耦合场中小尺寸碳纳米管的组合扭转屈曲行为

针对小尺寸碳纳米管在多物理场耦合作用下的组合扭转屈曲问题,提出了基于非局部理论耦合场作用下的力学模型,并研究了该模型的组合扭转屈曲行为.首先,采用连续弹性壳模型,引进热-电-力多场耦合作用下的本构关系,通过引入非局部弹性理论来考虑小尺寸碳纳米管的尺度效应;然后针对多壁碳纳米管层间范德华力和周边弹性介质的影响,建立了基于非局部理论多场耦合作用下碳纳米管的屈曲控制方程.最后,在轴力组合扭转载荷及温度与电压变化影响的工况下,研究了各因素对碳纳米管组合扭转屈曲行为的影响.得到的结果显示了小尺寸碳纳米管组合扭转屈曲行为在多场耦合作用下的响应,揭示了各物理场与组合扭转屈曲行为的关系;同时指出非局部理论下的屈曲载荷与经典理论下的屈曲载荷比值总小于1,说明经典理论高估了小尺寸碳纳米管的组合扭转屈曲行为.     

拖曳与启停制动模式下盘式制动器热-机耦合特性研究

建立起盘式制动器三维热-机耦合有限元模型,分析在拖曳制动和启停制动两种模式下制动器的热-耦合特性和摩擦振动特性,并探讨了在启停制动模式下,不同的减速行为对热-机耦合和振动特性的影响。结果表明:制动器在热-机耦合作用下,制动盘两侧摩擦片的热变形形式完全不同,导致两侧摩擦片的温度分布差异显著,活塞侧的摩擦片表面温度大于钳指侧摩擦片温度,这种温度差异也表现在制动盘两侧的盘面温度上;随着摩擦界面温度升高,制动系统的振动强度逐渐降低,但由于温度差异导致制动盘两侧的热变形程度不同,因此制动器活塞侧的振动强度大于钳指侧的振动强度;制动盘的减速行为对系统的热-机耦合特性和摩擦振动特性影响显著,在快速制动模式下制动器与外界热交换效应显著,界面温度较低,但是振动强度较大;慢速制动和分步制动模式下,界面温度迅速升高,但是由于摩擦过程较为缓慢,系统振动强度较低;尤其是分步制动的情况下,在某一阶段的振动强度有可能非常微弱。以上研究结果对认识制动系统的温度分布特性和改善制动器振动噪声问题具有一定指导意义。     

纤维增强FGM梁的自由振动和临界屈曲载荷分析

基于经典梁理论（CBT）研究轴向力作用下纤维增强功能梯度材料（FGM）梁的横向自由振动和临界屈曲载荷问题。首先考虑由混合律模型来表征纤维增强FGM梁的材料属性,其次利用Hamilton原理推导轴向力作用下纤维增强FGM梁横向自由振动和临界屈曲载荷的控制微分方程,并应用微分变换法（DTM）对控制微分方程及边界条件进行变换,计算了纤维增强FGM梁在固定-固定（C-C）、固定-简支（C-S）和简支-简支（S-S）3种边界条件下横向自由振动的无量纲固有频率和无量纲临界屈曲载荷。退化为各向同性梁和FGM梁,并与已有文献结果进行对比,验证了本文方法的有效性。最后讨论在不同边界条件下纤维增强FGM梁的刚度比、纤维体积分数和无量纲压载荷对无量纲固有频率的影响以及各参数对无量纲临界屈曲载荷的影响。     

薄板和细梁组合结构的模态耦合及非线性动力响应试验验证

薄板-细梁组合结构是工程领域常见的一种结构形式,其振动响应特性具有特殊性,会产生模态耦合和响应非线性现象,很多产品中试验已经发现了这一现象,因此,开展专题研究非常必要。笔者在对正弦激励下薄板-细梁组合结构的动力特性进行分析的基础上,设计了振动响应试验,通过对比仿真分析结果和试验结果,验证了线性理论分析结果和试验结果的误差。通过比较薄板-长梁组合和薄板-短梁组合两种情况,验证了不同结构频率分布是都存在模态耦合和薄细结构引起的几何非线性响应,并总结了变化趋势。最后提出一种适用于工程的薄板和细梁组合结构正弦响应仿真方法建议。     

