一类局域共振型声子晶体梁的带隙分析

针对局域共振带隙生成机理问题,给出一类由树脂基体、硫化橡胶套和铅套所构成的一维局域共振型声子晶体梁结构,并对其弯曲振动传输特性进行有限元分析,研究带隙起止频率的形成机理,给出相应的简化计算模型.结果表明:该声子晶体梁能够产生低频带隙;带隙的起始频率由局域振子的摆动模式决定,相邻振子间相位排列关系不具有明显的规律性;带隙...     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

薄壁杆结构弯扭耦合振动有限元分析

本文综合考虑梁的弯曲剪切变形和薄壁杆的约束扭转剪切变形，求得薄壁杆的弯曲振动和扭转振动为耦合振动，并导出了薄壁杆结构弯扭耦合振动有限元分析的单元刚度矩阵和单元质量矩阵，比较了三种理论有限元分析的数值解。结果表明，Timoshenko梁理论和薄壁梁理论是本文结果的特殊情况。     

新型声学超材料梁带隙特性分析

为了突破局域共振带隙带宽窄的瓶颈,并获得宽频低频带隙,本文将基于磁流变弹性体的局域共振单元应用于新型超材料梁的设计.本文采用谱元法对所设计的超材料梁进行建模计算,基于离散傅里叶变换理论和变分法构建了谱梁单元,基于力-位移关系法构建了磁流变弹性体局域共振谱单元.利用有限元法计算结果的收敛趋势检验了本文结果的正确性.通过频响曲线讨论分析了外加磁场强度、局域共振单元附加质量和单胞梁段的材料组成等因素对所设计超材料梁带隙特性的影响.研究发现,采用基于磁流变弹性体的局域共振单元设计超材料梁,可以使局域共振带隙宽度达到与Bragg带隙相当的水平,有效拓展局域共振带隙的宽度,提高该超材料梁的减隔振能力;增大磁流变弹性体局域共振单元附加质量,将减小超材料梁Bragg带隙的下界频率并拓展其带隙宽度;增加磁流变弹性体超材料梁单胞数是提高其Bragg带隙和局域共振带隙衰减能力的有效手段;单胞梁段材料构成差异越大,低频带隙越多,总带宽越大,衰减能力越强.     

结构振动的模糊可靠性分析

利用随机有限元理论建立结构振动的概率有限元计算公式系统，得出结构固有频率的均值及其方差；根据模糊集合理论的基本原理，在结构振动的可靠性分析中引入共振失效的模糊定义，指出共振准则具有模糊性．在此基础上。提出共振区模糊子集的隶属函数的确定原则，给出了具体的确定方法．根据模糊事件发生概率的定义,导出了结构振动的模糊可靠性的计算公式。考虑到结构具有多阶固有频率，在进行结构振动可靠性分析时,结构应为串联系统，从而解决了结构动态问题的模糊可靠性问题．通过结构振动模糊可靠度的计算实例，验证了该法的有效性和可行性，并指出常规可靠性计算由于不考虑共振区域的模糊性而使计算结果偏大．     

基于传递矩阵与有限元法对陶瓷电主轴转子动态特性的分析

目的求解170SD30-SY无内圈陶瓷电主轴转子的固有频率,分析转子动态特性．方法利用Prohl传递矩阵法、有限元法对陶瓷电主轴转子进行了固有频率的计算和仿真分析,并绘制位移与频率、刚度与频率曲线,对陶瓷电主轴转子动态特性进行分析．结果通过Prohl传递矩阵法求解的结果与有限元仿真结果对比,固有频率误差最大为12％,有限元分析得出转子前四阶振型,主轴前端振动范围及刚度与固有频率的变化趋势,从而便于研究预紧与振动之间的关系．结论通过计算与仿真验证,证实两种方法的可行性及有限元法便于求解分析,得出陶瓷电主轴的固有频率高于普通钢轴,增加刚度有利于固有频率的提高,为陶瓷电主轴转子的动态特性分析提供充分依据．     

框架-BRB结构考虑弯曲型变形的抗侧刚度及设计参数

由于目前框架-BRB结构设计方法是基于结构层间位移全部由楼层剪切型变形造成,忽视了结构弯曲型变形的影响.为了准确计算防屈曲支撑提供的层间抗侧刚度,在现有层间剪切模型分析方法基础上,讨论结构弯曲型变形对框架-BRB结构影响规律.提出考虑结构弯曲变形下的层间抗侧刚度计算公式,并通过有限元方法验证.提出了抗侧刚度变化系数,考虑结构在弯曲型变形下BRB的相关设计参数的计算,抗侧刚度变化系数可应用在等效线性化设计方法中.     

