考虑液体晃荡的部分充液圆柱壳受迫振动分析

充液圆柱壳结构广泛存在于在工程中,在外部激励作用下,圆柱壳会与流体产生耦合振动,且未充满的液面也会产生晃荡,这种耦合振动响应分析在工程中具有重要意义。提出了一种求解考虑内部液体小幅晃荡的弹性圆柱壳振动响应的半解析法。首先分别在壳体建立结构坐标系、在自由液面建立液体坐标系,各自用来描述结构及内部液体的运动。基于Flügge壳体理论建立了圆柱壳的运动控制方程。将液体视为无黏、不可压缩的理想流体,根据线性水波理论和液体自由表面运动边界条件,得出了内部液体的速度势函数。通过流固耦合界面的连续性条件,结合坐标变换推导得到流固耦合系统的运动控制方程。研究了壳体在径向点力激励下振动响应,并得出了对应的液面晃荡响应。和有限元法对比验证了方法的正确性,然后改变相关参数讨论了考虑内部液体晃荡的弹性圆柱壳振动响应特性。

大展弦比板弯扭耦合受迫振动分析

对于工程广泛存在的大展弦比结构,首次研究了大展弦比板弯扭耦合受迫振动响应.考虑弦向相对弯曲刚度远大于展向弯曲刚度,将弦向截面等效为刚体,考虑其绕展向轴线的扭转,应用Hamilton原理分别计算大展弦比板的势能与动能,建立两端简支的大展弦比板弯扭耦合受迫振动的动力学控制方程.将动力学控制方程进行Galerkin截断后,通过谐波平衡法和微分求积法/微分求积单元法,计算得到了大展弦比模型弯扭耦合受迫振动稳态响应的解析解及数值解,同时验证了解的截断收敛性及谐波收敛性.最后研究了外激励幅值对结构受迫振动响应的影响.结果将为工程中广泛存在的大展弦比结构设计提供指导.

基于辛叠加方法的正交各向异性矩形悬臂薄板受迫振动解析解

基于辛叠加方法研究了正交各向异性矩形悬臂薄板在谐载载荷作用下的受迫振动问题.首先从薄板受迫振动的基本方程出发,将问题导入到Hamilton体系,并将原问题拆分为若干子问题,然后在辛空间中利用分离变量和本征展开方法推导出子问题的解析解,最后通过叠加求解出悬臂薄板受迫振动的解析解.辛叠加方法的主要优点是经过逐步严格推导获得解析解,不需要对解的形式做任何假设,突破了传统半逆解法的限制.算例针对不同谐载载荷情况进行了数值计算,并将该文方法与有限元方法获得的结果进行比较,验证了该文方法的可靠性和精确性.

双周期参数系统的受迫振动响应

谐波减速器在制造过程中,如果柔轮齿与刚轮齿引入了周节累积误差,则谐波减速器在动力传递中将出现双周期时变扭刚度波动,形成双周期参数振动问题.本文引入基于组合频率的二重三角级数,逼近双周期参数系统受迫振动,应用谐波平衡,得到不含时间变量的谐波系数递推式,形成三维矩阵代数方程;采用矩阵降维法,将三维矩阵代数方程转化为两维矩阵代数方程,实现响应谐波系数的求解.研究结果对双周期参数振动中响应预测问题研究和工程应用具有一定的理论指导意义.

颗粒阻尼器受迫振动减振耗能机理及试验研究

颗粒阻尼器在船舶减振降噪领域起到了良好的宽频吸振作用。为了进一步实现对颗粒阻尼器的设计和使用,文中探究了颗粒阻尼器内部颗粒的碰撞耗能机理,结合工程实际,开展了颗粒碰撞耗能、碰撞热耗能和碰撞声耗能的耗能研究。对颗粒体的受迫振动碰撞耗能进行试验,通过对颗粒体受迫振动呈现的“气-液-固”三态的研究,发现颗粒内部和颗粒与容器壁碰撞发生的能量转移是颗粒体能量耗散的原因。基于离散单元法,研究了颗粒简谐振动的频率、幅值及填充率对颗粒耗能特性的影响规律,颗粒体对振动的频率有较高的敏感性,当颗粒振动频率在低频时,耗能较大;当颗粒振动频率逐渐向高频变化时,颗粒振动的耗能减小。当颗粒的填充率接近100%时,颗粒之间的碰撞并不充分,耗能减小;当颗粒填充率在90%左右时,耗能效果较好。对颗粒体在类固态和类液态状态下的热耗能进行分析,颗粒总体呈上升到稳定的趋势,不同状态颗粒稳定时间和上升温差不同。对颗粒体声耗能进行了试验研究,当颗粒处于高频振动时碰撞耗能减小,其中一种形式即转化为声耗能,且激振频率越高,声耗能越明显。该研究为颗粒阻尼器在实际工程中的应用和优化设计提供了理论参考。设计了一种减振系统试验台架,并在台架模态位置处安装颗粒阻尼器进行模态控制试验。颗粒阻尼器在10~200 Hz内有5根线谱明显降低,最大降幅可达25 dB,具有明显的吸振效果。结果表明:采用不同的模态控制方式,可以实现对不同频率加速度级的有效控制。

