波动温度环境下形状记忆合金梁的参激振动控制

引入形状记忆合金多项式本构模型描述材料的热力学行为,导出形状记忆合金梁在横向周期力扰动下的非线性动力学控制方程,从而研究合金梁在波动变化温度场中的参数激励振动控制.数值分析表明,温度对形状记忆合金梁的弹性模量和振动特性影响很大,且利用最大Lyapunov指数法可以获得临界温度值,当温度在该临界温度值附近波动时可以实现形...     

基础简谐激励下匀速旋转运动电流变夹层梁的振动稳定性

摘 要：建立了基础激励和定轴转动联合作用时电流变夹层梁的运动微分方程,着重研究了基础简谐激励和匀速旋转运动作用时电流变夹层梁的振动稳定性。采用多尺度法获得了梁的一次近似解析解和参激振动失稳的条件。通过对电流变夹层梁在不同激励参数、控制电场和旋转角速度时的振动响应时间历程曲线和对应相图的数值分析,探讨了电场作用下电流变夹层梁的参激振动稳定性。仿真结果表明,在一定的条件下,可以通过控制作用于电流变夹层梁的电场强度来改变系统出现运动不稳定的临界激励幅值,提高结构的动力稳定性。     

热载荷作用下嵌入SMA丝复合材料梁的横向自由振动

基于形状记忆合金Brinson一维热力学本构方程,采用复合材料细观力学分析方法,建立了热载荷作用下嵌入SMA丝复合材料梁的一维热弹性本构关系。其次利用Euler-Bernoulli梁的轴线可伸长几何非线性理论和自由振动理论,建立了嵌入SMA丝复合材料梁在均匀升温场内自由振动的动力学控制方程,导出了热过屈曲构形附近嵌入SMA丝复合材料梁微幅横向自由振动的模型。最后通过打靶法求解了两端固定约束条件下嵌入形状记忆合金丝复合材料梁在加热过程中的振动响应,获得了梁的前四阶固有频率在不同SMA相对体积含量时随温度变化的特征关系曲线。数值结果表明,SMA丝相变过程中的回复应力和弹性模量变化对梁在过屈曲前后的各阶固有频率均有影响,是实现梁自振频率主动控制的一种有效方法。     

形状记忆合金梁的建模及混沌阈值计算

从形状记忆合金（SMA）的等应变拉压实验数据出发,利用van-der-pol环模型模拟了形状记忆合金在加载和卸载过程中的应力应变迟滞环特性。并根据弹性理论和Galerkin方法建立了形状记忆合金简支梁在受轴向激励时的振动模型。随后得出了自由振动系统的分岔特性。在利用待定固有频率法研究了模型的非线性参数对系统固有频率的影响后,根据待定固有频率法的计算结果和时间尺度变化提出了系统Melnikov函数的改进表达式,提高了计算形状记忆合金梁模型在参数激励下发生混沌的阈值的精度。数值模拟的结果证明了该途径的有效性。     

基于电子隧道效应的纳米梁非线性振动控制

以Euler-Bornoulli梁为振动模型,提出了基于电子隧道效应的纳米梁非线性振动控制方法。隧道效应电流具有高灵敏性、高精确性的特点,可用于检测纳米梁的振动信号。应用位移和速度电压反馈控制器,考虑时滞反馈影响,建立基于隧道效应的纳米梁时滞非线性振动控制方程,应用多尺度方法得到纳米梁主共振的幅频响应方程。研究了直流和交流激励电压、控制增益和时滞等参数与纳米梁振动非线性之间的关系,分析了减弱系统非线性、增强系统稳定性的影响因素。研究结果表明,通过选择合适的控制增益和时滞,适当减小直流和交流激励电压幅值可以降低振动的非线性,提高系统的稳定性。     

轴向运动形状记忆合金层合梁的参强联合共振EI北大核心CSCD

该研究探讨了轴向变速运动形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)层合梁在简谐激励下的参强联合共振问题。基于SMA的Falk多项式本构模型,结合Timoshenko梁理论推导了轴向运动SMA层合梁的非线性振动方程。利用伽辽金积分法对其进行时间变量和空间变量的离散,用多尺度法以及坐标变换的方法推导系统参强联合共振的幅频响应方程。通过算例分析,得到不同物理参数变化时的幅频响应曲线图和振幅-参数曲线图,分析了轴向速度、温度及强迫激励对系统参强联合共振特性的影响。结果表明,系统呈现典型的非线性振动特征和复杂的动力学行为。     

具有形状记忆合金弹簧支承的转子系统的动力稳定性研究

提出一个具有形状记忆合金（SMA）弹簧支承的旋转轴转子系统的自由振动分析模型。基于Euler-Bernoulli梁理论建立旋转轴的连续分布弹性振动方程, 并且考虑旋转轴材料内阻的影响。采用Brinson模型分析SMA螺旋弹簧的受限回复刚度特性。在振型假设的基础上利用虚功原理得到转子系统的特征方程。通过数值计算分析了SMA弹簧的激励温度和初始应变对转子系统的临界转速和失稳阈的影响规律。研究表明, 利用SMA弹簧的受限回复特性调节支承刚度可以提高转子系统的临界转速和失稳阈,从而增强转子系统的动力学稳定性。     

