加筋圆柱壳的振动特性分析

以一种半解析法为基础 ,分别独立地建立圆柱壳和加强筋的线性方程组。考虑到圆柱壳和加强筋连接界面上的应力和位移的连续性 ,联立圆柱壳和加强筋的方程 ;从而得到全结构的方程组 ,并获得求解固有频率的特征方程和振型方程。此方法主要优点是 :结构的转动惯性、剪切变形等因素都得到了考虑 ,而且不限制结构的圆柱壳厚度和加强筋的高度。本文的方法很容易被推广到加筋的复合材料或加筋的压电材料层合壳等问题。     

基于改进傅里叶级数的矩形板薄板振动特性分析

基于改进傅里叶级数对任意边界条件下的矩形薄板振动特性进行分析,通过傅立叶正弦级数的引入,修正了边界条件上的不连续性;此外,通过改变横向位移约束弹簧刚度值k和旋转约束弹簧刚度值K来模拟任意边界下矩形薄板的振动情形,克服了以往只能求解某些特定简化边界条件下振动问题的缺陷。通过与文献及有限元软件计算结果的对比,验证了此方法的有效性;研究表明,矩形薄板不同边界条件下固有频率值差异较大,但均随长宽比增大而减小。     

厚薄板振动分析的通用矩形单元

本文将两种已有的厚薄板通用广义协调矩形单元，由静力分析推广到振动分析，求解了前几阶固有频率，数值算例表明：在一定的厚跨比范围内，无论对薄板还是中厚板，单元均有较高的精度。     

粘弹性地基上矩形薄板的振动

本文给出了粘弹性基础上矩形弹性薄板振动的理论与计算方法。讨论了求解Ｋｅｌｖｉｎ模型粘弹性基础上矩形薄板固的频率的方法,给出了几种常见矩形薄板的固有频率;还讨论了在外激励作用下的受迫振动的求解方法,作为算例,求解了粘弹性基础上地基上四边简支矩形薄板在简谐激励作用下受迫振劝稳态解。     

粘弹性地基上圆形薄板的振动

本文给出了粘弹性基础上圆形弹性薄板振动的基本理论与计算方法。讨论了求解Kelvin模型粘弹性基础上圆形薄板固有频率的方法,给出了长圆形薄板的固有频率和主振型的一般表达式;还讨论了在外激励作用下的受迫振动的求解方法。     

矩形薄板的横向振动

建立矩形薄板横向自由振动和强迫振动的微分方程并求痢其通解，给出了振型函数的表达式及常见支承条件下板的频率方程。     

加筋沥青路面APA试验及其非线性疲劳损伤分析

应用沥青路面分析仪(APA)对沥青路面结构模拟试件进行多种荷载下的往返轮载疲劳试验,对比研究土工布、玻璃纤维格栅对沥青路面疲劳性能的加筋效果.在此基础上,提出沥青混合料非线性疲劳损伤演化模型,应用基于疲劳损伤力学的非线性有限元方法模拟APA 试验过程,分析了试件应力、变形、疲劳寿命等,并与试验结果对比,论证了所提疲劳损伤演化模型的合理性,指出因加筋材料的桥联效应显著地改善了裂缝穿过筋材后路面的受力变形状况,有效地延长路面的疲劳寿命.同时,基于疲劳损伤分析,进一步验证了Paris 公式可用于描述路面结构的疲劳裂缝稳定发展过程,并获得了有关的参数.     

粘弹性薄板的热振动

首先从热粘弹性材料的各向同性本构方程出发,利用Laplace变换方法,引入薄板的“结构函数”与“热函数”,建立了薄板热振动的数学模型。然后,采用近代卷积双线性形式和传统笛卡儿双线性形式找到了相应的简化Gurtin型变分原理。最后,利用Ritz法和Laplace变换技术,考察热载对粘弹性薄板响应的影响。     

复合材料纵横加筋圆柱壳自由振动分析

使用能力法分析了两端简支复合材料纵横加筋圆柱壳的自由振动特性,从Love’s理论出发,分别计算壳体面板和纵横加筋结构的应变能和动能,在计算加筋结构应变能和动能时,将加筋结构的作用影响平均在整个壳体区域。然后代入Lagrange方程得到频率方程。通过比较,计算方法所得到的结果与文献比较吻合。采用平均法计算的结果比采用离散方法计算的结果偏小。还研究了壳体和加筋结构参数的变化对圆柱壳自由振动频率的影响。     

风电叶片双轴疲劳加载系统振动分析

多轴疲劳加载可使风电叶片各截面的试验载荷更等效实际所受疲劳载荷,缩短试验周期。针对风电叶片双轴疲劳加载系统,建立系统的动力学模型,列出动力学方程,再对振动体的运动轨迹仿真求解,得出运动轨迹图形。在此基础上,分析系统出现机电耦合的原因。利用试验装置验证,为多轴疲劳系统的应用提供理论依据及试验验证,也为后续的风电叶片疲劳加载试验打下基础。     