自制受迫振动与共振演示探究仪

教材手摇式受迫振动与手动共振实验装置稳定性差,演示的实验现象不直观且不连续,均未达到定量探究.针对装置和实验现象的不足,制作了受迫振动与共振演示探究仪,该装置能直观演示阻尼振动、受迫振动和共振现象;借助Tracker、Origin和Pr视频软件的辅助能更高效率地实现可视化教学.

利用手机磁传感器和荧光留痕技术制作受迫振动、共振定量探究仪

详细介绍了基于手机磁传感器和荧光留痕技术的受迫振动、共振定量探究仪的制作方法和实验效果。该装置较现有器材具有取材方便、可视化好、可定量化、制作简单等优点,有利于定量共振演示或探究实验的开展,对于学生物理核心素养的培养大有裨益,为高中物理实验教学提供参考。

自制受迫振动(共振)演示仪

受迫振动、共振与实际生活紧密相连,但学生平时很少关注和思考这些问题,受限于思维方式和认知水平,导致学生对共振的理解存在困难。利用自制教具,借助光电门等直观呈现受迫振动的频率等于驱动力的频率和产生共振的条件,使学生对受迫振动的固有频率、振动频率和产生共振的条件有更深入、更清晰的理解,经历从定性观察到定量分析的问题解决过程。通过应用与迁移,实现学生从低阶思维到高阶思维的跃进,助推学生核心素养的发展。

黏弹性地基上双模量梁受迫振动的时域微分求积法求解

以欧拉—伯努利梁模型和黏弹性地基模型为基础,说明了黏弹性地基上双模量梁在振动过程中有效抗弯刚度不变,推导出中性层在梁内部时,双模量梁在地基上的受迫振动控制方程.利用其中性层跳变时位移和速度没有突变,用时域微分求积法求解了控制方程,并分别探讨了地基的线性刚度和剪切参数,以及双模量特性对简支双模量梁受迫振动的影响.结果表明,地基的2个参数越大,受迫振动到达稳定的时间越短;双模量比值越大,受迫振动幅值越小.

超临界流速下两端固定输流管道横向非线性受迫振动

研究横向谐波激励作用下两端固定输流管道在超临界流速下的非线性受迫振动,采用Euler-Bernoulli梁理论,运用广义哈密顿原理建立输流管道横向受迫振动控制方程。推导两端固定输流管道的屈曲静平衡位形和临界流速。通过有限差分法数值仿真得到输流管道在超临界流速下的全局振动稳态幅频响应。通过分析全局稳态振动响应,验证屈曲静平衡位形的正确性。此外,系统参数对超临界输流管道受迫振动稳态响应的影响表明非线性系数和刚度系数会显著影响输流管道的超临界振动平衡位置;管流质量比的减小会使共振频率增大。

稳定受迫振动系统位移和速度共振的幅值计算与能量转换

通过对稳定受迫振动系统位移和速度共振振幅的定量分析与计算 ,并利用功能关系 ,得到了各种情况下受迫振动的振幅均小于位移共振振幅以及受迫振动的振幅虽与强迫力频率有关但却稳定的结论 .

有限长桩受迫振动问题解析解及其应用

本文首先求出桩长有限、桩端为弹性支承时，考虑桩侧土作用，桩顶受稳态正弦激振条件下，基桩纵向振动问题的解析解；其次利用迭加原理求得了瞬态半正弦激振条件下的解析解；然后对所得解进行了研究分析，得到了许多重要结论。最后，将瞬态激振条件下得到的理论曲线与反射波法测得的实际曲线进行了拟合对比，结果表明两者吻合很好。

变截面阻抗桩受迫振动问题解析解及应用

本文通过对基桩缺陷进行概化处理,利用δ-函数建立了桩长有限、桩端为弹性支承时,考虑桩侧土作用,桩顶受纵向激振条件下,非完整桩(截面声阻抗发生突变状态下,有两个突变界面)受迫振动的定解问题,然后求得了稳态正弦及瞬态半正弦激振条件下的解析解,并对所得解进行了研究分析.最后,将瞬态激振条件下得到的理论曲线与反射波法测得的现场实测曲线进行了拟合对比.

