基于渐近分析法的复杂截面梁振动分析

梁结构在工程工业中发挥着重要的作用,梁的自振问题能够体现其本征动力学特性,是梁动力学分析中的基本问题.经典梁理论的提出往往基于不同的假设,文章采用渐近分析的方法,以梁的截面尺寸与长度之比为特征参数,严格地推导了三维梁结构的一维等效振动分析模型.基于梁结构几何特征的参数的引入,有助于确定梁结构应力场和位移场等物理量之间的真实量级关系.渐近分析结果表明,纯弯曲变形只是细长梁振动分析中的首阶项,对于复杂截面梁结构仍然可以使用与欧拉梁模型复杂度相似的一维等效梁模型进行振动分析.以精细三维有限元的计算结果为基准,验证了所提出的一维等效梁模型用于振动分析的准确性和有效性.一维等效梁模型可以在商业有限元软件中通过自定义截面等内嵌模块便捷地实现.对比有限元软件中多种梁单元的计算结果发现,在相似的模型复杂度下,等效模型对细长梁自振频率的分析精度与稳定性显著优于在商业有限元软件中直接选择复杂梁截面使用梁单元计算的结果.

具芳纶短纤维增韧界面的碳纤维夹芯结构性能、机理和分析

碳纤维夹芯结构常用作航空航天、交通车辆等运载工具的主承力结构,这类结构在服役过程中容易发生界面开裂,继而引发大面积脱粘、面板局部屈曲等破坏模式,严重影响结构的安全.使用芳纶短纤维对碳纤维夹芯结构的面-芯界面进行增韧,在夹芯结构制备过程中,在界面加入低密度芳纶短纤维薄膜,通过芳纶短纤维的桥联作用,提高界面的粘接性能.首先通过弯曲和压缩实验,对比了增韧和未增韧夹芯结构的荷载-位移曲线、破坏模式等响应,发现芳纶短纤维界面增韧可以大幅提高碳纤维夹芯结构的各项力学性能.其次,基于非对称双悬臂梁实验和扫描电镜观测,分析了芳纶短纤维的增韧效果和增韧机理.最后,基于均匀弹性材料裂纹的奇异性解和界面裂纹尖端的位移震荡解,建立了考虑界面裂纹尖端复杂应力场的扩展有限元单元,模拟了碳纤维夹芯试件的界面开裂过程.以上研究工作有助于揭示芳纶短纤维增韧界面的断裂机理,建立界面增韧参数设计方法,提高碳纤维夹芯结构的力学性能,并为结构的健康诊断和工艺改进提供科学依据.

论力学中的简单性原则

论力学中的简单性原则孙直知识简单性原则并非简单，它揭示了知识存在与发展的本质和规律，即在符合真理性的前提条件下，任何复杂的知识在形式上均可简化为简单知识，它们是简单知识的组合或演化。这条原则普遍适用于所有的学科门类，力学亦不例外，它在发展完善的过程中...

防渗水泥管耐压试验及材料最佳配比的选择

我国地下水资源缺乏，尤其是用于农田水利灌溉的地下淡水，更是不能满足需要。钻建深机井开采地下淡水用于农田灌溉是井灌区增产的一条重要途径。如何以最经济的用水量灌溉最多的农田有效面积，是一项重要的研究课题。我们在缺水的河北省衡水地区，尝试为深机井配备防渗管...

《动力学》英语课程建设与教学实践探究

《动力学》英语课程是机械和力学等专业国际班的一门重要的专业基础课程,是学习相关专业课程的前提。文章配合课程教材和历年英语教学经验,对如何开展合理的课程建设与教学实践进行探究,结合先进的教学理念,剖析中英文课程教学存在的差异,进行有针对性的课程设置。同时,将多样的教学手段与传统的教学体系相结合,开展与中外学院间课程学习交流活动,对培养学生应用知识解决问题的能力、学好后续课程以及提高学生的力学素质都具有重要的意义。

例题反讲法的尝试

例题反讲法的尝试孙直（江苏省连云港化工高等专科学校，连云港２２２００１）１例题反讲法的运用大凡在讲坛上耕耘多年的教师，都会积累一些讲解例题的经验．如例题正讲，就是先为学生理清思路，然后再接解题步骤求解；最后得出正确答案．又如为了拓宽学生的思维视野，一...