翘曲对非对称结构弯扭耦合振动的影响

采用薄壁梁理论将非对称变截面船体梁离散为n段均质有限梁，针对其自由振动为垂向弯曲、水平弯曲及扭转耦合振动的特点，应用迁移矩阵法推导出船体结构的固有频率和固有振型求解公式．把公式系统编制成计算机程序，并通过实船算例及开口薄壁直梁模型计算了其固有频率及固有振型，分析了翘曲变形对其固有特性的影响．计算结果表明：考虑翘曲刚度后，结构的固有频率比同尺寸不计翘曲时有所升高，尤其在扭转振型为主要振型时，频率升高得更多．     

静子叶片内环结构对机匣动力特性的影响

根据某型航空发动机高压压气机的实际结构进行有限元分析,着重地考虑内环结构的计算模型与常规无内环结构计算模型固有频率的差异。通过比较计算结果明显看出内环结构对机匣弯曲刚度具有明显的加强作用,振动模态对应的固有频率明显增高。由此可以断定以往在计算静子系统动力特性时忽略内环结构或是只考虑内环的等效质量是不合理的。采用本文提出的考虑叶片内环的计算模型才能获得正确的机匣动力特性。     

EA888型发动机缸体模态分析

为了避免共振并满足发动机缸体的强刚度要求,本文以EA888发动机缸体为研究对象,对发动机缸体进行模态分析。分别利用CATIA和有限元软件Hypermesh11.0建立了发动机缸体实体模型和有限元模型,然后进行网格划分及模态计算,最后利用LMS振动模态分析系统对缸体的模态进行实验分析,并与有限元计算模态结果进行对比。分析结果表明,两者所得固有频率吻合性较高,验证了有限元分析结果的正确性。该研究为缸体振动特性分析和结构优化奠定了基础。     

单层厂房空间工作中屋盖的变形性质

本文包括4项内容:①提出了同时考虑各种因素时厂房屋盖的静力和动力微分方程及其解法,并在此基础上以厂房的实测结果证明:在现有关于屋盖变形性质的各种假定中,以“剪切变压假定”最接近实际情况。②讨论了屋盖转动.屋盖横向局部变形、厂房变形的非线性性质等因素的影响响。③给出了厂房空间刚度参数α和质量刚度参数β的试验公式或经验值。④把厂房作为空间刚架和作为剪切梁计算的结果进行了比较。结果表明,二者计算工作量虽相差百倍,但计算结果却是十分接近的.     

杆梁板组合结构固有频率灵敏度分析解析法

通过将单元刚度矩阵和质量矩阵对设计变量求导 ,给出了结构固有频率灵敏度的解析方法 ,采用固有频率灵敏度计算程序和有限元计算程序混合编程方法 ,开发了杆梁板组合结构的固有频率灵敏度解析计算程序 .算例结果表明 ,该方法给出的灵敏度具有精度高 ,使用方便 ,实用性强等优点     

形状记忆合金对混凝土梁驱动效应的有限元分析

将常温下为马氏体状态的Ni-Ti形状记忆合金预拉伸到产生塑性变形后,再把其偏心埋置于钢筋混凝土梁中,利用SMA特殊的形状记忆效应,通过加热合金丝使其发生马氏体逆相变从而产生巨大的恢复力来驱动钢筋混凝土梁.本文运用通用有限元计算软件ANSYS进行了建模和分析,结果证明可以利用SMA对混凝土梁施加较大的预应力,提高梁的强度和刚度,从而实现变形的主动控制.     

轴-艇耦合系统自由振动特性建模与分析

为了探究水下航行器结构间的振动传递规律，本文基于能量变分原理，以梁-组合壳作为轴-艇耦合系统结构的简化，建立理论计算模型并对其自由振动特性进行分析。引入改进傅里叶级数构造梁结构及组合壳结构的位移函数，得到各自结构的动能和应变能；分别利用耦合弹簧组和边界弹簧组将结构之间的位移连续条件和边界约束条件转换为对应的耦合弹簧势能；对系统能量泛函进行变分求解，得到耦合系统的固有频率及模态振型。通过与有限元软件的对比，验证了本文计算模型的准确性，并对不同壳体边界条件下耦合系统固有频率变化规律进行计算分析。研究结果表明：耦合系统低频段存在解耦模式，振动模态可等效于刚体结构上的多跨梁弯曲振动；壳体边界约束增强会导致耦合系统大部分固有频率随之增大并最终趋于稳定，但不会对解耦模式的固有频率产生影响。     

