周期颗粒阻尼复合板结构的带隙特性研究

首次将颗粒阻尼运用到局域共振型性周期结构中,推导和验证了周期颗粒阻尼复合结构带隙的计算公式。通过设计一种周期颗粒阻尼复合板结构并测试该结构的振动传输特性,探究周期颗粒阻尼复合结构带隙特性的结构影响因素及变化规律。结果显示:①周期颗粒阻尼复合板结构的传输特性中会出现一个振动剧烈衰减区,说明周期颗粒阻尼结构具有带隙特性;②周期配重的板结构带隙起始频率会随着质量的增大而先增大后减小,其中,当配重50 g时带隙起始频率最大;③相比较配重同等质量的结构,周期颗粒阻尼结构带隙均变宽,且最大衰减幅值均变大。④当颗粒阻尼器间距为0 cm、2 cm、4 cm、6 cm时,周期颗粒阻尼复合板结构带隙宽度分别为100 Hz、170 Hz、230 Hz、400 Hz,带隙宽度逐渐变大,且最大衰减幅值也逐渐变大。     

颗粒阻尼技术的研究综述

介绍了颗粒阻尼技术的基本概念,耗能机理,以及国内外的应用情况和研究概况;系统阐述了颗粒阻尼的理论分析、数值模拟以及试验研究的发展,指出了其优缺点,并简述了多自由度结构附加颗粒阻尼器的离散元模拟方法;重点介绍了颗粒阻尼技术应用于土木工程的实例以及相应的研究情况,指出其在应用中的诸多优点及使用潜力,同时也明确了目前研究中的难点和不足,并提出了建议。     

基于复解析带通滤波的自由衰减振动信号的频谱校正法

通过复解析带通滤波构造时域信号的解析信号,消除因时域实信号作FFT时由于时域截断产生的负频率成分能量泄露对正频率成分的干扰,从而提高自由衰减振动信号频谱校正精度。仿真分析及工程实测结果表明,当各个固有频率相隔较远时,校正精度很高。但在各阶固有频率靠得很近时不能直接使用这种方法。     

基于自由振动衰减信号包络线法辨识硬涂层复合结构的阻尼特性

硬涂层阻尼减振是一种新兴的振动被动控制方法,而测试出硬涂层复合结构的阻尼特性参数是阻尼减振研究的基础。由于硬涂层阻尼机理的复杂性,目前还没有通用而有效的方法辨识涂层复合结构的阻尼。本文主要研究基于自由振动衰减信号包络线法辨识硬涂层-薄板复合结构阻尼特性的方法。首先,用实验说明了锤击激励、半功率带宽法拾振对于测试薄板结构阻尼特性的局限性。接着,推导了自由振动衰减信号包络线法辨识阻尼特性的原理性公式,提出了具体的测试复合结构模态阻尼比的流程,并在此基础上,搭建了相应的振动测试实验系统。最后,以涂敷NiCrAlY的钛板为对象,对其涂层前后的阻尼特性进行了测试,测试结果表明,本文所提出的方法具有较好的可重复性,从而确保具有较高的测试精度。同时,还讨论拾振传感器的类型以及激振力幅等对薄板结构阻尼测试结果的影响。     

含裂纹悬臂梁的振动与疲劳耦合分析

基于Paris方程和同步分析方法考虑振动与疲劳裂纹扩展耦合之影响,提出一种含裂纹梁的振动疲劳寿命分析思路.振动分析过程中,利用线性弹簧等效裂纹段,复弹性模量引入阻尼损耗因子,得到考虑裂纹扩展、激励频率和阻尼等因素影响的动应力响应.结果表明:裂纹扩展、激励频率和阻尼等因素对疲劳寿命具有重要的影响.通过振动分析与疲劳裂纹扩展寿命估算同步进行,可进一步提高疲劳寿命估算精度.     

基于粉体力学模型的颗粒阻尼研究

利用颗粒阻尼粉体力学模型，建立激励水平与被激活颗粒间理论关系，并与颗粒阻尼DEM仿真结合，研究圆柱形颗粒阻尼器结构尺寸及不同方向激励（水平、竖直）对阻尼器耗能特性影响。研究发现，所建理论模型能较好预测颗粒阻尼进入工作状态所需振动水平；圆柱形颗粒阻尼器受轴向激励时，在填充相同数量颗粒前提下内径大的阻尼器中颗粒层全部进入液体及气体状态所需约化加速度更小，更易发挥阻尼效果；相同强度水平下，竖直激励使阻尼器能产生更好的阻尼效果。     

