动的微分方程。采用模态摄动法,进一步推导出预应力梁模态特性的近似分析方法,把复杂的变系数微分方程的求解转化为线性代数方程组的求解,从而有效地简化了计算过程。最后通过算例,讨论了预应力对梁的横向振动特性的影响。计算结果表明:当施加预应力的位置有较大的偏心距时,预应力对梁的自振特性有较大的影响。     

带阻尼吸振块梁的自由振动

本文对带阻尼吸振块梁的自由振动作了理论研究。首先根据吸振块与梁的相互作用原理建立了计算力学模型,用 Laplace 变换方法求得了任意安置 n 个不同吸振块简支梁的复频率和复模态。最后给出了计算实例并进行了讨论。     

简支梁裂纹位置识别的一种简单方法

由等效线弹簧来模拟裂纹引起的软化效应,基于铁摩辛柯梁理论得到含裂纹简支梁横向振动的频率计算式,由此获得识别裂纹位置的一种近似方法。文中利用梁的二维有限元模态分析数据进行裂纹位置的识别,结果表明该法在较宽的高跨比范围内,有好的效果;裂纹的深度对识别精度影响不大。     

H型亚微米梁的混频特性测量

本文简述了H型亚微米梁的工艺实现过程,从实验上详细研究H型梁的两种混频方式:向下混频和向上混频.考察的H型梁长度分别为8μm、10μm、12μm和15μm,小激励下谐振频率分别为13.30 MHz、8.77 MHz、6.12 MHz和3.65 MHz.通过在梁上施加两路不同频率的静电激励信号,调整两信号频率差值及和值在梁的本振频率附近变化,经过梁的自适应过程实现信号混频,最后由多普勒测振仪检测梁的混频特性.实验结果表明梁在向下混频时的振幅随两路信号频率的平移而改变,出现所谓的窗口效应;对于这两种混频方式,混频分量越接近梁的本征频率,梁的振幅越大,反之梁振幅下降越多;在输入信号功率均设置为14 dBm时,对比向上混频,向下混频使得梁的振幅更大,诸如12μm长的梁向下混频时梁振幅为4.082 nm,而向上混频时混频处振幅仅为1.826 nm.     

钢筋混凝土梁锈蚀损伤定位与识别

通过5根带集中质量钢筋混凝土简支梁的振动测试试验,分析了钢筋锈蚀对试验梁前四阶频率和振型的影响。并对比分析了钢筋锈蚀与横向裂缝两种不同损伤对试验梁抗弯刚度的影响。最后利用振型曲率法对试验梁的损伤位置进行了识别。结果表明:利用振型曲率法可以较为准确的判断到试验梁的损伤发生位置。     

类金刚石膜的性能及应用研究

研究了利用低能离子束技术，在单晶硅片等多种基体表面形成类金刚石薄膜（ＤＬＣ膜）的工艺，测试了其物理化学力学性能，在硅片，硅太阳电池和半导体等表面进行了形成类金刚石膜的应用研究。     

不同控制模式下拉伸试验速率的测试及方法比较

针对GB／T228．1-2010中方法A、方法B、附录F以及横梁控制4种不同拉伸速率控制模式,采用两组薄板在Z100拉伸试验机做不同控制模式的试验速率试验,并对4种方法进行分析比较。结果表明：对于大部分黑色金属材料来说,4种拉伸速率控制方法对力学性能结果的影响不明显,仅对部分应变速率敏感的材料结果才会有差异;实施方法A时虽然平均应变速率恒定,但实际应变速率超过误差限,偏离方法A;实施方法B时,建议在RP,ReH阶段采用与屈服阶段相同的速率控制模式,以避免试验失控。实施附录F时,Rp,ReH阶段参数m与弹性阶段的参数E不能等同,设置速率Ⅵ：不应与弹性阶段相同。     

电刷式纵扭型超声电机结构设计中的关键技术

详细阐述了在电刷式纵扭型超声电机设计中所遇到的三个关键技术：电机结构型式的选择、纵、扭模态频率一致性和压电陶瓷的安装位置的合理性。分别论证了这些技术的关键所在以及作者提出解决的办法。据此，设计和制造了一台纵扭型超声电机原型机，并获得了较为满意的整机性能。     

《用无偏估计方法计算简支梁的频响函数》

利用不相关信号的互功率谱多次平均趋于零的性质，推导出多输入多输出频响函数无偏估计算法，用MATLAB语言编制了该无偏估计算法的程序。使用动态信号测试系统进行了简支梁的多点激励和多点响应的振动测试，并利用MATLAB程序对实测信号进行了计算，得到了测试对象的以频响函数。利用有限元方法计算了测试对象的频响函数，对多输入多输出频响函数无偏估计算法进行了验证。     

碳纤维束铆钉锚固下CFRP布加固梁的力学性能

粘贴碳纤维布(CFRP)加固梁时,通常需对其进行锚固,避免发生因CFRP布过早剥离而无法充分利用其抗拉强度。但当梁施工空间较小,梁侧面形状不规则时,CFRP布锚固较困难,采用新型碳纤维束铆钉锚固的方式能够很好地解决这一弊端。本文通过对四组不同锚固方式下的CFRP布加固梁进行四点受弯承载力试验,对比分析加载过程中各梁的力学性能和破坏规律,研究表明碳纤维束铆钉锚固下CFRP布加固梁强度和刚度都有显著增强。进一步对碳纤维束铆钉锚固方法优化,得到最佳碳纤维束铆钉锚固深度约为80mm,最佳锚固间距约为200mm。