随机失谐叶盘系统受迫振动响应的统计特性研究

研究随机失谐对于具有循环对称周期结构的叶盘系统动力特性的影响。采用质量—弹簧组合系统模型和MonteCarlo方法,系统地研究失谐强度、耦合强度、阻尼、激振力阶次和叶片数等参数对于系统受迫振动特性的影响规律。计算结果表明,弱耦合系统比强耦合系统对失谐更加敏感,耦合强度的增加不一定导致系统振幅的降低。

光学系统受迫振动的激光测量方法

将激光信号与高帧频CCD结合,解决了光学系统中振动信号和激光信号之间的转换问题,不仅能够测量振动对系统光束指向稳定性的影响,而且能够得到振动信号本身的频率特性。利用该方法对振源为150Hz和200Hz两种条件下的光学系统受迫振动进行测量,得到了与输入信号相吻合的振动信号属性。通过实验与分析得知:时域振幅测量精度为6.25μm,频域分辨力为2Hz,方法简便高效,测量结果准确,已应用于角多路准分子激光主振荡功率放大器系统打靶试验平台光束指向稳定性的研究中。

充液圆柱壳受迫振动的能量流输入及传播

以一无限长弹性充液圆柱壳的受迫振动能量流为研究对象，分别用Ｆｌｕｇｇｅ方程和Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程分析了壳体及声场的波运动，利用圆柱亮－流体的耦合条件，获得系统的振动特性方程．分析了此系统在周向线分布余弦简谐外载作用下的响应；用傅里叶变换和反交换得到能量流的输入，以及当受迫振动波沿着壳体轴向传播时，壳体各内力和壳内流体所携带能量流的变化规律．

压电陶瓷晶片受迫振动分析及其应用

从基本压电方程出发 ,推导了压电陶瓷晶片面内受迫振动计算公式 ,并结合共振实验 ,提出了一种直接测量压电陶瓷晶片压电常数的方法 .与传统的压电常数测量方法相比较 ,本方法具有许多优点 .由于减少了中间环节 ,测量结果的精度也得到了提高 .

一类强非线性受迫振动系统的解析近似

应用同伦分析法研究单自由度三次强非线性系统受迫振动问题,不同于其他解析近似方法,该方法从根本上克服摄动理论对小参数的过分依赖,其有效性与所研究的非线性问题是否含有小参数无关,适用范围广。同伦分析法提供选取基函数的自由,可以选取较好的基函数,更有效地逼近问题的解,通过引入辅助参数和辅助函数来调节和控制级数解的收敛区域和收敛速度,同伦分析法为非线性问题的解析近似求解开辟一个全新的途径,特别适用于强非线性问题。通过具体算例,将同伦分析法与四阶龙格库塔方法数值解做了比较,结果表明,该方法不仅能求解稳态解而且也能计算非稳态解并且具有较好的计算精度。

轴向运动黏弹性梁横向非线性受迫振动

运用微分求积法数值研究不同边界条件下轴向运动黏弹性梁受到简谐外激励的横向受迫振动稳态响应问题。扭转弹簧铰支的混杂边界条件在一定条件下可以退化为固定边界或者简支边界。将物质导数黏弹性本构关系应用在控制方程的推导中。运用微分求积方法对两端混杂边界的轴向运动黏弹性梁的非线性受迫振动偏微分模型和偏微分-积分模型做数值解,分析横向非线性受迫振动稳态的幅频响应,数值结果表明,混杂边界下,随着扭转刚度系数的增大,主共振稳态响应的振幅将减小;相同激励下,两端简支梁的稳态响应振幅更大;不同边界下两组模型的幅频响应具有相同的趋势,但是偏微分模型的非线性性质较强。

受迫振动的阻尼特性研究

为有效诠释不同阻尼条件下的受迫振动现象,采用波尔共振实验仪开展了在不同阻尼,摆轮在弹性力矩、电磁阻尼力矩和强迫驱动力矩作用下,受迫振动的动力学实验,并利用频闪法测定动态的物理量——相位差。结果表明:不同阻尼条件下,幅频特性具有选频特性,驱动力矩角频率与系统的固有角频率相同时,振幅达到极大值,出现共振现象;共振振幅与阻尼系数呈负指数函数关系;物体振动位移变化与驱动力矩变化非同相位,共振时相位差900°。