弹性支持的无限铁木辛柯梁对移动振动质量的响应

针对具有弹性基础的无限梁在移动的振动质量激励下的响应问题，采用考虑剪切变形和转动惯量的铁木辛柯梁理论建立梁的微分方程，并利用双重傅立叶变换求解，得到梁的运动方程。最后，通过一个数值计算的实例，分析了振动质量以及其移动的速度对梁的响应的影响。结果表明，振动质量本身对梁的响应的影响不可忽视。     

温度场中简谐激励斜梁的1/3次亚谐共振分析

以温度场中简谐激励斜梁的非线性振动方程为研究对象,应用多尺度法,求得非线性振动系统1/3次亚谐共振的一次近似解。对该解进行数值计算,分析温度、激励、几何尺寸等参数对1/3次亚谐共振幅频响应曲线的影响。随着初始温度和激励幅值的增加,1/3次亚谐共振的振幅和共振区增大。随着温度影响系数和长高比的增加,1/3 亚谐共振的振幅和共振区减小。     

形状记忆合金梁在简谐和白噪声联合激励下的混沌及安全盆侵蚀现象

本文利用van-der-pol环模型模拟了形状记忆合金在加载和卸载过程中的应力应变迟滞环特性,根据弹性理论和Galerkin方法建立了形状记忆合金简支梁在受轴向简谐激励和横向白噪声激励时的振动模型。根据随机系统的Melnikov过程方法,得到了系统发生随机混沌的阈值必要条件。用数值方法得到初值对系统安全性的影响,及激励参数对系统安全盆边界的侵蚀现象。观察结果发现,随机激励幅值的增大会增强安全盆的内部出现分形特性。     

SMA纤维混杂层合梁的振动分析

提出一类形状记忆合金(SMA)纤维混杂层合梁的数学模型。采用多胞模型、形状记忆合金一维本构关系分析方法,同时考虑铁木辛柯剪切和马氏体相变的影响。目的是为了更进一步了解层合梁的振动控制。SMA纤维用来作为驱动器,它能够改变弹性模量和回复力,以此改变梁的频率。分析了SMA纤维含量、铺设角度和横向剪切变形的影响。结果表明,通过激活形状记忆合金纤维及改变初始变形,对层合梁的自振频率有很强的控制和调节能力。     

具有非线性能量阱的弹性边界约束轴向载荷梁结构动力学行为研究

近年来,非线性能量阱作为一种高效的被动控制手段受到国内外学者广泛关注。本文采用Galerkin截断法(GTM)预报弹性边界约束轴向载荷梁结构动力学响应,研究非线性能量阱对梁结构振动行为影响规律。在Galerkin截断法中,选取具有线性边界条件轴向载荷Euler-Bernoulli梁模态函数作为权函数和试函数,之后利用Galerkin条件建立梁结构振动系统的残差方程,结合4阶龙格-库塔算法对上述残差方程进行求解。采用谐波平衡法对Galerkin截断法所得结果进行验证并研究了Galerkin截断法截断数对结果稳定性的影响。在此基础上,研究外部激励位置、非线性能量阱参数对该梁结构系统动力学响应、减振性能的影响规律。结果表明,外部激励位置与非线性能量阱参数对梁结构动力学响应影响显著。适当的非线性刚度、阻尼参数能够有效抑制梁结构端点处的振动响应幅值。     

考虑内阻尼的梁结构耦合点处近场耗散功率分析

以考虑结构内阻尼系数的Euler-Bernoulli梁为理论基础,建立了以任意角度耦合的简单三叉梁结构波动方程,根据耦合点处平衡条件和连续性条件得到了在分别给定弯曲波激励和纵向波激励情况下近场波的幅值,由于内阻尼系数的引入,近场项将消耗功率,根据振动波幅和振动功率之间的关系求得到耦合点处近场耗散功率系数,算例研究了内阻尼系数、耦合角度和激励频率对一种特定三叉梁近场耗散功率系数的影响,得到了一些至关重要的结论,对耦合梁结构振动设计有着重要的指导意义。     

含裂纹功能梯度材料梁结构的振动功率流特性分析

功能梯度材料(FGM)梁在工程中应用日益广泛,而梁中裂纹的存在改变了局部刚度等特性,使得功能梯度材料梁的振动和波传播特性发生改变。以含有张开型裂纹的功能梯度梁为对象分析其波传播和振动功率流特性。利用转动弹簧模型模拟裂纹,给出由裂纹引起的局部柔度表达式。建立无限长FGM欧拉梁结构的动力学方程,采用波动法结合梁的连续条件计算得到FGM欧拉梁的振动特性,对无缺陷梁和裂纹梁的输入功率流和传播功率流进行分析。讨论了材料梯度指数、激励频率、裂纹深度和裂纹位置等信息与输入功率流、传播功率流之间的关系,为基于振动功率流的裂纹FGM梁的损伤识别提供理论基础。     

