载流圆板的磁弹性随机振动

分析载流圆板在磁场中的磁弹性随机振动问题。根据薄板、薄壳体的磁弹性运动方程和连续体的随机振动理论,导出在磁场环境中圆板的磁弹性随机振动方程。对磁场中的载流圆板进行随机响应分析,得到圆板位移响应的自相关函数、功率谱密度函数及均值函数等数字特征。通过具体算例,对处于外加磁场中通入平稳随机电流的导电圆板,计算其位移响应的功率谱密度函数。     

大挠度四边固定矩形薄板的磁弹性混沌运动

针对大挠度四边固定矩形薄板,研究其在机械载荷、电磁场耦合作用下的混沌运动。在板壳与磁弹性力学理论的基础上,推导出薄板在横向稳恒磁场和机械载荷共同作用下的非线性磁弹性耦合振动方程。利用Melnikov函数法,求出该动力系统Smale马蹄变换意义下出现混沌运动的条件,并对该系统振动方程进行数值模拟。通过具体算例,得到系统的分岔图、位移波形图、相图以及庞加莱截面图。讨论机械载荷、电磁场参数对系统混沌运动的影响,由仿真结果可知,通过变化机械载荷、电磁场参数,可以控制系统的振动特性。     

热、力、磁耦合作用下大挠度矩形薄板的分岔与混沌特性

针对大挠度三边简支一边自由矩形薄板,研究其在热、力、磁耦合作用下的分岔与混沌运动特性。在板壳与磁弹性力学理论的基础上,导出薄板在耦合场共同作用下的非线性控制方程,利用伽辽金原理得到薄板的非线性热磁弹性耦合振动方程。由次谐轨道Melnikov函数法,求出该动力系统Smale马蹄变换意义下出现混沌运动的阈值条件,并对该系统振动方程进行数值模拟,得到系统随机械载荷、电磁场以及温度场的参数变化的分岔图及相应的位移波形图、相平面轨迹图及庞加莱截面图。由仿真结果可知,在热、力、磁耦合作用下的大挠度矩形薄板系统的振动方程具有明显的非线性,运动特性比较复杂,呈现出非常丰富的混沌与分岔现象。通过变化机械载荷、电磁场和温度场参数,可以控制系统的振动特性。     

简支圆板在磁场中的非线性随机振动

分析周边简支圆板在磁场中的非线性随机振动问题。根据板壳磁弹性基本理论及连续体的随机振动理论,得到在磁场环境中简支圆板的非线性随机振动方程;利用FPK方程法解出了圆板随机振动位移和速度响应的多个数字特征,并讨论参数变化对各数字特征的影响。     

横向磁场中矩形导电薄板的内共振特性分析

在给出薄板的电磁弹性运动基本方程及电磁力表达式的基础上,得到横向磁场作用下矩形薄板的磁弹性振动方程。针对一边固定三边简支的矩形薄板,通过位移模态展开并利用Galerkin法分离时间和空间变量,得到两自由度内共振非线性振动微分方程。采用多尺度法对模态方程组进行求解,得到了系统1∶3内共振情况下前两阶振动模态相互耦合的特征方程。通过算例,得到了关于系统内共振幅值的时程响应图和相图,分别讨论了无阻尼情况下系统初值、板厚以及有阻尼情况下磁场强度对内共振特性的影响,结果表明系统呈现明显的非线性内共振特征。     

横向磁场中载流薄板模态截断问题研究

根据板壳理论与磁弹性理论,在不考虑感应电场,仅考虑机械场与磁场的相互耦合作用情况下,在薄板非线性运动方程、物理方程、几何方程、洛仑兹力表达式及电动力学方程的基础上,建立在横向磁场和机械载荷共同作用下的大挠度载流矩形薄板的非线性运动方程.以三边简支一边自由矩形薄板为例,给出板的单模态运动方程和双模态运动方程.利用数学计算软件,采用四阶Ronger-Kuta数值方法,模拟非线性系统在单、双模态位移模式下的时程图、庞加莱截面图、相轨迹图.讨论电磁参数和外载荷参数对板在单、双模态位移模式下的非线性行为的影响及差异.结果表明,这些参数对薄板的运动有较大的影响,通过调整电磁参数可控制系统的混沌运动,以实现对系统运动特性的控制.     

