考虑抗弯刚度影响的斜拉索面内非线性自由振动分析

研究了考虑抗弯刚度影响的斜拉索面内非线性自由振动，根据小垂度斜拉索的受力特性，求解出了反映抗弯刚度影响的斜拉索静态曲线方程，同时推导了它在平面内发生非线性自由振动的运动微分方程，针对斜拉索发生单模态振动的情况，将上述方程转化为一个带平方项的Duffing方程，并运用KBM法给出了反映该平方项影响的近似解析解；最后，结合具体工程实例分析了斜拉索的有关动力特性。     

随机横桥向激励下斜拉索面内耦合振动特性研究

研究了横桥向零均值高斯白噪声随机激励下斜拉索面内耦合振动特性.基于牛顿运动定律及Galerkin模态截断原理,考虑拉索的垂度、大位移引起的几何非线性及初始静平衡特性,推导了拉索空间三维非线性随机振动平衡微分方程,采用等价随机线性化法推出了14维拉索面内、面外横向振动状态向量一阶均方微分方程组,利用Runge-Kutta数值积分法求解该方程组的均方根响应特性.研究表明,当拉索承受面外横向激励超过一定值时,由于耦合振动项的耦合作用,拉索面内横向振动也将被激起,发生面内耦合振动所需的临界激励均方值随着拉索阻尼比的增大而增大,在此运动状态下,即使激励为平稳荷载,拉索振动也将呈现非平稳特性.最后,采用Lyaponov指数判断系统在耦合振动过程中的稳定性特性,分析了阻尼比对稳定性的影响.     

覆冰斜拉索驰振稳定性的理论研究

覆冰斜拉索可能会发生驰振振动并影响到斜拉桥的安全。在进行风洞试验对6种覆冰拉索模型测力的基础上,推导了覆冰拉索1阶模态驰振的运动微分方程,并采用龙格-库塔法进行求解,得到了拉索的驰振响应规律。以海南洋浦大桥为工程背景,研究了中跨最长拉索M18的驰振临界风速,研究了覆冰长度、拉索阻尼比等对驰振临界风速的影响。结果表明,在新月形、扇形和D形覆冰条件下,中跨最长拉索M18的驰振临界风速在10-15m/s范围内,远小于基本风速,存在发生驰振可能性;随着阻尼比的增加、覆冰长度的变短以及拉索长度的变短,驰振临界风速增加。     

被动电磁阻尼器对斜拉索振动控制研究

斜拉索的有效减振技术,对斜拉桥的安全运营至关重要,开展了基于电磁阻尼器的拉索减振新技术研究。首先测试一种旋转式电磁阻尼器的电、力学性能,然后建立了电磁阻尼器-模型斜拉索减振试验平台,研究了阻尼器的安装高度及直线-旋转运动传动比对拉索减振效果的影响。试验结果表明,电磁阻尼器对试验拉索的前五阶面内振动模态均可以取得较好的控制效果,而且安装位置越高、传动比越大,控制效果越好。分析表明,优越的减振效果主要归功于电磁阻尼器减振系统兼具的黏滞阻尼与负刚度现象。     

斜拉索受轴向激励引起的面内参数振动分析

考虑拉索垂直及几何非线性的影响，导出了拉索在轴向激励作用下的非线性振动方程，用谐波平衡法得出了产生参数共振的最小激励幅值，共振时瞬态和稳态的振幅值及拉索内力的变化特性，论述了结构阻尼对参数振动的影响，并对典型斜拉索进行了数值求解，研究结果表明，参数振动的响应特性与Irvine参数，频率匹配，激励幅值，倾斜角度等有关，索内力在瞬态现稳态有较大的变化，索的瞬态内力不容忽视。     

端部激励下空间倾斜拉索非线性振动特性研究

为探讨空间倾斜拉索承受塔锚固端或梁锚固端谐波位移激励下的非线性振动特性,基于牛顿运动定律及拉索索力的状态变化,综合考虑拉索振动松弛与非松弛特性,推导了斜拉索承受端部任意方向位移激励下的三维空间非线性振动方程,并采用Runge-Kutta分段时程积分法求解该方程。研究表明：在三维空间坐标系下,拉索振动呈现面、内外耦合振动特性,且耦合振动幅值与拉索面、内外固有频率及激励频率大小有关;在面内位移激励下,增大激励幅值,拉索振动呈现面外自激振动特性;增大拉索初始垂度及激励幅值,拉索振动呈现松弛与非松弛状态交替变化过程。     