力学课教学中“问题型”教学法研究与实践

大学教育应将传授知识和培养能力结合起来,使培养出的学生不仅是一个“知识库”,更重要的是会运用所掌握的知识去解决工程实际中的复杂问题,即所谓具有解决问题的能力。这种能力包括再造能力和创造能力。前者主要指学生毕业后能够担当“工程技术人员”的角色,运用所学的知识,履行职责,进行日常工作。后者则指他们在工作实践活动中,能够更新已有的知识和开拓新的知识领域。

用对立统一规律指导力学教学

众所周知,唯物辩证法的精髓是矛盾论,矛盾即对立统一规律,它的含义是任何客观事物本身都存在着既互相对立又互相统一的本性,作为一名力学教师,几年来,我一直注重有的放矢地为学生提示力学中的对立统一规律,并应用这一规律指导力学教学,捷学生的创造性学习能力得到了较大提高。

城建大专结构力学课程的总体设想

城建大专结构力学课程的总体设想孙直（江苏连云港化工高等专科学校连云港２２２００１）结构力学是城建大专的一门技术基础课程，学时一般为９０ｈ，比同专业本科的学时数少２０～３０ｈ．目前；城建大专的结构力学还没有一个统一的教学大纲．如何根据专科层次的特点，从...

基于移动可变形组件法(MMC)的运载火箭传力机架结构的轻量化设计

传力机架是运载火箭箭体与发动机连接的关键部件,负责将发动机推力载荷有效的传递至箭体,其结构的轻量化设计不仅可以保障火箭发动机的推重比、提高火箭的稳定性,还可以为我国未来可重复使用式火箭的研究提供一定的参考.本文在移动可变形组件(moving morphable component, MMC)的框架下,提出了一种解决传力机架结构轻量化设计的方法.在该方法中,机架结构的拓扑通过一组具有显式几何信息的组件来表示,这使最终优化布局可以被少量的设计变量所描述.通过分析传力机架结构设计的特点和要求,以刚度最大化为目标,体积分数(保证结构重量)为约束,建立了基于MMC显式拓扑优化方法下的问题列式.同时搭建了可对工程中传力机架结构轻量化设计的平台,并进行相应结构的拓扑优化.在两种载荷工况(即零位状态和摇摆状态)作用下,最终优化结果在中间推力载荷区域与锥段相连位置之间,所形成的较大翼板结构增强了传力机架的抗弯能力.通过与传统机架结构的对比,证明了本文所提出方法在传力机架结构轻量化设计方面的有效性.

无侧移刚架内力计算的通用迭代法

介绍了一种通用迭代法,可用来求解各种无侧移刚架内力及杆端弯矩.

专科学校实验室建设的硬投入

实验室建设中最基本的投入是硬投入。专科学校与本科院校相比,办学时间短,底子薄,国家投资相对要少,经费来源单一,资金匮乏,已成为实验室发展的制约因素。因此,应大力倡导自力更生,勤俭节约的精神,靠自身的努力,走多方筹措经费的路子。1 积极开展科技服务,扩大资金来源 在不影响实验教学和提高教学质量的前提下,学校应借助市场经济的有利时机,充分调动校内各方面的积极性,努力创造条件,使实验室的科研与企业的生产实际联姻,帮助工厂解决生产和技术领域中的疑难问题,努力为工厂多做贡献。在厂校合作的过程中,实验室为企业输出的是知识与服务,输入的则是企业提供的科研项目与实验经费。我校材料力学实验室结合化工矿山生产实际。

