超弹性TiNi记忆合金螺旋弹簧的滞回性能实验研究

通过滞回性能实验研究了大尺寸Ti Ni形状记忆合金(Ti Ni SMA)螺旋弹簧用于结构振动控制的可行性。利用两种Ti Ni合金制作了大尺寸超弹性螺旋弹簧试件。对Ti Ni弹簧试件进行了单轴反复荷载作用下的力学实验,获得了其在不同加载条件下的恢复力-位移曲线。分析了不同循环加卸载次数、加载频率、位移幅值对两种Ti Ni弹簧的滞回环及等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比和残余位移4个力学参数的影响。研究结果表明,超弹性Ti Ni弹簧可提供较大的恢复力、位移以及稳定的复位性能,并具有一定的耗能能力,在工程结构自复位振动控制中具有较好的应用潜力较好。     

基于精确几何模型梁单元的螺旋弹簧刚度分析

以精确几何模型梁单元为基础,对圆截面螺旋弹簧刚度的非线性特性进行了分析。结合弹簧细长结构的变形特点,选取弹簧半径、弹簧高度、螺旋线极角和簧丝截面扭转角作为螺旋弹簧的描述变量;按照Bernoulli梁理论,通过形心曲线切矢量和簧丝截面扭转角建立截面坐标系;基于大转动梁的变形虚功率,获得螺旋弹簧曲率矢量,构建弹簧变形虚功率;应用柔体建模过程的滤除高频震荡分量方法修正弹簧系统动力学方程求得弹簧刚度,提高计算效率。数值算例表明,计算结果符合弹簧刚度的受力变形规律。同时与弹簧经典理论算法和传统有限元方法进行对比,验证了分析方法的正确性和合理性。     

复合材料螺旋弹簧刚度及其影响因素分析

该研究制备了一种与中空圆截面簧丝轴线成±45°铺层的新型复合材料圆柱螺旋压缩弹簧,并对该弹簧进行准静态压缩试验。将纤维复合材料平板的剪切模量等效替代各向同性材料弹簧刚度表达式中的剪切模量,从而理论导出该类复合材料弹簧的刚度表达式。针对该表达式分析影响弹簧刚度的各种因素及其影响程度。结果表明：弹簧的刚度系数随着纤维弹性模量、纤维体积分数、簧丝外直径的增加而急剧增加,随它们的下降而显著下降;基体弹性模量与复合材料泊松比对弹簧刚度的影响十分微小;簧丝内直径在一定范围内变化时对弹簧刚度的影响几乎可以不计,但却能显著降低弹簧质量,超出该范围后,弹簧刚度随内直径增加而急剧下降;刚度系数随弹簧有效圈数和弹簧圈平均直径的增加而剧烈下降,随着它们的下降而急剧增加。     

横置螺旋弹簧隔振器在冲击激励下的最大应力研究

本文研究横置螺旋弹簧隔振器简化模型在主工作方向上的有预载荷的不同初值,或幅值的上架或基础冲击激励下的最大应力及发生位置,并对隔振器弹簧进行了强度分析。     

形状记忆合金复合材料系统非线性动力学研究

研究了形状记忆合金复合材料系统的非线性动力学特性。基于Brinson的形状记忆合金本构关系和Dejonghe的内耗模型,提出了单自由度简化系统的模型建立方法。考虑材料系统刚度和阻尼的变化,在弱非线性和较强非线性两种情况下给出近似-解析解法。算例表明:形状记忆合金可以作为良好的耗能材料,用于结构的被动控制。     

接收换能器非线性理论研究

一、接收换能器非 线性理论研究 在一般的声学问题中,人们总是将换能器视为线性器件。即作用于换能器表面的声压和换能器两端的开路电压呈线性关系。但是在非线性声学中、由于参量阵的工作频率向低频方向的发展以及参量阵近场应用研究的展开,换能器的非线性效应也就比较明显了,它直接影响和干扰了实验测量结果。例如,在参量发射阵的近场实验中,由于水听器距发射换能器较近,因此,此时原频衰减很小,作用于水听器的原频声波很强,而参量发射阵作为一种“虚端射阵”当阵长较短时,水介质非线性形成的差频信号未能经过足够的累加,因为差频信号很弱,…     

GH4090合金圆柱螺旋弹簧应力松弛性能研究

以航空发动机用GH4090合金圆柱螺旋弹簧为研究对象,研究了不同温度下弹簧的静态和动态抗松弛性能。结果表明,静态抗松弛实验下,时效态GH4090合金弹簧在室温和300℃下无松弛、无蠕变;350和400℃下应力松弛率分别为1.08%和1.09%。动态抗松弛实验下,时效态GH4090合金弹簧在室温下无松弛,350℃下应力松弛率为3.23%;变形态GH4090合金弹簧在室温和350℃下应力松弛率分别为3.30%和16.85%。变形态和时效态GH4090合金弹簧的松弛率均随温度的升高而增大,且变形态松弛率变化尤为明显。     