Interference fit effect on improving fatigue life of a holed single plate

This paper deals with the influence of interference fit coupling on the fatigue strength of holed plates made of a medium‐carbon forging steel (35 KB2), heat treated by quenching followed by tempering, up to a hardness of about 350 BH, obtaining a sorbitic microstructure. Tensile and impact tests showed an ultimate tensile strength of about 1100 MPa, a yield strength of about 1000 MPa, an elongation to failure of 15% and an impact toughness KV of 43 J at room temperature. Axial fatigue tests were performed on holed specimens with or without a pin, made of the same material, press fitted and still left into their central hole. The tension–tension fatigue tests have been performed with a stress ratio R = 0.1. The effect on fatigue strength was investigated both experimentally and numerically. Three different conditions were investigated by using open hole specimens, specimens with 0.6% of nominal specific interference and specimens with 2% of nominal specific interference. The experimental stress‐life (S–N) curves pointed out an increased fatigue life of the interference fit specimens, compared with the open hole ones. The numerical investigation was performed in order to analyse the stress field by applying an elastic plastic 2D simulation, with commercial finite element software. The stress history and distribution around the interference‐fitted hole indicate a significant reduction of the stress amplitude produced by the external loading (remote stress) because a residual and compressive stress field is generated by the pin insertion.     

Prediction on fatigue life of U‐notched PMMA plate

In this paper, fatigue life prediction of U‐notched polymethyl methacrylate (PMMA) plate is numerically investigated based on the combination of fatigue damage mechanism and fatigue crack propagation mechanism. First, strength and stiffness degeneration criterions during the fatigue process are established on the basis of nonlinear progressive damage evolution, and the fatigue crack initiation life is estimated. Second, fatigue crack propagation phase is analysed through virtual crack closure technique. The fatigue crack propagation life before totally fracture is also predicted. Finally, finite element models of PMMA plate weakened by lateral symmetric U‐notch are built up using ABAQUS, and the total fatigue life of notched plate is calculated by combining the crack initiation life with the crack propagation life. These results will play an important role for evaluating the fatigue life of U‐notched PMMA plate.     

L形加筋板结构的导纳功率流研究

Ｌ形加筋板结构的导纳功率流研究李天匀张维衡张小铭（华中理工大学船舶与海洋工程系武汉，４３００７４）摘要针对工程上常用的Ｌ形加筋板结构，利用导纳方法研究了在外载作用下的输入振动功率流和传递振动功率流，考虑了肋骨对板的力和弯矩的影响及粘弹性材料的影响；...     

结构振动疲劳研究综述

综述了工程结构振动疲劳问题.首先从工程中存在的结构振动疲劳现象出发,论述了开展结构振动疲劳研究的重大意义,并对结构振动疲劳的定义及特点进行了详细的阐述;而后从结构振动疲劳寿命分析和结构疲劳损伤的振动诊断两方面回顾了结构振动疲劳研究的国内外现状,同时介绍了有关结构振动疲劳耦合分析的研究进展;最后讨论了目前研究存在的一些问题及今后的研究方向．     

含裂纹平板的振动及裂纹扩展分析

针对含裂纹平板的振动与疲劳问题,研究含裂纹平板耦合动力学建模方法。首先在变形相似性原则下通过力学平衡原理推导出含裂纹项的平板振动方程,进而基于应力关系式形成裂纹项的表达式。在此基础上,利用Galerkin法将含裂纹板简化成单自由度振动系统,根据Berger经验方法产生方程的非线性项构建含裂纹板的非线性振动模型。最后通过算例探讨含裂纹板的动力学特性,协同Paris方程研究含裂纹平板动力学与裂纹扩展的耦合行为。研究结论表明,阻尼大小和激励力的变化对含裂纹板的振动特性及裂纹扩展规律具有显著影响。所提出的含裂纹平板耦合动力学建模方法,考虑了振动与裂纹扩展的耦合效应,为飞行器板结构抗振动疲劳设计提供理论依据。     

具有初始应力加劲板的非线性动力学特性

针对工程结构中常用的加劲板,研究了其在初始应力作用下的非线性振动特性。将母板与加劲肋分开考虑,其中母板按薄板理论考虑,加劲肋按Euler-Bernoulli梁理论考虑,根据母板与加劲肋的应力与应变关系建立系统的应变能表达式,同时结合系统的动能表达式,并利用Lagrange方程建立系统的非线性动力微分方程。运用椭圆函数求得加劲板单模态的非线性频率,采用同伦分析方法求解加劲板的3∶1内共振。通过参数分析,重点讨论初始应力变化对系统非线性动力特性的影响,并得出初始应力的存在对加劲板非线性动力特性的影响规律。     

