压电智能结构冲击荷载谱的反演方法

基于对智能层合板结构的模态分析，提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法。介绍了压电模态传感器的实现原理，并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式。采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程，构造了通过结构的模态响应直接反求荷载列阵的迭代算法。该方法迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度高，适用于任意形状和边界条件的复杂智能结构。实例表明了该方法的可行性。     

Hilbert变换在压电智能结构冲击定位中的应用

利用Hilbert变换在计算原时间序列瞬态属性方面的特性，把冲击应力波的时域信号变为连续的瞬态时序信号，易于提取与冲击定位相关的特征信息训练人工神经网络．实现冲击位置的自动识别。实验表明，以应力波信号的起始时间、峰值以及到达峰值的时间为特征向量具有较高的冲击定位精度，该方法可用于结构低速、小能量冲击的实时健康监测。     

压电层合智能结构冲击损伤自诊断方法的研究

针对压电层合板智能结构,建立了压电阻抗的计算模型,从理论上分析了压电阻抗与结构机械阻抗的相关性,并对冲击损伤试件的压电阻抗进行了实验测试.理论分析和实验研究表明,通过直接测量压电阻抗并提取与冲击损伤相关的特征信息来评价冲击损伤的方法是可行的.该方法基于压电智能结构的机-电动态阻抗特性,不受结构的几何形状限制.测试用的压电元件成本低、且对主体结构刚度的影响很小,测量压电阻抗的方法简单可行,易于实现压电层合智能结构冲击损伤的自诊断功能,有望作为一种新技术在飞行器结构损伤监测方面获得实际应用.     

压电智能结构有限元动力模型及其振动主动控制的研究

推导了压电智能结构的有限元动力方程;应用模态控制理论对结构振动主动控制的原理和策略进行了讨论,利用两种反馈控制律研究了智能结构振动抑制的问题,最后应用本文方法对一新型2—DOF平面并联压电智能杆机构进行了振动主动控制实验研究,结果表明系统的稳定时间从抑振前的488ms缩短到了抑振后的115ms,验证了本文方法的有效性。     

基于压电智能骨料的沥青混凝土路面车辆动态荷载监测

本文提出了一种基于压电智能骨料（Smart aggregate, SA）的沥青混凝土（Asphalt concrete, AC）路面车辆荷载监测方法。首先,考虑不同车速进行了埋入SA的AC块体动态加载试验研究,采用电液伺服试验机进行动态荷载加载,给出了SA在给定边界条件下的灵敏度,并分析了加载速率对其影响;其次,建立了嵌入SA的AC块体的有限元模型,模拟了试验中实际加载边界条件,分析了AC中的应力分布,进而得出了SA的灵敏度,并与试验结果进行了对比。最后,通过有限元模拟,研究了AC弹模变化对SA灵敏度的影响。研究表明,对于埋入SA的AC路面,车辆动态荷载下SA灵敏度为线性,常温下AC弹模变化对SA灵敏度影响可忽略不计。本文提出的基于SA的AC路面车辆荷载监测方法是可行的。     

双最小二乘法在结构振动模态参数时域识别中的应用

本文编制了模态参数时域识别的双最小二乘法程序,并进行了模拟试验。试验结果表明:使用双最小二乘法识别阻尼系数优于使用单最小二乘法,同时振型和固有频率的识别精度不会降低。利用某动平衡试验装置前端转子系统的横向振动的自由响应数据,对横向振动的固有频率、振型和阻尼系数进行了识别。得出的固有频率值与振动自由响应的谱分析得到的固有频率值极为接近。     

冲击荷载作用下结构物的水平动力参数分析

在秦山核电站燃料厂房乏燃料容器撞击下减振层相似模型试验和理论分析研究的基础上，把乏燃料容器对结构的撞击作用转化为一个与撞击接触时间有关的等腰三角形冲量荷载。采用有限元分析软件对某大型核工程燃料处理厂房建立了平面和空间计算模型，并且考虑了厂房结构的局部构造措施，计算分析了在冲击荷载作用下厂房结构相邻贮存水池基底的最在水平动力加速度。通过对计算结果的分析，得到了一些有意义的结论。     

复杂墙板结构在集中冲击荷载下的动力分析

本文探讨了复杂的钢筋混凝土墙板结构在飞射物冲击下的弹性，弹塑性动力分析问题，对核工程中乏燃料容器由高空坠落至复杂的装载间厂房楼板时引起厂房结构动力响应作了计算与分析。     

压电智能结构的一种模态控制新方法

提出了一个用于压电智能结构振动控制的模态控制方法。就智能梁给出了压电模态传感器与压电模态致动器的新设计方法以及相应的模态控制方法，并对相应的观测溢出与控制溢出问题进行了分析，给出了抑制这些溢出的措施。     

智能板动荷载监测的压电单元模态法

基于对智能层合板结构的模态分析,提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法。介绍了压电模态传感器的实现原理,并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式。采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程,构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法。该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测,迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高,适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构。实例表明了该方法的可行性。     

压电智能结构振动控制中执行元件最优位置的选择

采用模态分析及控制理论,确定了定量度量模态对贮存在结构中能量积分贡献的方法。利用奇异值分解技术确定了定量度量模态可控程度的方法。以压电智能结构振动控制效果为目标,将两个度量指标加权结合,构造了一种新的度量压电智能结构可控程度的指标,并以此为选择压电执行元件最优位置的依据。最后给出数值示例说明文中方法的有效性     

