附连水质量对结构动力响应影响的摄动分析

从理论上讲，考虑附连水质量后系统的固有模态不再使运动方程解耦，此时水弹性结构相当于非比例阻尼系统。本文提出了一个摄动分析方法，从数学上对结构运动方程进行了较严格的求解，它把一个非比例阻尼问题转化成一系列比例阻尼问题迭加的形式，同时文中给出了结构在简谐荷载和任意荷载两种情况下的响应计算公式，并对所给方法的收敛性进行了研究，给出了相应的收敛条件。文末用所提出的方法对真实的海洋平台位移响应进行了分析，计算结果表明，本方法具有精度高、收敛速度快的特点。     

弱耦合算法的实现及其应用

介绍了一种求解流固耦合问题更有效的方式即弱耦合技术,将计算结构动力学(CSD)和计算流体动力学(CFD)联合起来。CSD通过计算结构位移用来指定流体域的固体边界范围,而CFD计算用来定义作用在CSD上的荷载。荷载和位移的传递分别采用守恒和非守恒插值方法,详细介绍了其插值的实现过程。这种流固耦合算法是一种对整个问题进行离散化后,采用迭代求解方法的处理复杂的流固耦合问题的数值模拟方法。最后通过对一轻柔膜结构和风荷载的流固耦合问题的求解,表明了这种方法通过耦合CFD和CSD程序,提供了一种便利的、有效的耦合问题求解方法。     

偶极子天线近场耦合效应分析

本文在电偶极子近似下,对电偶极子的辐射场公式进行了推导,在此基础上,建立了电偶极子近场耦合模型,并借助半波偶极子,对阵面中常见的两种构型,并头和并肩结构的近场耦合效应进行了分析。分析表明,由于偶极辐射的方向性,半波天线的边射性质,并头构型下的近场耦台效应要比并肩构型小近两个数量级。     

弱耦合失调结构模态分析的一种摄动方法

摄动法是对失调结构进行模态分析的一种有效方法,通常以协调结构为基础,将失调量作为小参数展开。作者认为,对于弱耦合失调结构,可以失调的独立子结构为基础,将耦合度作为小参数来进行展开。这种方法可对某些结构导出分析表达式,有助于显示模态局部化(mode locali-zation)现象的特征;若用于计算机数值计算则可明显地减少所需的内存和工作量。作者导出了以下结果:     

水锤诱发弱约束管道流固耦合振动频谱分析

本文在充分利用现有MOC法优点的基础上,提出一种与其十分相似的频谱分析法。该方法能解析分析水锤诱发作用下输流管道流固耦合振动的频谱特性,并能直接考虑色散和能量耗散对系统运动的影响。使用该方法能在任意激源和各种边界条件下得到管道频谱和色散曲线。文中以英国丹迪大学流体力学实验室的标准试验装置为例,说明了该方法的应用。     

考虑地基耦合效应的矩形中厚板的非线性静力分析

基于能量变分原理,考虑板的横向剪切和地基耦合效应,建立了双参数地基上弹性中厚板的非线性控制方程。应用伽辽金法对双参数地基上四边自由矩形中厚板的非线性弯曲问题进行了探讨。数值计算中考虑了系统各种参数变化对弯曲问题的影响。     

非平稳随机摄动分析中的久期项效应

在非平稳随机响应分析中，如果结构参数发生变异，由于久期项的存在而使通常的摄动法是否可用一直是有疑问的，该文研究得出结果结构的阻尼比不是极小（在0.01以上即可），则参数发生中等以下强度的变异时（变异系数在10%之内），一阶或二阶摄动法都可以较好近似精确解。并给出了使久期项起显著作用的参数变异情况。     

电磁脉冲对计算机机箱的耦合效应

利用时域有限差分法对电磁脉冲与计算机机箱的耦合效应进行研究。建立计算机机箱的物理模型,通过分析机箱内的电磁场随时间的变化曲线和耦合系数随频率的变化曲线,得到电磁脉冲对计算机机箱的耦合规律：电磁脉冲可以通过孔缝进入机箱内部,对机箱内元件的瞬间影响较大;机箱内的耦合能量是先增加后减小;元件的存在使得机箱的屏蔽效能降低,谐振频率下降。研究结果可用于计算机的电磁兼容设计和解决干扰防护问题。     

大跨柔性空间结构风压和耦合风效应分析

研究大跨柔性空间结构的表面风压和流固耦合风效应.引入流体运动控制方程和大涡模拟湍流模式,提出风与结构的流固耦合方程的迭代求解过程.提出张拉索膜结构的加载预应力态、稳定态和耦合态等三个受载状态概念和统一形式的动力方程表达.以某典型索穹顶结构为例,采用以风时程为荷载的动力响应时程方法、单向耦合算法和双向耦合算法,开展结构风效应的数值计算和比较.研究发现,动力响应时域方法和单向耦合算法的结构平均位移计算结果基本相同,但前者的结构风振系数较大.双向耦合算法的结构平均位移计算结果小于前两种方法,但风振系数在三种方法中最大.     