三边简支载流薄板在交变磁场中的稳定性分析

针对三边简支、一边自由的载流矩形薄板,利用马丢方程解的稳定性,研究在交变磁场与机械载荷共同作用下的磁弹性稳定性问题.在导出载流薄板在电磁场与机械载荷共同作用下的磁弹性动力稳定方程的基础上,应用伽辽金原理将方程整理为马丢方程的标准形式.利用马丢方程系数的本征值关系,得出载流薄板磁弹性动力失稳临界状态的判别方程.通过具体算例,给出该矩形薄板在交变磁场中,动力失稳临界状态与相关参量之间的关系曲线及变化规律,并与均匀磁场中情形相比较.研究结果表明:变化电磁场的性质和大小,改变通电电流参数,均可改变电磁力的状态,从而达到控制载流薄板稳定性的目的.     

电动型振动机械在白噪声作用时的随机振动

本文推导了在电流及电压为白噪声频谱输入时,电动型振动机械的动圈架的位移、速度、加速度、电流的功率谱密度及均方值的公式。并提出了提高位移、速度、加速度的均方值及降低电流均方值的方法。文中给出了位移、速度、加速度、电流的功率谱密度及均方值的计算曲线图。文中公式和曲线图可以作为设计随机振动机械用。在振试验时,我们常常采用电动型振动台或者电动型激振器作为振动源。这种电动型振动台或者电动型激振器的结构简图如图5-1所示。当动圈中通以正弦波电流或者得正弦波电压时,动圈架就产生了正弦振动,这种电动型振动器的工作原理已知[1]文所述。现在如果在动圈中通以随机变量的电流或随机复量的电压时,就可以使得动圈架产生随机振动。     

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。     

磁场环境中几何非线性导电薄板的热弹性耦合振动

基于涡电流热效应引起的温度场初边值问题和非线性热磁弹性力学的基本方程,在计及面内磁体力的前提下,研究几何非线性导电薄板在横向时变磁场及面内恒定磁场共同作用下的热弹性耦合动力响应,并对导电薄板的涡电流、磁力、温度以及挠度随外加磁场的变化情况进行定量模拟.数值结果表明,在考虑面内磁体力和几何非线性效应的情况下,当横向磁场较小时,面内磁体力的作用可以忽略,但必须考虑涡电流的热效应,而当横向磁场增加到一定值时,面内磁体力对变形场造成的影响作用比涡电流热效应的大,此时必须同时考虑面内磁体力和涡电流热效应对多场耦合行为分析所带来的影响.     

SEISMIC RANDOM VIBRATION ANALYSIS OF STOCHASTIC STRUCTURES USING RANDOM FACTOR METHOD

Seismic random vibration analysis of stochastic truss structures is presented. A new method called random factor method is used for dynamic analysis of structures with uncertain parameters, due to variability in their material properties and geometry. Using the random factor method, the natural frequencies and modeshapes of a stochastic structure can be respectively described by the product of two parts, corresponding to the random factors of the structural parameters with uncertainty, and deterministic values of the natural frequencies and modeshapes obtained by conventional finite element analysis. The stochastic truss structure is subjected to stationary or non-stationary random earthquake excitation. Computational expressions for the mean and standard deviation of the mean square displacement and mean square stress are developed by means of the random variable's functional moment method and the algebra synthesis method. An antenna and a truss bridge are used as practical engineering examples to illustrate the application of the random factor method in the seismic response analysis of random structures under stationary or non-stationary random earthquake excitation.     

随机不确定分布参数下随机可靠度的超限概率模型研究

针对分布参数具有随机不确定性时可靠度也有随机性的问题,建立给定约束可靠度情况下新的失效概率度量指标,该指标可以反映随机可靠度小于约束可靠度的可能性,从而可以更客观地反映随机不确定性分布参数下结构失效的可能性.基于三点估计建立新度量指标的求解方法,给出方法的原理及实现步骤.与通用数字模拟方法相比,所建立的新指标求解的三点...     