索端激励对斜拉索风雨致振动性能的影响

实际斜拉索的振动可能是风-雨致振动和参数振动的组合, 索端激励对斜拉索风-雨致振动性能有一定影响。将索端激励转化为作用在斜拉索上的弹性力和惯性力, 建立了斜拉索风-雨致振动和参数振动的组合分析模型, 在讨论了参数振动模型和斜拉索风-雨致振动的特性后, 探讨了索端激励对风-雨致振动振幅、水路运动以及达到最大振幅所需时间的影响。结果表明:在一定的频率范围内, 索端激励的存在会改变斜拉索风-雨致振动幅值和水路运动幅值随时间变化的特性, 并能促进斜拉索风-雨致振动的发生。     

基于非线性振动的斜拉索参数识别无模型方法

基于非线性振动理论提出了斜拉索参数识别的无模型方法.该方法以由奇异摄动法所获得的斜拉索自振频率解析表达式为依据,根据斜拉索频率测试结果和计算值之差构建目标函数,将斜拉索索力、索长等关键参数作为待识别参数,采用最优化方法实现参数识别.通过试验验证了方法的有效性并和有模型方法的识别结果进行了对比.研究表明,所提出的方法可以显著提高斜拉索动力响应分析结果的准确性;无模型方法和有模型方法精度相当.而无模型方法在求解效率、方法的易用性等方面更具优越性,更便于实际工程应用.     

用改进平均法求解自由衰减振动

为了提高平均法求解非线性振动的精度,必须考虑阻尼对振动周期影响,提出可将待解微分方程的圆频率与派生方程圆频率的差异函数表示为阻尼系数的多项式．通常只需取方程中一阶导数项的系数作为差异函数,就可在较大范围内提高平均法解的精度．利用改进平均法具体求解了线性阻尼衰减振动和杜芬型衰减振动,并与精确解或数值解进行了比较,证明改进平均法确实是有效的．     

螺旋线参数对斜拉索风雨振抑振效果的试验研究

螺旋线是常用的抑制斜拉索风雨振的措施。为了研究优化的螺旋线参数,通过风洞试验的方法,针对直径分别为90 mm、110 mm、155 mm、160 mm的斜拉索模型,分别缠绕0.7 mm~3.0 mm直径的单螺旋线或双螺旋线,考察了螺旋线直径、缠绕方式、缠绕的间距等参数对不同直径斜拉索风雨振的抑振效果,发现在斜拉索直径不变的情况下,对于同一螺旋线间距,螺旋线直径越大抑振效果越明显;对于同一螺旋线直径,螺旋线间距越小抑振效果越明显;对于同一螺旋线直径和相同的缠绕方式,斜拉索直径越大,抑振需要的螺旋线间距越小。针对不同直径的斜拉索,为了达到抑振效果,提供了所需要的螺旋线参数组合,为实际工程设计提供了参考。在实际工程中,需要针对斜拉索直径、表面真实状态以及斜拉索生产和安装等各种因素综合考虑各参数组合。     

宽带水声参量阵指向性设计与实验验证

利用宽带水声参量阵可产生高指向性宽带低频声束,推导了宽带水声参量阵生成低频声束的自解调理论模型,对其换能器指向性进行了分析与设计,并研制出了宽带水声参量阵样机。测试结果表明：该样机产成的2 kHz声束的-3 dB指向性锐角约为2.6°,具有很好的指向性,且旁瓣抑制效果好,能够产生无旁瓣的高指向性低频声束。这为解决浅海水声通信的多途干扰、远程水声保密通信等问题提供了一条新思路。     

平面二包环面蜗杆参数化精准建模研究

平面二包环面蜗杆具有许多优点,实体建模有助于其设计与分析.通过分析齿轮啮合原理,推导出平面二包环面蜗杆齿面方程及平面方程.利用微增量原理,求出蜗杆的交线方程.利用VB,Matlab和Solidworks软件结合所推导公式进行联合编程开发,建立了平面二包环面蜗杆的实体参数化建模系统.同时推导误差解析法计算公式,对软件建模实例进行误差分析,结果证明该建模方法是有效、可行的.该方法使得平面二包环面蜗杆复杂的建模过程简单化,提高了设计效率,有利于平面二包环面蜗杆的推广使用.     