考虑增材制造悬垂约束的传力机架轻量化设计方法

运载火箭发动机传力机架是将发动机的推力载荷传递至箭体的关键连接部件。对质量占比较大的发动机传力机架结构进行轻量化优化,可以有效地提升火箭发动机的推重比,实现结构的高效承载及使用增材制造技术稳定生产。基于移动可变形组件法(moving morphable component,MMC)框架,考虑增材制造过程中的悬垂约束,提出了一种运载火箭发动机传力机架结构的轻量化设计方法。此方法能够考虑刚度、质量、设计空间、制造约束等设计要求,在限制结构质量(体积)的约束条件下,实现结构刚度的最大化。推导了相关优化问题列式,给出了优化流程,并进行了若干典型算例。通过对优化结果的重分析可知:优化结果满足运载火箭发动机传力机架的刚度要求及传力机架材料的最大应力要求,在质量上相比传统的机架结构有显著优势,优化结果中不存在大悬挑结构且满足增材制造特有的悬垂约束,验证了此方法的有效性。

基于边界位移的复合材料力学参数无损反演方法

非均质材料参数识别在工程学、医学以及生物力学等众多领域具有重要意义。目前求解材料参数识别这类反问题主要采用优化方法,通常需要已知结构的全场位移信息,使含有位移的目标函数最小化,从而获得材料参数分布。然而在实际工程中,结构内部的位移较难测量且测量精度低。因此,本文拟提出一类仅利用边界位移就能进行非均质材料参数分布反演的方法。与一般基于全场位移的反演算法相比,基于边界位移场的反演算法,可在全场位移较难测得时,仍能较好地重建非均质材料的力学参数。本文拟利用该方法对复合材料层合板模型进行材料参数反演,验证本文方法的可行性,并分析不同组数测量边界位移场对反演结果的影响。本文提出的基于边界的非均质材料反演方法对结构的损伤识别和无损检测具有重要意义。

随机多孔碳纤维纸的非线性面外压缩本构模型

多孔碳纤维纸由随机分布的碳纤维构成,常用于燃料电池、发热材料等先进结构,其主要服役状态为面外压缩。碳纤维纸的压缩应变对其力学、热学、电学性能均有显著影响,因此迫切需要揭示其面外压缩本构关系。该文针对碳纤维纸微结构随机多孔的特点,提出了2种非线性面外压缩本构模型,分别是考虑赫兹接触影响的对数型模型和考虑孔隙率和单胞尺寸的幂函数型模型。基于3种商品化碳纤维纸的应力-应变实验数据,将该文提出的两种模型与传统的线性模型进行分析对比,并讨论了有、无额外有机物对碳纤维纸力学性能的影响。结果表明:碳纤维纸中的额外有机物对其应力-应变关系有比较明显的影响,全面考虑接触变形、弯曲变形与孔隙率变化的对数型本构模型具有较好的鲁棒性,适用范围较广;幂函数型本构模型能够较准确地预测有机物含量较低的碳纤维纸的应力-应变关系;传统的线性本构模型对各种碳纤维纸的预测均有较大的误差,该文提出的两种非线性本构模型对碳纤维纸具有较好的适用性,可以反映碳纤维纸的非线性应力-应变关系。

微电网与配电网间串联变压器磁饱和抑制策略研究

作为电网电压跌落时的补偿设备,电压补偿器在交直流混合微电网中,通过串联变压器连接配电网和交流子网,进而补偿配电网电压暂降时的电压跌落;但其在输出补偿电压时,容易产生直流偏磁及磁饱和现象,会使串联补偿环节输出的补偿电压波形发生畸变,甚至会导致补偿失败,因此要在补偿时对该现象进行观测和抑制。针对此问题,该文提出了一种对变压器磁链的直接控制方式,将串联变压器的磁链作为状态变量进行控制,以抑制串联变压器中的磁饱和及直流偏磁现象,并通过Ansys Simplorer、Ansys Maxwell和Matlab软件进行联合仿真,对所提方法进行了验证。

有侧移刚架内力计算的通用迭代法

本文提出的通用迭代法,可用于求解各种约束类型的有侧移刚架的杆端弯矩。

剪力分配法与力法联合计算有侧移刚架

本文通过建立较为理想的力学计算模型,并结合传统算法。提出了一种新的手算方法。该法可用来分析承受侧向荷载作用的有侧移刚架的内力。