T型耦合板结构振动特性研究

本文以T型耦合板为研究对象,在同时考虑面内振动和面外振动条件下采用改进傅立叶级数方法（Improved Fourier Series Method,IFSM）对其自由振动特性进行了计算分析。板结构的面内振动和面外振动位移函数表示为改进傅立叶级数形式,并引入正弦傅立叶级数以解决边界的不连续或跳跃现象。将位移函数的级数展开系数作为广义坐标,采用Rayleigh-Ritz方法对其进行求解。通过对不同边界条件及耦合连接情况下T型板自由振动特性进行计算,并将之与有限元法结果相比较,验证了本文方法的正确性和有效性,为耦合板结构的振动控制提供可靠的理论依据。     

偏心加筋板结构能量传递特性分析

基于薄板理论与欧拉梁理论,研究了弯曲波在偏心加筋板中的能量传递特性。通过充分考虑由于加筋偏心引起的面内纵波与剪切波,建立加筋处的耦合方程,然后采用波动法求解不同波型的能量传递系数,并与有限元仿真结果进行对比,验证了理论模型的准确性;在此基础上,研究了波形转换与能量传递系数在频域与入射角度上的特性,并分析了加筋偏心距、加筋高度-板厚比对传递系数的影响。结果表明,弯曲波向面内波的转换存在临界角,且在入射角接近临界角时弯曲波会大量转换为面内波,不可忽略偏心距的影响。     

连接界面不定性对于加筋板结构振动能量传递特性的影响分析

加筋板结构有着极为广泛的工程应用,准确预测振动能量(结构声)在加筋板中的传递特性是对于工程结构进行有效、合理声学设计的一个极为重要的环节。本文以板-筋-板组合系统为研究对象,将加强筋视为板件结构的中间连接件,通过仿真分析计算,研究了加筋板的参数不确定性对筋板组合系统的功率流传递特性影响。考虑到加强筋与所连接板件通常具有较大的动态特性差异,仿真模拟以中频混合分析法(Hybrid FE-SEA method)为主。研究表明:在长短波并存的中频域,加筋板中的结构声传递特性受加强筋刚度和边界条件变化的影响较大,而受其材料属性和连接自由度数量变化的影响较小。     

流场中填充吸声材料夹层板结构的声振耦合特性

采用等效流体模拟吸声材料,建立了外部流场作用下填充吸声材料夹层板结构的声振耦合模型,应用波动分析方法研究结构中声的透射特性,分析了入射声波入射角和方位角、流场流速和流向、夹层结构几何尺寸等参数对填充吸声材料夹层板结构声振耦合特性的影响。仿真计算表明吸声材料提高了双层板结构的隔声性能;隔声性能随着面板厚度和夹层厚度的增加而提高,随着入射角和方位角的增大而减小;在计算频段内(0~5000Hz),逆流入射时传声损失随着马赫数的增大而减小,顺流入射时却随着马赫数的增大而增大。     

基于谱几何法的耦合板结构固有振动特性分析

以耦合板结构为研究对象,建立结构振动特性分析模型,利用人工虚拟弹簧技术模拟结构边界条件及耦合效应,并通过调整弹簧刚度系数模拟任意边界条件及耦合条件。考虑板结构弯曲、面内振动及耦合边界处的耦合效应,采用谱几何法(Spectro-Geometric Method,SGM)对弯曲振动位移和面内振动位移函数进行描述,可以克服传统傅里叶级数在整个求解区域内周期展开时在边界上存在的不连续或者跳跃现象。应用Hamliton原理从能量的角度推导获得表征耦合板振动特性的离散动力学方程,求解得到耦合板结构的自由振动特性。通过不同数值算例,并与有限元法计算结果进行对比,验证了文中方法的正确性。     

非线性耦合振子间的靶能量传递研究:保守系统中的完全能量传递

研究了两自由度非线性耦合振子间的靶能量传递现象。第一部分基于非线性耦合振子内在保守系统的慢变动力学方程,推导出了该结构的保守系统中两振子间完全能量传递所需要的条件。经数值仿真验证,本部分所推导的方程可准确计算两振子间完全能量传递所需的初始能量,并适用于强非线性系统。     

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；...     