铣削过程的计算机仿真及试验研究

在机械加工过程中,对机床主轴进行结构优化或者合理选择刀柄刀具可以改善机床主轴刀柄刀具系统的振动特性,从而提高加工质量和效率.针对机床主轴刀柄刀具系统的振动特性问题,提出了一种基于组合阶梯梁模型的计算方法.基于伯努利-欧拉梁模型,提出了悬臂梁状态下的变截面阶梯梁的固有频率和振型的计算方法;基于实际应用中的刀柄铣刀配合系统,将阶梯梁模型进一步改进为组合阶梯梁模型,提出了梁组合部分的等效弯曲刚度和密度的计算方法,并将该方法应用于刀柄装夹铣刀系统的振动特性分析中,通过有限元法和实验结果验证了该方法的有效性.结果表明：与铁木辛柯梁理论相比,本文算法在计算机床刀柄刀具系统等具有大长径比并且考虑模态阶次较低的情况下,计算误差小,计算效率提高1倍.

     

声波在流固耦合声子晶体中的传播特性

利用平面波展开方法计算了二维正方晶格钢/水声子晶体的能带结构.在(206.2~280.1)kHz频率范围内存在完全带隙, 沿着布里渊区(Brillouin)2个高对称方向ΓΧ、ΓΜ的方向带隙分别为(138.5~280.1)kHz和(206.2~287.1)kHz.利用有限元软件Abaqus计算了完美周期和含有缺陷态的声子晶体的传输谱曲线.对完美周期声子晶体, 在带隙频率范围内声波有较大衰减;而含有线缺陷的声子晶体的透射幅值在带隙频率范围内增大, 导波作用明显;在225.9kHz频率时声波在声子晶体中传播的压力场仿真进一步说明了波沿线缺陷传播形成波导结构.基于超声浸水透射技术, 实验测试了声波在声子晶体中传播的带隙及缺陷态特征.结果表明:测试结果与理论计算及有限元方法仿真的结果基本吻合.     

组合阶梯梁振动特性计算方法及应用

在机械加工过程中,对机床主轴进行结构优化或者合理选择刀柄刀具可以改善机床主轴刀柄刀具系统的振动特性,从而提高加工质量和效率.针对机床主轴刀柄刀具系统的振动特性问题,提出了一种基于组合阶梯梁模型的计算方法.基于伯努利-欧拉梁模型,提出了悬臂梁状态下的变截面阶梯梁的固有频率和振型的计算方法;基于实际应用中的刀柄铣刀配合系统,将阶梯梁模型进一步改进为组合阶梯梁模型,提出了梁组合部分的等效弯曲刚度和密度的计算方法,并将该方法应用于刀柄装夹铣刀系统的振动特性分析中,通过有限元法和实验结果验证了该方法的有效性.结果表明:与铁木辛柯梁理论相比,本文算法在计算机床刀柄刀具系统等具有大长径比并且考虑模态阶次较低的情况下,计算误差小,计算效率提高1倍.     

基于Ansys的往复式压缩机出口管道振动分析与改造

对往复式压缩机出口管道存在的振动故障进行了分析,基于振动特性方程,利用Ansys参数化编程建立了复原现场的有限元数值模型,在此基础上进行了有限元模态分析和谐响应分析,得到了管系的前20阶固有频率和各激振倍频下的振动位移值。同时提出了修改系统刚度的振动控制方案,经计算验证发现,改造后管道固有频率有所提高,能有效避开原共振频率,并对改造后可能出现的共振倍频进行了谐响应分析,发现改造后管道系统振动能量趋于均匀,管系振幅明显降低。     

基于有限元与小波变换的弹性地基梁损伤识别方法研究

采用转角模态的小波分析方法研究了带刚度下降损伤段的弹性地基梁损伤识别问题.利用有限元分析求解带刚度下降段的模态参数,建立了基于转角模态小波变换识别弹性地基梁损伤的方法.以两端简支弹性地基梁为例,分别给出了地基梁无损伤、梁单独损伤、梁和弹簧同时损伤且损伤位置不同的有限元模型,计算得到了结构的转角模态,并通过转角模态小波分析来识别弹性地基梁内刚度下降段的位置.从识别结果发现,存在随机噪声的情况下,运用了转角模态小波变换方法,仍能识别出地基梁的刚度变化截面.数值算例证实了该方法的有效性和稳健性,研究结果对实际工程中的结构损伤诊断提供参考.     

三维桁架—刚架有限元静力分析的前处理和后处理程序

作用为三维桁架一刚架有限元静力分析程序编制了微机用前处理和后处理程序，前处理程序可对有限元结点编号进行优化处理以减小总刚度矩阵带宽，并能绘出结构的受载及支承状态，后处理程序则根据有限元分析计算结果绘出结构的变形状态，程序用FORTRAN77语言编写。