热环境对基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响

采用理论与实际相结合的方式,研究了热环境对纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响。首先,建立了基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板在热环境中的解析模型,推导获得了固有频率、模态振型、振动响应及阻尼比的解析表达式,并给出了热环境下复合薄板振动特性的求解流程。然后,搭建了热环境下该类型复合薄板结构的振动测试系统,并以TC500碳纤维/树脂薄板为研究对象进行了实际测试。以相应的测试结果为例,研究发现,当温度从20℃上升到200℃时,复合薄板的模态振型基本不发生改变,固有频率降低幅度在2.3%~36.6%之间,振动响应幅值增大范围约为15.3%~58.4%,且阻尼性能也呈现增大的趋势,例如相对于常温下的阻尼结果,当温度上升到200℃时,其前6阶模态阻尼比的增大程度在13.9%~56.4%之间。另外,经过对比理论和测试获得的不同温度下的固有频率、模态振型、振动响应及阻尼结果可知,两者吻合较好,进而验证了解析分析方法及其结果的正确性。      

带集中质量智能加肋板振动的自适应模糊控制

带有附加集中质量的加肋板振动控制问题在许多工程中都有重要意义.文章通过基于相互作用的带有附加集中质量和智能加肋梁的正交各向异性单向连续板振动问题的仿真力学模型,对加肋梁采用了ER电流变智能复合材料夹层梁的结构形式,并通过对ER流体施加电场,改变加肋梁结构的刚度和阻尼,从而调整带有附加集中质量加肋连续板的动力响应特性,对这一类结构进行了智能主动控制问题的仿真实验.在仿真试验数据的基础上应用自适应神经-模糊推理控制的方法,分别对激振频率和附加集中质量安装点的位置发生变化时,对带有附加集中质量的这种智能结构的振动问题进行了智能控制方法的仿真研究.仿真结果表明,自适应神经-模糊推理控制的方法能有效地抑制该类结构的振动.     

方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙边框柱刚度研究

为研究大跨高比的对角槽钢加劲钢板墙结构,该文对3个1/3缩尺的钢板剪力墙试件进行了拟静力试验研究,包括一个拼接式钢板剪力墙和2个拼接式-对角槽钢加劲钢板剪力墙。试验结果表明钢板剪力墙有良好的耗能能力,对角加劲钢板墙滞回曲线饱满呈梭形。槽钢的两个翼缘与钢板连接,形成具有更大抗扭刚度闭口截面,在加载过程中避免了加劲肋的扭转而导致加劲效果降低。对角布置的槽钢加劲肋具有较大的抗弯刚度,在弹性阶段提高钢板的弹性屈曲荷载,限制钢板平面外变形;在弹塑性阶段能起到增大拉力带的作用,提高结构承载力。推导了框架柱的剪力、轴力和弯矩计算公式,结果表明对角槽钢加劲形式对边缘构件的附加轴力和剪力作用较大,因此在设计时应考虑加劲肋的支撑作用。     

A 'crack-like' notch analogue for a safe-life fretting fatigue design methodology

Various analogies have recently been proposed for comparing the stress fields induced in fretting fatigue contact situations, with those of a crack and a sharp or a rounded notch, resulting in a degree of uncertainty over which model is most appropriate in a given situation. However, a simple recent approach of Atzori–Lazzarin for infinite‐life fatigue design in the presence of a geometrical notch suggests a corresponding unified model also for fretting fatigue (called Crack‐Like Notch Analogue model) considering only two possible behaviours: either ‘crack‐like’ or ‘large blunt notch.’ In a general fretting fatigue situation, the former condition is treated with a single contact problem corresponding to a Crack Analogue model; the latter, with a simple peak stress condition (as in previous Notch Analogue models), simply stating that below the fatigue limit, infinite life is predicted for any size of contact. In the typical situation of constant normal load and in phase oscillating tangential and bulk loads, both limiting conditions can be readily stated. Not only is the model asymptotically correct if friction is infinitely high or the contact area is very small, but also remarkably accurate in realistic conditions, as shown by excellent agreement with Hertzian experimental results on Al and Ti alloys. The model is useful for preliminary design or planning of experiments reducing spurious dependences on an otherwise too large number of parameters. In fact, for not too large contact areas (‘crack‐like’ contact) no dependence at all on geometry is predicted, but only on three load factors (bulk stress, tangential load and average pressure) and size of the contact. Only in the ‘large blunt notch’ region occurring typically only at very large sizes of contact, does the size‐effect disappear, but the dependence is on all other factors including geometry.