耦合板结构随机能量有限元分析

基于单频激励下导出的板的能量流分析方程,将其应用推广到板受随机激励的情形,提出了宽带随机激励下板的响应能量及功率流的计算公式。对考虑弯曲和纵波场耦合的板结构给出了计算能量有限元耦合矩阵的一般方法。用能量有限元法对受到两个不相关宽带白噪声激励力作用的L型板的能量响应和功率流进行了计算,结果反映了各波场的能量在空间上的分布和它们在各波场内的流动特性,其中弯曲波场的功率流显示出相向功率流发生汇集和改变流向的特点。对该耦合结构的响应用统计能量分析法进行了求解,其结果与能量有限元法计算结果间较好的一致性验证了随机激励下板的能量有限元分析应用的正确性。     

L型耦合板模型振动响应统计方差分析

为探究统计能量分析法的有效性,以L型耦合板结构为研究对象,建立功率流平衡方程,计算扰动情况下耦合板的振动平均响应,对系统的振动响应结果进行统计方差分析.结果表明:频率(模态重叠因子)的升高导致振动响应平均值的方差逐渐减小,其95％置信区间覆盖范围逐渐趋于零;对于振动响应的表达方式,低频段应使用平均值及95％置信区间的形...     

正交各向异性层合板壳耦合结构的能量传递特性EI北大核心CSCD

基于薄壳和层合板理论推导了正交各向异性层合板壳平衡微分方程,应用波动刚度矩阵方法求解正交各向异性层合板壳耦合子系统间的能量传递系数,结合模态密度给出耦合处的耦合损耗因子(coupling loss factor, CLF)。通过与已有研究对比环向开敞层合柱壳的频散曲线,验证理论推导的正确性;对层合板和柱壳的模态密度进行对比分析,在环频率以后,随着频率的增大两者趋于一致;分别入射弯曲波、剪切波和纵波,计算表明耦合结构的能量传递系数满足保守耦合系统的能量守恒,满足互易性,且能量总透射系数对铺设方式的敏感度较低;讨论了耦合角度和激励频率对CLF的影响,发现CLF的总和不受耦合角度影响,且随频率增大而逐渐衰减。     

基于能量传递的爆破塌落振动危害特性研究

为更准确地反映爆破塌落振动危害特性,从能量传递方面入手,利用HHT分析方法,得到爆破塌落振动在不同距离、不同方向上的振动危害特性。结果表明:爆破塌落振动频率较低,绝大部分为1～10Hz,其中垂向分量携带80%以上能量,径向振动能量随距离的增大而向低频集中,切向振动能量更集中在低频部分;垂向振动能量在频率上的分布随距离变化无明显变换规律可循,塌落振动最大瞬时输入能量不超过总能量的30%,通常为10%～20%,与振动幅值大小有一定的相关性,但不是一一对应。基于所得结果,可将塌落振动30%E作为最大瞬时输入能量来计算爆破塌落振动危害指标。     

人行激励下梁板结构与人体耦合作用研究

对于重要的梁板结构,应该考虑人行激励下的结构振动以及人体舒适度问题.根据单步落足曲线将人体等效为具有主体部分和耦合质量的时变动力模型,并建立了梁板结构与移动人体相耦合的动力平衡方程及其解析表达式.考虑行走速度和楼板长度等因素,按耦合分析方法对人体与结构的动力响应进行了研究和比较,结果表明人体的自振频率、行走步频和速度是影响结构动力响应和人体的舒适度的重要因素,在梁板结构设计时需要充分考虑上述因素从而有效降低结构振动强度.与等效静力法和不考虑人体耦合作用的动力方法相比,本文提出的动力耦合分析方法更加全面和准确.     

某直升机主减传动系统振动能量传递特性研究

基于超单元方法和节点有限元法建立考虑轴系柔性和机匣柔性的齿轮-转子-机匣耦合系统动力学模型,推导了各类齿轮副的啮合关系,以直升机主减速器为研究对象,通过振动响应试验验证了模型的有效性。从振动能量的角度研究耦合和不耦合柔性机匣两种情况下,齿轮副作为振动激励源时系统模型中产生的多级齿轮激励现象和作为传递结构时对振动能量的传递特性。研究结果表明:耦合机匣后,各级齿轮振动能量贡献占比的极值点数量减少,与目标点相邻的齿轮激励源在该节点处振动能量贡献占比整体上升,不相邻的齿轮激励源在该节点处能量贡献占比整体下降;齿轮啮合刚度和啮合阻尼比的增加会提高齿轮副对振动能量的传递能力,啮合误差的增加会降低其对振动能量的传递能力,而耦合柔性机匣会放大齿轮啮合特性对其振动能量传递能力的影响。     