压电曲壳单元及其形状控制

板壳结构作为航空、航天工程中的主要工作元件,要承受多种环境荷载,而对形状变化非常敏感的机翼、天线等结构,有必要进行形状控制。推导了空间压电曲壳单元的有限元方程,采用约束方程法连接压电曲壳和主体结构,建立了整体结构的有限元分析模型,并基于等效应变原则验证了模型的正确性。在此基础上,利用最小二乘法对结构进行了形状控制,得到压电驱动器上电压的最优分布。算例表明:该文模型能提高计算精度和速度,达到形状控制的要求。     

基于精细积分方法的桥梁结构移动荷载识别

针对桥梁结构移动荷载识别问题,有效地将桥梁结构振动微分方程化为精细积分方法的一般格式,进而将精细积分方法推广于荷载作用点随时间连续变化的移动荷载的识别问题中,以HPD-S精细积分格式为基础,推导出相应的荷载识别公式,并与以HPD-L精细积分格式为基础的荷载识别方法进行了比较。仿真算例表明,无论对于简谐变化还是线性变化的外荷载,即使采用较大的时间步长,前者仍具有很高的识别精度;同时对后者进行了修正,也得到了令人满意的识别效果。     

二维智能结构反问题的有限元分析

本文提供了二维智能结构的构造反问题进行了有限元分析的方法。     

强地表冲击荷载下矩形地下混凝土结构振动安全性评价方法EI北大核心CSCD

混凝土地下结构广泛应用于工程实际,但其在地表强冲击荷载下的振动安全评价方法有待完善。本文归纳总结已有国内外振动安全评价方法,基于已有的数值方法,进行关键影响因素的参数分析,包括冲击块体积、高度、数量、位置以及地下结构形式和埋深,建议了不同场地类别条件下矩形混凝土地下结构简单实用振动安全评价方法。研究结果表明:不同规范对地下结构振动安全的评价指标存在较大差异,且大多基于爆破工程或大量的实测数据统计,缺乏理论依据;场地土类别对地下结构振动安全具有显著的影响,因此必须依据场地土类别建议对应的地下结构振动安全阈值;地下结构振动速度与对应地表点的振动速度具有较好的线性关系,因此不便于获取地下结构振动速度时,可采用对应地表点的振动速度进行安全评价。     

天线结构参数化有限元分析及其变形反射面的拟合

基于ANSYS软件,以载荷作为变量,对某型天线结构进行参数化有限元分析,将反射面上的节点作为采样点,拟合变形反射面的精确数学方程;将非线性曲面目标函数伪线性化处理,并基于最小二乘法数值迭代方法,确定反应曲面几何方程的各个参数;该方法易于程序化,能有效地指导天线的结构设计.     

压电结构的热效应分析

本文提出一种新的热压电结构的有限元分析方法，采用经典层板理论和准静态热压电本构关系，利用哈密顿原理建立热压电结构的有限元动力方程。研究温度对于热压电结构控制的影响，并以压电层台板为例进行数值仿真研究     

冲击荷载作用下混凝土结构破坏过程的近场动力学模拟

混凝土在冲击、侵彻等动载荷作用下产生损伤和破坏的过程,其实质是力学模型从连续体到非连续体的转变过程。传统的连续介质理论基于连续性假设并运用偏微分方程求解问题,难以直接用于计算和模拟材料及结构发生破坏的整个过程。近场动力学(Peridynamics,PD)是一种新兴的基于非局部模型描述材料特性的数值计算方法。该方法假定位于连续体内的粒子通过有限的距离与其它粒子相互作用,通过积分计算在一定近场范围(horizon)内具有一定影响域的材料点之间的相互作用力,而不论位移场的连续与否,避免了传统的局部微分方程求解在面临不连续问题时的奇异性和现有多尺度算法的复杂性。该文概述了PD方法的理论基础,描述了其建模思路及计算体系,给出了用近场动力学方法模拟结构受冲击荷载的计算格式。算例结果表明:PD方法可以很好地刻画和模拟材料及结构的损伤累积与渐进破坏过程。最后讨论了PD方法在理论、计算和应用等方面有待进一步研究的问题。     

智能复合材料风力机叶片设计与有限元分析

随着风力发电机叶片的大型化,将智能材料粘贴在叶片表面或嵌入叶片内部形成新的结构,智能材料作为传感器和作动器。设计了小型风力发电机叶片及其智能夹层结构,用有限元分析软件Algor分析埋入的压电材料逆压电效应下的应力、位移,并与气动力作用下的叶片流体计算结果进行对比。分析实现叶片振动主动控制的可行性,以防止叶片这一弹性体发生颤振。     

统一滑移线与有限元求解路基极限荷载

应用统一强度理论和统一平面应变滑移线场理论对路基的极限荷载进行了分析,得到了统一滑移线解,此结果考虑了材料的拉压异性和中间主应力的效应,对于岩土类材料有很好的适用性.同时用大型有限元软件Ansys进行了数值分析并与统一滑移线场的计算结果进行了比较,二者接近,证明了统一平面应变滑移线场理论能较真实地反应岩土结构的受力情况,说明用统一强度理论求解路基极限荷载是可行的.