Spar平台主体垂荡-月池流体耦合动力学建模及耦合效应分析

考虑月池流体的耦合效应研究Spar平台主体垂荡运动特性。根据可变形控制体质量守恒定律及动量守恒定律建立月池内流体垂向运动方程;考虑顶张紧立管(TTRs)及张紧器刚度,建立平台主体垂荡与月池流体耦合运动模型。采用势流理论求解平台主体受到的波浪激励力,数值计算主体垂荡响应,分析月池底部挡板面积及耦合系数对主体垂荡的影响。结果表明,月池流体对主体垂荡有抑制作用,合理设计挡板面积可减小平台主体的垂荡运动。随着挡板开口面积的增加,主体垂荡RAO逐渐呈现两个峰,波浪周期接近月池流体垂向振动固有周期时也会激起主体较大的垂荡运动;平台主体与月池流体之间的耦合系数对主体垂荡运动影响显著。     

隧洞开挖过程中地应力耦合动态卸荷效应分析

通过理论计算和现场实测资料对比验证相结合的方法研究了圆形隧洞在开挖过程中开挖边界上径向、剪切地应力及二者耦合的动态卸荷效应.计算结果表明:隧洞在开挖过程中,径向应力卸荷时程曲线大于剪切应力卸荷时程曲线;在最大主应力方向,径向、剪切地应力耦合的卸荷应力时程曲线是二者之和,而在最小主应力方向,二者耦合的卸荷应力时程曲线则为二者之差;最后,通过与工程实例的结合,说明在最大主地应力方向,围岩水平径向振动是由于径向、剪切应力的耦合卸荷诱发的.     

一类弱非线性波浪数值模型及其适用性分析

研究了一类含弱非线性的改进型Boussinesq水波方程,在非交错网格下,利用有限差分法建立了混合四阶Adams-Bashforth-Moulton的预报校正格式的波浪数值模型。在数值模型中,关于空间一阶导数差分格式采用四阶精度、二阶导数差分格式采用二阶精度。针对波浪的一维、二维传播变形问题进行了数值计算,并通过与相关实验结果对比分析考察了该数值模型的适用性。     

计及变形耦合项的平面柔性梁动力学建模及频率分析

考虑了变形产生的几何非线性效应对作大范围运动的平面柔性梁的影响，在其纵向、横向的变形位移中均考虑了变形的二次耦合变量，从非线性应变-变形位移的原理出发，说明增加耦合变量后。使得剪应变近似为零，由此得出的变形模式更符合工程实际和简化需要。考虑两个方向的变形耦合后，采用有限元离散，通过Lagrange方程导出系统的动力学方程。最后对一作旋转运动的平面柔性梁进行仿真计算，并对其固有频率进行分析研究。将本文模型所得的结论。与一次耦合动力学模型、零次近似模型进行比较，说明了三种模型的差异。得到了作旋转运动的平面柔性梁的一些新特点。     

跨音速流中壁板流固耦合效应的形态演化分析

高速飞行器部件多采用轻质薄壁加筋结构,当飞行器长时间跨音速或低超音速飞行时,这种薄壁结构在非定常气动载荷的作用下会表现出强非线性的流固耦合特征,其中激波运动、边界层效应、流动分离等流场非线性与几何大变形等结构非线性相互耦合作用会使壁板产生失稳行为,引起结构疲劳或损毁。该文基于CFD/CSD耦合数值模拟技术,预测和判别壁板在跨音速气流中随马赫数变化过程中响应形态,发现在跨音速区内会出现明显的单模态颤振形式。随马赫数的增大,其形态演化次序为稳态收敛、第一模态极限环振荡、屈曲、稳态收敛、跨音速颤振、非共振型极限环振荡、共振型极限环振荡、高频周期振荡、高频非周期振荡、第一模态极限环振荡到稳态收敛的过程。当壁板厚度增加、来流密度减小,演化形态会发生变化。同时,当考虑非定常加速效应和粘性效应后,会出现一定的延迟和阻尼效应,对高频非周期振荡起到抑制作用,这对于降低结构的疲劳损伤有积极效果。     