基于分离系数矩阵差分法的输流管道轴向耦合响应特性研究

利用分离系数矩阵差分法配合隐式欧拉法,针对输流直管轴向振动流固耦合-四方程模型进行数值仿真计算,研究在水锤激励下,输流直管耦合轴向振动响应特性。分离系数矩阵差分法避开特征线法复杂的时间或空间插值,能根据波的传播方向选择适当的差分公式进行计算,简单可行且稳定性较好。将该数值模式的计算结果与前人的数值结果和经典水锤理论对比,吻合良好,表明其具有较高的适应性和准确性。对比分析了仅考虑泊松耦合时和同时考虑泊松与连接两种耦合时,流体流速、管内压强、轴向管道振动速度以及管壁应力四个特征参数的响应特性。结果表明,两种耦合作用对管道轴向振动特性的影响不容忽视,泊松耦合主要影响振动响应幅值,而连接耦合不仅会影响振动幅值,还会影响振动频率。     

基于波分析法的L型结构弯-扭耦合振动研究

利用波分析法研究了L型转角结构中弯曲波-扭转波的耦合传递规律。在前人研究基础上,提出了新的无量纲系数,将转角平衡方程无量纲化,推导出弯曲波和扭转波在半无限长L型转角处的透射及反射系数,并将该结果应用到有限长转角结构的弯扭耦合振动计算中。通过数值计算分析了弯曲波和扭转波入射条件下转角处结构声能量透射和反射关系,计算表明随着频率上升,总透射能量呈上升趋势,波形转换能量占总能量之比也随之上升。对一L型结构进行了振动测试,并将测试结果与数值计算进行比较,验证了无限结构的透射和反射系数可用于计算有限结构的耦合振动。该研究的结果对船舶声学设计具有指导作用。     

约束阻尼板结构模态实验及阻尼特性研究

约束阻尼结构可在较宽的频带范围内抑制结构的振动,已在机械和交通等领域广泛应用。本文采用多输入多输出（MIMO）的锤击法,对一种约束阻尼板进行模态实验,参数识别得到其固有频率、振型及模态阻尼。通过模态实验和有限元结果的相互对比,验证了模态测试结果的可靠性。在此基础上,对敷设粘弹性阻尼的悬臂板结构进行了阻尼特性的研究,讨论了材料参数和结构参数对模态阻尼的影响,为结构的减振降噪及优化设计提供依据。     

约束阻尼板结构模态实验及阻尼特性研究

约束阻尼结构可在较宽的频带范围内抑制结构的振动,已在机械和交通等领域广泛应用。本文采用多输入多输出（MIMO）的锤击法,对一种约束阻尼板进行模态实验,参数识别得到其固有频率、振型及模态阻尼。通过模态实验和有限元结果的相互对比,验证了模态测试结果的可靠性。在此基础上,对敷设粘弹性阻尼的悬臂板结构进行了阻尼特性的研究,讨论了材料参数和结构参数对模态阻尼的影响,为结构的减振降噪及优化设计提供依据。     

水耦合装药不耦合系数对爆破效果的影响研究

为了研究水耦合装药条件下不同不耦合系数对爆破效果的影响,采用透明均匀、直径250 mm、高200 mm的圆柱体PMMA材料作为试件,DDNP炸药用于施加爆破载荷,试验中炸药量固定为40 mg,同时使用水耦合装药结构,通过不同的孔径和装药直径来改变试验的不耦合系数,通过比较爆后试件内部裂纹数量及分布、粉碎区大小等情况来分...     

耦合板结构的非结构零阶能量有限元分析

基于薄板高频振动时三种波场的能量流控制方程,用三角形网格划分板结构,推导了非结构零阶能量有限元的计算格式。并运用该方法计算了L型耦合板和简化的汽车外壳,得到各波场在空间上的能量密度结果。将计算结果与统计能量法和能量有限元进行对比,验证了其正确性。计算结果表明,频率很高时面内波能量往往能达到弯曲波能量水平,高频振动仿真时有必要同时考虑三种波场。     

板结构-声场耦合分析的FE-LSPIM/FE法

为提高板结构-声场耦合分析的计算精度,将有限元-最小二乘点插值法(Finite Element-Least Square Point Interpolation Method,FE-LSPIM)推广到板结构-声场耦合问题的结构域分析中,提出了板结构-声场耦合问题分析的FE-LSPIM/FEM(Finite Element-Least Square Point Interpolation Method/Finite Element Method),推导了FELSPIM/FEM分析板结构-声场耦合问题的计算公式。此方法在结构域中应用四边形单元形函数和最小二乘点插值法进行局部逼近,继承了有限元法的单元兼容性和最小二乘插值法的二次多项式完备性,提高了结构域的计算精度;在流体域中应用标准有限元模型进行分析。以一六面体声场-结构耦合模型为研究对象进行分析,结果表明,与板结构-声场耦合问题分析的FEM/FEM和光滑有限元/有限元(Smoothed Finite Element Method/Finite Element Method,SFEM/FEM)相比,FE-LSPIM/FEM在分析板结构-声场耦合问题时具有更高的精度。