非阻塞性微颗粒阻尼柱阻尼特性的实验研究

摘要：针对三个非阻塞性微颗粒阻尼空心柱,分别采用铁粉、铅粉和砂粒作为填充颗粒,通过自由振动实验,研究颗粒填充率、质量比、空腔结构形式、颗粒材料类型等因素对构件阻尼特性的影响,探索构件的合理空腔结构形式。实验结果表明：颗粒填充率和质量比是柱阻尼的显著影响因素,设计颗粒阻尼柱时选取合适的质量比或填充率可以获得最大程度的阻尼增大效果。另外,多空腔结构形式、多空腔填充颗粒方案以及选用合理的颗粒材料类型均有助于柱阻尼的提高。不管采用金属颗粒还是非金属颗粒,颗粒质量比宜控制在0.3~0.5的范围。当颗粒用量不大时,选用铅粉、铁粉等金属颗粒比采用非金属颗粒能获得更大的结构阻尼。实验结果可为非阻塞性微颗粒阻尼柱的合理设计提供依据。
     

考虑裂纹表面摩擦阻尼的振动疲劳裂纹扩展分析

以含表面裂纹悬臂梁为研究对象,研究了裂纹面摩擦效应对裂纹疲劳扩展的影响。分析时,用双线性弹簧描述裂纹呼吸行为,用Galerkin方法把呼吸裂纹梁简化为单自由度系统,基于Coulomb摩擦模型和能量耗散理论推导了摩擦阻尼损耗因子,运用广义的Forman方程模拟疲劳裂纹扩展,通过振动分析与裂纹扩展计算同步进行的方法考虑振动与疲劳的耦合效应,探讨了摩擦阻尼对裂纹梁疲劳裂纹扩展寿命的影响。结论表明,摩擦阻尼损耗因子随裂纹扩展呈单调递增趋势,摩擦阻尼对振动疲劳裂纹扩展的影响不容忽视     

颗粒碰撞阻尼动力吸振器的设计及实验研究

将颗粒碰撞阻尼器和动力吸振器相结合,提出一种颗粒碰撞阻尼动力吸振器设计概念,该吸振器由一个装有碰撞颗粒材料的盒体和一个弹性元件组成,碰撞颗粒在盒体运动时发生碰撞而消耗能量。以一个五层的楼房框架模型为振动抑制对象,对其吸振性能进行了实验研究,并与相同质量的经典单质块动力吸振器的抑振效果进行比较。实验结果表明,所设计的颗粒碰撞阻尼动力吸振器扩展了经典的单质块动力吸振器的工作频率范围,对宽频带随机激励的振动响应具有良好的抑制效果,这种颗粒碰撞阻尼动力吸振器设计思想可以应用于高层建筑的地震和风振响应控制。     

约束阻尼结构的改进准则法拓扑减振动力学优化

旨在为减振设计提供理论基础,研究约束阻尼结构拓扑动力学优化。以阻尼材料用量、振动特征方程、模态频率为约束,以多模态损耗因子倒数的加权和最小为目标,建立了约束阻尼结构拓扑优化模型,引入MAC因子控制结构的振型跃阶。在引入质量阵惩罚因子基础上推导出优化目标灵敏度。考虑到优化目标函数的非凸性,采用常规准则法(OC)寻优可能会使拓扑变量出现负值或陷入局部优化,故引入数学规划移动渐近技术对OC法进行改进,从而将全体拓扑变量纳入改进算法的优化迭代全过程。编程实现了约束阻尼板改进OC法拓扑动力学优化并对改进法性能进行了仿真。结果显示,改进算法可得到更合理的约束阻尼层构形,可使结构取得更佳减振效果。研究表明,改进算法迭代稳定性更好、寻优效率更高、更具全域最优性。     

颗粒阻尼技术在制动鼓减振方面的应用研究

颗粒阻尼器具有不改变结构形状、附加质量小等特点,在其他被动阻尼常失效的恶劣环境下仍具有良好的减振效果。然而,传统的颗粒阻尼器设计通常依靠试验的方法。研究了颗粒阻尼技术在汽车制动鼓减振降噪领域的应用,基于离散元和有限元的耦合方法分析颗粒阻尼在汽车制动鼓上的应用,使颗粒阻尼减振器在旋转结构上的研究成为可能。结果表明:颗粒阻尼技术在汽车制动鼓减振降噪领域的应用是可行的,仿真结果与试验结果具有很好的一致性。     

A non-obstructive particle damping model of DEM

The non-obstructive particle damping technology has been used successfully in many fields for vibration reduction. However, it is difficult to predict the damping characteristics due to complex collisions in the dense particle flow. The discrete element method makes it possible to consider effects of granularity such as the particle size, number of particles and friction between two particles. The validity of this numerical method is examined by a comparison of the experimental results. The discrete element method simulation system is further examined with examples for its computational complexity and effectiveness for different density parameters. It is shown that the mass ratio and material density influence the damping performance.     