基于同伦迭代算法的弱耦合梁的损伤识别

本文应用有限元方法将多跨连续梁结构简化为弱耦合的欧拉－伯努利梁模型,利用Newmark积分法直接积分法求出系统在外激励作用下的动态响应。在结构的损伤识别过程中以结构抗弯刚度的减少作为损伤识别参数进行损伤识别,通过最小二乘法来构造同伦方程。该方法的收敛不依赖于初始值的选择,并且可以对具有重频的多跨结构进行准确识别。讨论了模拟人工测量噪声对损伤识别结果的影响。数值模拟算例表明本方法能够快速有效地检测出弱耦合梁的局部损伤,并具有精度高,对测量噪声不敏感等特点。     

爆破地震效应及其控制措施分析

通过对爆破地震效应的产生、危害及其影响因素分析，给出了减小爆破地震效应的措施。     

复杂耦合系统的统计能量分析及其应用

文章综合导纳分析法、经典统计能量分析方法和经典功率流理论的各自优点，提出适合复杂耦合系统的统计能量分析方法，为研究实际机械结构之间的振动传递规律、复杂机械系统的声辐射特性提供理论依据，为实际工程结构的振动隔离、噪声治理提供理论指导。文章首次提出统计能量分析参数必须统一定义，将影响实际机械结构相互之间能量传递的若干要素各自分离，并引入相应的参数分别开展研究。利用理论研究的成果，发展后的统计能量分析首次应用于水下航行器振动和噪声特性分析，预报了水下航行器的振动传递规律和辐射噪声级。理论分析与实验测试结果符合较     

考虑多模态气动耦合效应桥梁颤振TMD控制参数分析

基于多模态耦合颤振理论,导出带有被动调质阻尼器(TMD)桥梁多模态耦合颤振系统运动方程。通过PK-F法求解系统颤振运动方程,并编制了多模态耦合颤振TMD控制和参数分析程序。以崖门斜拉桥为例,分析了TMD对桥梁颤振控制的有效性和气动导数、结构参数、TMD参数等对颤振控制效果的影响,并讨论了TMD对桥梁颤振控制的机理。     

外部流体作用下管道输送流固耦合效应偏移分析

采用数值方法分析管道结构-外部流体相互耦合效应对管道输送过程中管道自由端偏移的影响。这次调查中管道结构-流体耦合效应被充分考虑,流体域与结构域通过拉格朗日-欧拉公式化来表述。以垂直悬臂提升管道为研究对象,应用有限元软件ADINA对其外部流体-管道结构进行流固耦合特性研究。研究结果表明：（1）管道上端不论是采取固接还是铰接支撑,外部流场以不同速度冲击管道时,整个管道偏移变化不明显,在同一流速下对管道偏移变化较为显著的地方集中在管道自由端,最大偏移则出现在自由端顶点处;（2）管道上端无论是固结还是铰接,随着管外流体速度增加,X方向最大偏移的增量总是小于Y方向最大偏移的增量;而X方向的最小偏移变化量则大于Y方向相应偏移;（3）同一流速冲击下,固结时Y方向的最小偏移略大于铰接时Y方向的最小偏移,且两者在外部流速为 时出现极大值。     

钛酸铋铁电薄膜的改性及其复合薄膜的磁电耦合效应研究

对铋层状钙钛矿结构钛酸铋无铅铁电薄膜的制备、改性、失效行为,以及钛酸铋-铁酸钴多铁复合材料进行了研究。通过分析A位和B位离子的极化率和半径关系,设计了一系列复合掺杂钛酸铋基无铅铋层状钙钛矿铁电体系,并制备出了一系列性能优良的单掺杂和复合掺杂的钛酸铋基无铅铁电薄膜,结果表明A位La~(3 )、Nd~(3 )、Eu~(3 )掺杂,B位V~(5 )、Zr~(4 )、Mn~(4 )都可以明显提高薄膜的性能,特别是A位Nd~(3 )掺杂可以很好地提高剩余极化强度和抗疲劳性,B位Mn~(4 )掺杂可以降低矫顽场和漏电电流,有望突破无铅铁电薄膜的应用瓶颈;同时,研究了铁电薄膜及其在辐照条件下的疲劳、保持性能损失和印记失效等失效行为,提出了一个能合理解释印记失效的双界面层的理论模型;还利用化学溶液沉积法制备了不同复合结构(颗粒复合和层状复合)的Nd掺杂钛酸铋/铁酸钴多铁薄膜,并研究了不同复合结构中的磁电耦合效应,研究发现在铁电/铁磁多铁复合材料中,铁电/铁磁界面处两种不同材料之间的原子相互耦合对磁电耦合效应具有很大的贡献。