移动质量-梁耦合系统的动态响应分析

在建立了移动质量-梁耦合系统振动方程的基础上,针对时变力学系统采用Newmarkβ逐步积分法进行求解.对不同运动状态移动质量作用下的简支梁动态响应进行研究,得到在移动质量的初速度和加速度两个运动参数变化的情况下梁的挠度变化规律.数值模拟结果表明:移动质量作用下,梁的挠度曲线是以一定频率围绕静挠度线的一种类正弦波,移动质量的惯性作用对梁动态响应的影响不能忽略.     

基于有限元梁轨枕的轮轨高频振动模型

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立车辆-轨道垂向耦合模型,轨枕采用有限元梁模型.在轮对扁疤初速度激励模型和位移激励模型下,计算车辆轨道系统的振动响应,并与轨枕集中质量模型仿真结果进行比较.结果表明,轨枕模型的选取对轮轨力影响较小,但轨枕有限元梁模型可以反映沿轨枕长度方向在不同时刻的振动响应,而且计算出轨枕振动的速度分布可为轨道系统辐射噪声计算提供振动数据.     

偏心效应下大范围转动弹性梁振动特性分析

计及转子偏心效应,借助转子动力学理论,应用Galerkin法和Hamilton原理建立电机-弹性梁系统动力学模型;采用Runge-Kutta法实现动力学解耦,解析不同速度下大范围转动弹性梁的动力学特性,对比分析电机转子动偏心、静偏心与转动梁振动特性的耦合关系。研究结果表明：转子动偏心与系统动力学响应呈现强耦合,动偏心距达到0.5 mm时,转动梁振幅高达2 mm;而静偏心距由0 mm增至0.5 mm时,其振幅均为0.178 mm,后续研究可忽略静偏心因素;随着角速度提高至150 rad/s时,在转子动偏心的作用下,弹性梁振动由周期振动变为非周期振动,也是该类机构高速下呈现不同程度的突发性或间歇性振动的主要原因之一。     

中心刚体-功能梯度材料梁系统的动力学特性

对中心刚体-功能梯度材料梁系统在平面内作大范围转动的动力学特性进行研究。假设功能梯度材料的物性参数为梁厚度方向坐标的幂函数,在柔性梁纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项,即非线性耦合变形量。采用假设模态法描述变形,运用第二类Lagrange方程推导得到系统刚柔耦合动力学方程。在此基础上,考虑两种不同梯度分布规律下的功能梯度梁,通过数值算例讨论功能梯度分布规律、材料梯度指数等对作大范围旋转运动柔性梁的动力学特性的影响。结果表明,功能梯度分布规律、材料梯度指数的取值都会对系统的动力学特性产生较大影响。     

锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的不平衡响应

研究了在外载荷作用下锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的不平衡响应.建立了锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的力学模型,通过作用在系统上不平衡量和不同外载荷,分析了由于纵弯扭耦合效应对不同转子之间不平衡响应的影响;讨论了外载荷的变化对不平衡响应的影响.结果表明外载荷会引起轴承特性的变化,从而影响系统的不平衡响应.     

薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳寿命预估

针对航空发动机薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳问题。采用耦合的有限元/边界元法,针对高速气流中四边固支的GH188材料薄壁柱壳结构进行动力学响应计算。研究了不同温度场和不同声压级组合下,薄壁结构危险点位置处X方向应力响应规律。基于改进的雨流计数法绘制出结构应力响应的雨流循环矩阵和雨流损伤矩阵,分别对应力循环和结构损伤程度进行分析。结合Morrow平均应力模型和Miner线性疲劳累积损伤理论对薄壁结构的疲劳寿命进行预估。结果表明:相同声压级下,临界屈曲温度前,结构应力响应随温度升高而增大,屈曲后响应随温度的升高而减小;响应曲线先向左发生偏移,然后向右偏移,疲劳寿命先减小后增大;相同温度下,结构应力响应随声压级的升高而增大,响应曲线不发生偏移,结构疲劳寿命线性下降。