边界阻尼力对复合材料层合板主参激共振的影响

结合经典层合板理论与von Kármán理论并利用Galerkin截断,获得受面内激励具边界阻尼力的四边铰支正交对称铺设矩形层合薄板的动力学控制方程。基于多尺度法,形成了确定性激励下系统主参激共振的近似解析形式,结果表明:系统平凡响应不稳定区间带宽只与线性阻尼及激励幅值有关,而边界阻尼力的大幅增加可有效减小主参激共振时非平凡响应的幅值及共振频率范围。随后,将确定性激励扩展为窄带随机激励,结合所得Foker-Planck-Kolmogorov方程并采用有限差分法,数值分析了系统稳态响应在平凡与非平凡解支间的随机跳跃现象,结果表明:微小的边界阻尼力增量,将导致系统的稳态响应从非平凡解支跳向平凡解支。     

倾斜切趾光纤光栅的理论与实验研究

针对飞秒激光刻写均匀光纤布拉格光栅的反射主峰存在较高旁瓣,容易对主峰形成串扰的问题,开展基于倾斜切趾光纤光栅的理论与实验研究。根据飞秒激光诱导产生的折射率特点,修正耦合模模型中的交流耦合系数,并利用有限元仿真的形式,验证了倾斜切趾法的切趾类型为高斯型。之后对影响切趾效果的关键参数进行实验研究,结果表明：实验结果与仿真计算基本一致;初始横向位移为5~10 μm,且不对称偏移量小于±2 μm时,边模抑制比可提高到15 dB。研究成果为提高光纤光栅边模抑制比提供了重要理论支撑与实践指导,对于推动光纤光栅制备工艺技术发展具有重要意义。     

参外联合激励下一类混沌系统的动力学机理

旨在揭示频域两尺度耦合导致的快慢效应及其产生的机理.以一类典型的混沌系统为例,引入参外联合激励,当两激励频率远小于系统固有频率时,会产生诸如簇发振荡等特殊行为.考虑了两激励频率满足严格共振和非严格共振两种情形下系统的动力学特性.基于两种情形下的广义自治系统随慢变量变化的分岔分析,得到了两种情形下不同的簇发振荡及其分岔机...     

A parametric study on the fractal finite element method for two‐dimensional crack problems

The Fractal Finite Element Method for calculating 2D stress intensity factors is modified by making the similarity ratio in the construction of the fractal mesh a variable. A parametric study is then carried out to examine the effects of the similarity ratio, the number of transformation terms, reduced integration and the initial crack opening angle on the quality of the numerical solutions. It is concluded that a large similarity ratio should be used to create the fractal mesh, and that reduced integration and a small initial crack opening angle may be used without producing significant errors in the solutions. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种新型光学传感器的理论和实验研究

当多孔硅处于有机物蒸汽环境时,由于自身的多孔结构和巨大的比表面积,有机物蒸汽分子将迅速地吸附到多孔硅的表面,并在多孔硅的孔内发生毛细冷凝作用,这将引起多孔硅层有效折射率的变化,从而导致多孔硅微腔反射谱透射峰峰位的变化.本文主要利用Bruggeman介电常数近似理论与光子晶体传输矩阵的方法,建立了多孔硅微腔的理论传感模型.使用光学实验装置对多孔硅微腔进行了传感实验,证明多孔硅微腔可以实现对有机物蒸汽分子种类的检测,且分辨率较高,响应时间和恢复时间短,可重复性好.     

弱耦合超晶格中的高频自维持振荡

研究了掺杂弱耦合ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ超晶格在直流偏压作用下的电场畴及自维持振荡,分析了通过加光照,变温、加横向磁场等方法使稳定场畴向动态场畴转换并产生自维持振荡的机制备指出有效漂移速度Ｖ（Ｂ,Ｆ）曲线线形对纵向输动行为的重要影响。在ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ窄势垒超晶格中得到了室温下千兆赫微波振荡。     

晃动液体单摆模型动力学参数的频域辨识

本文研究晃动液体动力学参数的频域辨识法,详细推导了晃动液体的等效单摆模型,研制了贮箱模型、悬挂装置和高灵敏度测力计。通过测量贮箱位移和激振力,求得其位移对激振力的频率特性数据。首先用误差校正法辨识传递函数系数,然后用数学规划法确定模型的动力学参数。同时,通过测量晃动液体的扰动力矩,直接推算单摆模型的悬挂点位置。辨识出的单摆模型动力学参数值与按位势理论计算的数值接近。研究结果表明本文采用的频域辨识法有效。