多分辨随机振动控制算法

针对随机振动控制领域低频控制精度问题,指出多分辨控制是解决问题的关键,从理论上详细论证了随机振动控制的可分解性。然后提出了基于多抽样系统的多分辨控制方案,给出了一种具体实现算法。着重讨论了多分辨控制算法的结构,抽取和 内插的实现和多相优化,相应滤波器设计的参数确定原则,目标谱的分解方法等问题。在Dactron公司的双DSP振动台控制系统上实现了多分辨随机振动控制算法,与原单分辨率控制算法进行了试验对比研究。对比试验的结果充分证明了新算法的有效性和高效性。     

随机瞬态温度场分析

研究随机瞬态温度场响应的数字特征问题.考虑导热中物理参数和边界条件的随机性,并将随机参数用随机因子的形式表示.从结构温度场响应的近似表达式出发,利用求解随机变量函数数字特征的代数综合法,导出具有随机参数温度场响应的均值和方差的拟解析计算表达式.通过算例考察各参数的随机性对温度场响应随机性的影响.该方法具有只进行一次随机温度场分析便可以获得其响应数字特征,且可以考察任意参数的随机性对温度场响应的影响的优点.     

复杂结构的风激随机振动分析

将随机振动虚拟激励法引入风工程,用于求解大型复杂结构抖振响应。计算自动包含了激励之间的非完全相关性、振型之间耦合项的贡献,并且保持了高效、快捷的特点。特别适合于实际工程应用。以一座大型门式起重机的抖振响应为例,分析了风激励振动对操作平顺性的影响。     

LIFE PREDICTION APPROACH FOR RANDOM MULTIAXlAL FATIGUE

According to the concept of critical plane, a life prediction approach for random multiaxial fatigue is presented. First, the critical plane under the multiaxial random loading is determined based on the concept of the weight-averaged maximum shear strain direction. Then the shear and normal strain histories on the determined critical plane are calculated and taken as the subject of multiaxial load simplifying and multiaxial cycle counting. Furthermore, a multiaxial fatigue life prediction model including the parameters resulted from multiaxial cycle counting is presented and applied to calculating the fatigue damage generated from each cycle. Finally, the cumulative damage is added up using Miner‘s linear rule, and the fatigue prediction life is given. The experiments under multiaxial loading blocks are used for the verification of the proposed method. The prediction has a good correction with the experimental results.     

浓缩随机载荷谱试验研究

用运输机类型的随机谱载对中间有圆孔的LY12CZ试件进行裂纹形成和扩展试验，然后分别用两种浓缩谱进行试验研究。结果表明在裂纹的形成和扩展阶段对寿命起主要作用的参数影响是有明显差别的。特别是运输机谱中的地-空-地循环，在裂纹扩展的公式中对裂纹形成寿命的贡献估计不足。根据疲劳的材料常数对裂纹扩展的材料常数进行修正得到的计算结果与原谱的试验结果相当吻合。     

LIFE PREDICTION APPROACH FOR RANDOM MULTIAXIAL FATIGUE

According to the concept of critical plane, a life prediction approach for random multiaxial fatigue is presented. First, the critical plane under the multiaxial random loading is determined based on the concept of the weight-averaged maximum shear strain direction. Then the shear and normal strain histories on the determined critical plane are calculated and taken as the subject of multiaxial load simplifying and multiaxial cycle counting. Furthermore, a multiaxial fatigue life prediction model including the parameters resulted from multiaxial cycle counting is presented and applied to calculating the fatigue damage generated from each cycle. Finally, the cumulative damage is added up using Miner's linear rule, and the fatigue prediction life is given. The experiments under multiaxial loading blocks are used for the verification of the proposed method. The prediction has a good correction with the experimental results.     

一种随机多轴疲劳的寿命预测方法

叙述一种多轴随机载荷的疲劳寿命预测方法，该方法首先由多轴随机载荷的权值平均最大剪应变平面确定临界平面，然后以临界平面上剪应变和正应变历史为研究对象，进行多轴载荷压缩处理和多轴循环计数，得到剪应变和正应变的循环计数结果，最后给出多轴疲劳寿命估算模型，并用多轴程序载荷实验验证。     

随机载荷作用下的零件动态可靠性模型

运用顺序统计量和概率微分方程建立随机载荷作用下的零件动态可靠性模型,并研究零件可靠度和失效率随时间的变化规律。首先,分析随机载荷多次作用时零件的失效过程,从载荷作用的统计学意义出发,运用顺序统计量建立随机载荷多次作用时等效载荷的累积分布函数和概率密度函数。进一步,根据应力—强度干涉理论建立载荷多次作用下的零件可靠性模型。运用泊松随机过程描述载荷的作用过程,分别建立强度不退化和强度退化时的零件动态可靠性模型。研究表明,强度不退化或退化不明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低,失效率随时间逐渐减小;考虑强度退化或强度退化明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低且较为明显,失效率具有“浴盆”曲线的全部特征。