平行导线间轴向运动导电梁主-内联合共振EI北大核心CSCD

研究轴向运动导电梁在平行导线产生的磁场环境中的主-内联合共振问题。基于电磁场基本理论和哈密顿原理,导出轴向运动梁在外激励和磁场共同作用下的非线性振动方程。针对一端夹支一端铰支的导电梁,采用多尺度法求解方程,得到非线性方程的近似解析解和幅频响应方程,并对稳态解的稳定性进行了分析。通过算例,得到系统前两阶幅值随频率调谐参数、外激励力、轴向速度、电流强度等参数的变化规律。结果表明:系统发生主-内联合共振时一阶和二阶响应都被激发,且存在不同的多解区域;一阶和二阶幅值的稳态解个数在几个多解区域同步变化,其个数取决于外激励力、运动速度和电流强度值。     

粘弹性支座RC梁在低速冲击下的弹性响应分析

基于Euler-Bernoulli梁理论,分析了具有粘弹性支座的钢筋混凝土梁在低速冲击作用下的弹性动力响应问题。根据准静态Hertz接触理论和梁的横向振动方程,建立了梁在弹性阶段的动力响应方程组,给出了梁动力函数和支座动力函数的计算方法。研究表明:粘弹性支座使梁的位移峰值减小,而且位移到达峰值的时间也有所延后,有利于提高梁结构的抗冲击能力。与刚性支承相比,粘弹性支座的附加惯性力降低了梁动力函数和支座动力函数值,并降低了梁的振动频率;梁动力函数和支座动力函数值随支座阻尼增大而减小,且支座阻尼加速了动力函数值衰减;除了采用粘弹性支座外,缩短冲击荷载的作用时间也可以减小结构的动力响应。     

电流变液用于旋转运动柔性梁振动控制的实验研究

建立了用于旋转运动电流变夹层梁振动响应测试的实验系统.对电流变夹层梁在不同电场强度与旋转速度下的振动响应特性进行了实验研究.实验结果显示,旋转运动电流变夹层梁在外加电场的作用下,能快速抑制梁的残余振动,缩短振动衰减时间.表明在外加电场的控制下,电流变材料能有效抑制旋转运动柔性梁的振动.     

加热弹性梁在热过屈曲构形附近的自由振动

基于轴向可伸长梁的几何非线性理论建立了弹性直梁在热过屈曲静态大变形附近自由振动的几何非线性模型。在小振幅振动假设下,简化得到热过屈曲梁线性振动的控制方程。采用打靶法分别获得了两端不可移简支(pinned-pinned)和两端固定(fixed-fixed)梁的前四阶固有频率与升温之间的特征关系曲线。数值结果表明,梁在未屈曲时,各阶频率都随升温而单调下降。在过屈曲后,两端不可移简支梁的前两阶频率随升温单调上升,三、四阶频率随升温而单调下降。但是,两端固定梁在过屈曲后的各阶频率都随升温而单调增加。因此,可以通过温度调控来实现对结构固有频率的调整。     

随机失谐周期压电Timoshenko梁的波动局部化研究

基于Timoshenko梁理论,考虑基梁和压电片的转动惯量和剪切效应,采用有限元法和传递矩阵法建立了振动波在表面周期性粘贴压电片的轴-弯耦合Timoshenko梁中的传播模型,并利用Lyapunov指数及局部化因子分析了几何尺寸和材料特性随机失谐对结构波动局部化的影响。数值分析表明,对于周期压电梁而言,不同基梁材料对结构的频带特性会有较明显影响;而基梁长度及压电材料参数的随机失谐对频带性质和波动局部化程度的影响则十分有限,通过调整结构模型参数仅能微调此梁的波动特性。分析结果对压电周期结构的优化设计和振动控制研究提供了理论参考。     

热声载荷下薄壁结构非线性振动响应分析及疲劳寿命预测

基于时域分析法研究了金属薄壁结构在热声载荷下的非线性振动响应特性,并采用四种应力寿命模型预测了薄板梁的热声疲劳寿命。以典型薄板梁为研究模型,首先研究了单一噪声激励下薄板梁的时域响应特性及热载荷对其响应特性的影响机理,并仿真分析了薄板梁在热声激励下的非线性响应特性。在此基础上,运用雨流法统计了薄板梁根部的应力响应,并基于Miner线性累积损伤理论采用Goodman、Morrow、Walker和修正Walker应力寿命模型预测了薄板梁在不同工况下的热声疲劳寿命。研究结果表明：薄板梁的热模态基频在其热声疲劳问题中起主导作用;薄板梁热屈曲后的非线性跳变响应将增大应力幅值,从而严重削弱结构的预期寿命;噪声载荷是影响屈曲前薄板梁热声疲劳寿命的主要因素,而热载荷是影响屈曲后热声疲劳寿命的主要因素。因此在薄壁结构抗热声疲劳设计中必须重点考虑热声载荷联合作用的影响。