基于谱有限元的自由阻尼梁结构损耗因子分析

使用谱有限元分析了自由阻尼梁中扩散波类型及其损耗因子,通过对其特征波形的分析探讨了各个频率下每种波的激励条件,然后使用有限元对自由阻尼长梁做谐响应分析得到各个单元的应变能,根据应变能法计算得到该长梁分别在垂直和水平激励下的结构损耗因子,对结构损耗因子同激励起的波类型之间的关系进行了讨论,最后分析了边界反射对结构损耗因子的影响。研究表明：垂直激励主要激励起最高阶弯曲波或者某些低阶纵波,水平激励主要激励起最高阶纵波;边界反射对结构损耗因子的影响随着梁长增大以及激励点远离边界而变小;不同边界条件的结构损耗因子一般情况下比较接近,但在一些频率点处会存在一定的差异;自由阻尼梁的结构损耗因子主要由激励所能激励起的波类型所决定,在一定程度上受到边界反射影响。     

Nonlocal nonlinear bending and free vibration analysis of a rotating laminated nano cantilever beam

In this article, we present the nonlocal, nonlinear finite element formulations for the case of nonuniform rotating laminated nano cantilever beams using the Timoshenko beam theory. The surface stress effects are also taken into consideration. Nonlocal stress resultants are obtained by employing Eringen’s nonlocal differential model. Geometric nonlinearity is taken into account by using the Green Lagrange strain tensor. Numerical solutions of nonlinear bending and free vibration are presented. Parametric studies have been carried out to understand the effect of nonlocal parameter and surface stresses on bending and vibration behavior of cantilever beams. Also, the effects of angular velocity and hub radius on the vibration behavior of the cantilever beam are studied.     

基于模拟退火改进的神经网络算法在颗粒碰撞阻尼研究中的应用

振动问题的普遍存在,使得对振动的研究极为必要。振动分析中建立的系统阻尼的目标函数往往比较复杂,影响因素众多,很难用传统数学建模的方法建立模型,传统的神经网络分析和模拟也很难得到建模问题的全局最优解。为此,将传统的反向传播算法（BP算法）神经网络模型结合模拟退火算法及最佳保留原则,提出一种改进的神经网络模型,得出了颗粒粒度、颗粒填充率和系统阻尼之间的关系。     

基于MSPCA的缸盖振动信号特征增强方法研究

针对发动机缸盖振动信号信噪比低的问题,提出了基于多尺度主元分析的故障特征增强方法。将缸盖振动信号小波包分解后,利用主成分分析对所有子带系数进行坐标变换,信号重构后再进行小波包分解,计算新坐标系下各子带的能量作为发动机故障的特征向量。仿真信号验证了本文所提算法对微弱冲击信号的增强能力,与支持向量机结合用于发动机十一种故障的诊断实例表明,故障分类准确率可达到98.76%。     

Moving particle finite element method with global smoothness

We describe a new version of the moving particle finite element method (MPFEM) that provides solutions within a C⁰ finite element framework. The finite elements determine the weighting for the moving partition of unity. A concept of ‘General Shape Function’ is proposed which extends regular finite element shape functions to a larger domain. These are combined with Shepard functions to obtain a smooth approximation. The Moving Particle Finite Element Method combines desirable features of finite element and meshfree methods. The proposed approach, in fact, can be interpreted as a ‘moving partition of unity finite element method’ or ‘moving kernel finite element method’. This method possesses the robustness and efficiency of the C⁰ finite element method while providing at least C¹ continuity. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于压电分支阻尼技术的航空发动机叶片振动抑制方法研究

开展基于压电分支阻尼技术的叶片振动抑制方法研究。首先,对于叶片结构和压电陶瓷构成的机电耦合系统,研究其有限元动力学建模方法及模型减缩技术;其次,分析了经典的谐振分支电路以及含负电容的电感-电阻分支电路的原理和方法;最后,实际构建上述压电分支电路,重点研究了大电感和负电容的物理实现方法,并通过实验考察压电分支阻尼对某型航空发动机压气机叶片结构振动抑制的效果。实验结果表明:该建模及分析方法引入了压电陶瓷“等效电容”的概念,能够准确地预测叶片-压电陶瓷机电耦合系统的动力学特性,具备处理实际复杂叶片结构的能力;谐振分支电路在抑制叶片单阶模态振动方面效果显著,负电容的引入能够有效地增强压电分支阻尼效应。     

基于粒子阻尼的动力装置基座减振优化设计研究

以动力装置安装基座为研究对象,通过理论解释粒子阻尼的减振特性,借助有限元和离散元等仿真工具,确定粒子阻尼的初步设计方案,并通过振动特性及振动能量分析优化其布置位置,并对粒子的材质、粒径、填充率、表面摩擦因数、表面恢复系数等参数进行优化,确定最终的设计方案.设计仿真计算的模型验证试验台,通过减振特性测试,从粒子的材质、粒...