螺旋弹簧的驻波效应对悬架隔振特性的影响

本文在线性假设的条件下，利用四端参数的分析方法，研究分析了悬架螺旋弹簧的驻波效应及其对悬架振动传递特性的影响，并利用研究结果对悬架振动实际实验中测量得到的结果进行了解释。最后，提出了抑制螺旋弹簧驻波效应的方法。     

层状复合材料矩形截面圆柱螺旋弹簧自由振动特性的研究

对层状复合材料矩形截面圆柱螺旋弹簧的自由振动特性进行了研究,方程中首次考虑了簧丝截面的翘曲变形对固有频率和振动模态的影响。在各向异性自然弯扭梁理论的基础上,导出了该弹簧在考虑翘曲效应时的运动微分方程,它们由14个一阶偏微分方程组成。弹簧的固有频率可以使用改进的Riccati传递矩阵法确定,单元传递矩阵则采用Scaling- Squaring方法以及Pad´e逼近表达式进行计算。计算结果表明：对于对称层压复合材料矩形截面的圆柱螺旋弹簧,翘曲变形对其固有频率有一定的影响,在自由振动分析中应该加以考虑。最后研究了各种设计参数对该弹簧固有频率的影响,并发现了一些与各向同性材料矩形截面圆柱螺旋弹簧不同的性质。     

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。     

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。     

斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲

基于最小位能原理,研究了斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲问题。利用圆柱面坐标系,使接触非线性问题简化成了纯几何非线性问题。对于上端周向自由,下端铰支的钻柱,用Rayleigh-Ritz法得到了有一定横向载荷作用时,确定螺旋屈曲临界载荷无量纲形式的非线性积分方程。应用符号运算软件Maple10,对具体的工程算例进行了求解。研究发现:该文的计算结果与已有的实验结果吻合,说明钻柱的螺旋屈曲问题是非线性问题,同时也证实了该文的非线性算法的有效性。该方法可用于求解斜直井内的钻柱屈曲问题。     

力激励下非线性碟形弹簧减振系统的性能研究

详细研究了考虑静力载荷影响的、具有弹性非线性和Coulomb磨擦阻尼非线性的碟簧元件的动力学特性。首先利用Fourier级数展开和平均法研究了非线性蝶簧系统的自由振动,讨论了影响自由振动的振幅和频率的各种因素,然后利用Fourier级数展开和谐波平衡法研究了力激励下非线性碟簧系统的强迫振动,通过详细的参数研究考虑了非线性碟簧元件的减振性能特性,最后采用修正的稳定性分析方法研究了稳态响应的稳定性。     

复合材料圆柱螺旋弹簧的制造与实验研究

对玻璃纤维复合材料圆柱螺旋弹簧的加工和弯曲力学性能进行了研究。通过大量探索性试验确定了复合材料弹簧的成型工艺流程,讨论了弹簧的加工工艺及结构参数对其弯曲回弹力、回复率及拉伸性能等的影响规律。研究结果表明,复合材料弹簧的弯曲力学性能与弹簧内径、纤维束的捻度、股数及直径等有直接关系,并受弯曲、回复时间的影响,可以根据需要设计弹簧的工艺和结构参数。      

铅芯橡胶支座的非线性动态分析力学参数试验研究

通过对不同结构构造的铅芯橡胶支座进行水平动态力学试验, 系统研究了铅芯橡胶支座动态力学性能与其结构构造及外加动载之间的关系。研究结果表明:铅芯橡胶支座动态力学性能(特征强度、水平方向耗能、初始刚度、屈服后刚度及硬化比)主要由其本身的几何构造及组成材料决定,且在往复加、卸载循环过程中具有较好的稳定性。对试验数据进行数学统计分析,建立了铅芯橡胶支座各水平动态力学参数与其几何构造及外加荷载特性之间的一系列回归关系式。从而为铅芯橡胶支座的设计提供参考依据,为应用铅芯橡胶支座的结构进行非线性动态分析时,确定其动力分析参数提供可供参考的计算方法。     

基于非线性气动力的失速颤振计算与试验研究

飞行器大攻角飞行过程中的动态失速会导致结构自激扭转或俯仰运动,造成非线性失速颤振现象,直接影响飞行器飞行安全与结构安全。该文对标准Leishman-Beddoes (L-B)非线性非定常气动力模型进行马赫数修正,使其适用于低速不可压情形的动态失速气动力计算,然后基于二元翼段气动弹性模型,采用Newmark时域推进方法进行工程失速颤振计算。依据计算结果设计并完成了二元翼段失速颤振风洞试验。试验结果表明,多数试验状态,基于L-B模型的失速颤振计算结果与试验结果均吻合较好。结果验证了修正的L-B模型可以用来进行低速大展弦比平直翼段翼型的失速颤振工程分析与极限环振荡评估,同时,失速颤振速度与极限环幅值受初始攻角的影响很大。