计算含裂纹圆截面梁振动的有限元法

通过计算圆形截面裂纹的应力强度因子,并对其积分,导出了含裂纹梁单元的元素刚度矩阵,提出了计算含裂纹圆截面梁振动的有限元法。算例表明,本文的结果与其他研究者的结果吻合良好。本文的方法为含裂纹转子的振动监测与诊断的研究提供了一个基础。     

含裂纹板的振动疲劳裂纹扩展耦合分析

为提高含裂纹板的振动疲劳分析精度,提出一种振动疲劳裂纹扩展耦合分析方法。首先,利用附加载荷等效代替裂纹作用,由力学平衡原理推导含裂纹板的振动方程,基于Rice与Levy应力关系式形成方程的裂纹项;然后,运用Paris方程模拟裂纹扩展,通过振动分析与裂纹扩展计算同步进行的方式考虑振动与裂纹扩展的耦合作用,讨论振动对含裂纹板裂纹扩展的影响。分析表明,结构固有频率与裂纹大小和板厚密切相关;阻尼大小和激振力变化对裂纹扩展速率的影响显著。     

激振频率对裂纹梁系统振动特性的影响

用ZK-4VIC型振动与控制实验台和ZK-1型电动式激振器分别对相同的Q235裂纹梁系统加载大小相同频率不同的简谐激振力(F=1.12N,w=17Hz、19Hz、21Hz、23Hz),对裂纹梁的振动疲劳过程进行模拟。记录实验过程中裂纹梁的振动幅值随时间变化的趋势,分析在不同激振频率的激振力作用下,疲劳裂纹对裂纹梁振动特性的影响。结果表明:加载简谐激振力的激振频率与固有频率的关系对裂纹梁系统的振幅变化影响显著;裂纹产生后,刚性系统受裂纹的影响大于柔性系统受裂纹的影响,寿命较短;刚性系统比柔性系统更容易从振动变化上发现裂纹故障的存在。     

基于极坐标圆的裂纹转子的振动分析

基于简单铰链裂纹模型,建立含初始弯曲裂纹转子的动力学模型,将裂纹、质量偏心、初始弯曲转化为外部激励,经量纲一化转换可应用于稳态、瞬态、非线性等不同运动状态下、不同系统参数情形下的裂纹转子的振动特性分析中.利用欧拉方程进行解析求解,对比分析无初始弯曲裂纹转子与含初始弯曲裂纹转子频率成分的差异,研究含初始弯曲裂纹转子的亚临界共振特性.定义一种适用于裂纹转子动力学分析的极坐标圆,可全面反映出振动响应幅值的变化关系;数值仿真计算得到不同参数下的极坐标圆,讨论刚度变化、质量偏心与质量偏心角、初始弯曲与初始弯曲角的影响,可为系统优化或抑制振动提供依据;相应的轴心轨迹与频谱分析验证极坐标圆的有效性和可行性.     

积分方程方法求解任意位置含集中质量圆板的振动特性

针对任意位置带有集中质量的圆形板结构的自由振动问题,运用特殊函数论和傅里叶级数理论,采用由第一类贝塞尔函数组成的平方可积空间上的完备正交函数系构造圆形板结构的静力学格林函数,将带有附加质量的圆形板结构的非轴对称自由振动问题转化为积分方程特征值问题,进而应用积分方程理论,将其转化为无穷阶矩阵的标准特征值问题,给出分析在任意位置带有集中质量的圆形板结构动态特性的积分方程方法.数值计算结果表明方法的正确性和有效性.     

振动压路机压实过程中的频率稳定性分析

通过对压路机振动频率波动现象及其产生的原因进行分析,得出了振动频率随振动负荷变化的基本规律;通过数学分析,从理论上推导出影响压路机振动频率稳定性的相关因素。通过对某国产全液压单钢轮压路机进行试验,验证了结论的正确性。提出了改善发动机性能、调整液压系统配置等提高振动压路机压实过程中频率稳定性的方法。     

基于振动能量流的含呼吸裂纹悬臂梁非线性振动特性研究

裂纹是重大悬臂梁结构中常见的一种损伤形式,尽早识别损伤裂纹对于提高安全性、避免事故发生等具有重要意义,但传统基于位移的振动分析方法对小裂纹并不敏感。为此,引入振动能量流分析方法,建立了含呼吸裂纹的悬臂梁振动能量流模型,重点仿真分析了裂纹深度和位置对系统瞬时耗散和输入能量的影响,揭示了微小裂纹产生的亚谐波和超谐波非线性振动现象。结果表明,论文所研方法比传统方法对小裂纹更敏感,从而为裂纹早期识别提供了一种新途径。     

弹性边界条件下圆板横向自由振动特性分析

采用谱几何法(spectro-geometric method,简称SGM)分析了弹性边界条件下圆板横向自由振动特性。首先,将圆板的振动位移容许函数描述为一种谱形式的改进三角级数,并采用沿边界均匀分布的约束弹簧来模拟弹性边界条件;然后,将未知级数展开系数看作广义变量,应用瑞利-里兹法从能量的角度推导弹性边界条件下圆板结构横向自由振动系统特征矩阵方程;最后,设计搭建了相关实验台架,对圆板结构横向自由振动模态参数进行测试。将文中方法计算结果与文献解、有限元计算结果和实验结果进行对比,验证了谱几何法求解圆板横向自由振动问题的正确性和计算精度。     

带有任意边缘裂纹的自由圆板流固耦合动力特性

提出一种基于Rayleigh-Ritz法,分析带有任意深度、任意角度边缘裂纹的自由圆板流固耦合动力特性的方法,其中,圆板被置于无限大障板中并与单面无限大水域相临。采用同时包含对称和反对称模态振型函数的位移基函数表达带有任意边缘裂纹圆板自由振动的位移;在水体无旋、无粘、不可压假设的基础上,根据Green函数法获得水体的附加质量密度,并基于Ritz过程获得裂纹圆板湿模态对应的固有频率和振型。在与ANSYS数值仿真结果进行对比并验证方法的有效性和精度后,分析水体对带有不同深度和不同角度边缘裂纹的自由圆板动力特性的影响。计算结果表明:水体引起的固有频率降低率整体上随模态阶数的增加而减小,而裂纹深度与角度对固有频率降低率的影响较小;裂纹的出现会增大干、湿振型的差别,某些高阶模态的干、湿振型差别较大。     

载流线圈中导电圆板的磁弹性固有振动

针对处于平行共轴三线圈和球形载流线圈产生磁场中的导电圆板,基于Kirchhoff薄板理论,给出磁场中圆板的磁弹性横向振动基本方程。根据电磁理论,导出线圈产生均匀磁场区域中圆板所受电磁力的表达式。通过位移函数的设定并应用伽辽金法,得到圆板的磁弹性轴对称振动微分方程及固有频率的表达式。通过算例,绘制了周边夹支和简支两种边界条件下圆板的磁弹性固有振动特性曲线图,分析了两种边界条件下固有频率、阻尼比、电磁力矩随线圈载流强度、线圈匝数和板厚等参数的变化规律。     

基于有限元法的电动振动台试验仿真研究

对电动振动台试验仿真技术进行探讨,包括电动振动台有限元模型的建立、边界条件的模拟、驱动力的模拟与施加、试验条件的仿真等.然后以某电动振动台为例,建立并修正能反映其本身动态特性的有限元模型,在此基础上采用有限元法对某试件的振动台试验进行仿真计算,并与试件真实振动台试验进行对比研究.结果表明,仿真计算结果对试件在共振峰频段的动态响应提供较好的预测,在高频非共振峰频段,仿真结果与试验结果有所差异,分析差异产生的可能原因.     

约束层阻尼板的有限元建模研究

粘弹性材料（VEM）的本构关系随频率和温度的变化而变化，对粘弹结构难以进行动特性分析及控制研究。基于Hamilton原理，给出了一种建立约束层阻尼（CLD）板动力学方程的新建模方法，建模时，考虑到VEM的纵向位移影响，并引入虚拟自由度，导出了标准二阶定常线性系统模型，从而避免因粘弹性材料导致的高阶非线性方程。采用GHM方法描述VEM的本构关系，它能直接与有限元法融合。算例分析了夹芯层为ZN—1型粘弹性材料的CLD悬臂板的动态特性，并与相关文献中的计算及试验结果进行比较，计算结果更加准确，表明新建模方法是准确的。     

基于有限元模型单一开裂纹转子的振动分析与无损估计

基于局部柔度理论和传递矩阵分析,给出一种简化的裂纹转子有限元模型。数值仿真研究了转子的长径比、裂纹位置以及裂纹深度对停机状态单一开裂纹转子的特征频率和振型的影响。提出一种借助裂纹转子前两阶特征频率和一阶振型对转子进行无损估计的新方法,仿真算例验证了该方法的有效性和可行性。     

基于区间B样条小波有限元的裂纹故障定量诊断

研究基于模型的结构裂纹故障诊断中的正反问题,即求解含裂纹参数结构的固有频率以及利用实测固有频率,定量识别裂纹参数。构造用于求解正问题的一维区间B样条小波裂纹单元,通过求解裂纹结构有限元模型,绘制以裂纹等效刚度与裂纹位置为变量的三阶频响函数解曲线,将实际测出的系统前三阶固有频率作为输入,根据曲线的交点定量预示出裂纹的位置和深度。实验研究表明,文中构造的区间B样条小波裂纹单元有效克服了传统有限元分析在求解裂纹奇异性问题时存在的效率低、精度差甚至难以收敛到正确解的缺陷,同时具有足够的辨识精度,为早期裂纹故障定量诊断提供新方法。     

基于有限元法的数控机床主轴部件动态分析

采用多点约束方法模拟数控机床主轴部件中的轴承弹性支撑,建立主轴部件的有限元模型,正确反映主轴部件的装配关系.在有限元模型的基础上,根据实验得到的模态参数,选用振型叠加法求得主轴部件的瞬态响应,得到位移响应云纹图和曲线图,为结构改进指出方向.文中通过对机床主轴部件进行瞬态响应分析,得到其动态特性,为进一步提高其精度和转速提供理论依据.     

用弹塑性有限元法对焊接接头裂尖场J积分的研究

采用平面应力弹塑性有限元法研究了中心裂纹板焊接接头裂尖场J积分参量及其应用的可行性,数值分析采用MARC软件的二维弹塑性分析模型,探讨了不同强度匹配（高,等,低匹配）的焊接接头试样在加载过程中裂尖场J积分的变化情况,计算结果表明,靠近焊接接头裂纹尖端的J积分回路明显的路径相关性,而远离裂尖的J积分回路表现出路径无关性,焊接接头强度匹配因子M对裂纹尖端的J积分值有很大的影响,对应于每一个载荷P／P0,J积分的值随M的增大而减小,特别是当P／P0＞1．0时这种情况更明显。     

积分方程法对含复杂孔形复合材料板孔边应力分布的研究

根据非均质各向异性弹性理论对含复杂孔形复合材料板进行孔边应力分析,解决复杂孔形的边界条件问题.建立基于准确的边界条件的边界积分方程,最终得到开口结构的应力分布,给出含六边形、矩形和机翼检修孔复合材料板的精确解析解,并用有限元方法进行对比计算.平面应力场借助保角映射的方法通过复变应力函数得到.