跃迁系数对旋转Timoshenko梁弯曲振动的影响

在不同梁模型中,轴向力对剪切力的贡献不同,该特性可以使用跃迁系数进行描述.本文讨论了当旋转导致轴向离心力存在时,其跃迁系数对Timoshenko梁弯曲振动的影响.首先推导了含跃迁系数的旋转Timoshenko梁弯曲振动微分方程.然后使用微分变换法(DTM)对弯曲振动微分方程进行求解,得到了系统的固有频率和振型.最后分析了跃迁系数、转速、截面形状、高跨比等参数对系统振动的影响.结果表明,跃迁系数对旋转Timoshenko梁的固有频率和振型均有影响,尤其在高转速、薄壁截面和大高跨比的情况下影响更加显著.

具有翻转层的铌酸锂梁弯曲振动研究

研究了一种具有翻转层的新型铌酸锂梁,其翻转层与常规层的压电系数具有相反的符号,在厚度方向上施加电场可激发铌酸锂梁做弯曲振动。将位移和电势表达为梁的厚度和宽度方向的幂级数形式,推导了该种铌酸锂梁弯曲运动的一维方程。利用此一维方程分析了波沿梁长度方向传播的色散关系,以验证其精确程度。结果表明,所推导的一维方程在小波数范围内的色散曲线与三维精确解结果吻合良好;再用所得一维方程分析了梁式压电俘能器的输出功率密度和输出效率,将所得结果与由二维理论、三维理论所得结果进行对比。结果表明,一维方程所得结果与三维方程的结果接近,说明其在压电器件领域极具应用潜力。

压电圆环径向弯曲振动与激励研究

针对压电圆环换能器的径向弯曲振动问题,从薄壳理论出发进行相关数理推导,讨论了压电效应的影响及电学短路与开路下的弯曲振动方程.进行相关解析求解,给出了两种条件下的多阶谐振频率预测公式,并利用有限元法分析了两式的适用范围.使用模态理论,定义模态权值函数,研究了电学激励条件对多阶弯曲振动模态的具体影响,得到了单模态激励、局部等幅激励和单端激励等作用于多个目标模态的有效方法.经有限元仿真(FEM)、实验与理论对比验证,三者吻合较好,相关结论可以为压电圆环弯曲振动模态识别、模态激励的精细化调控提供理论基础.

弯曲振动复合楔形超声聚能器的设计

为了建立楔形变截面弯曲超声振动系统的设计理论,该文基于Timoshenko梁弯曲振动理论,推导了复合楔形超声聚能器的弯曲振动共振频率方程和放大系数解析表达式。利用解析理论模型和有限元仿真对复合楔形聚能器的前4阶弯曲振动特性进行了计算分析。结果表明:复合楔形超声聚能器的高度比和长度比对各阶弯曲共振频率和放大系数均有较大的影响;解析理论计算的聚能器的各阶弯曲共振频率和位移放大系数与有限元仿真结果一致,两种方法计算的聚能器的各阶弯曲共振频率相对误差均小于3%。由此表明该解析理论模型具有较高的理论计算精度。最后,设计并制作了复合楔形聚能器实验样品并对其一阶共振频率实验测试,实验测试结果与理论计算结果和有限元仿真结果吻合较好。该文研究结果为弯曲振动复合楔形超声振动系统的工程设计提供解析理论参考。

子午线轮胎横向弯曲振动模态的数值与实验研究

为进一步研究子午线轮胎胎面在300 Hz以上发生的横向弯曲振动特性,本研究参照被广泛使用的轮胎模态命名约定,通过建立205/55 R16子午线轮胎有限元模型,对胎面在0~500 Hz上的面内振动、面外振动和横向弯曲振动进行计算,获得对应阶数下的固有频率及模态振型。通过锤击实验对对象轮胎进行模态分析,获得0~500 Hz胎面振动模态,有限元模型的准确性得到验证。此外还通过对有限元模型施加旋转角速度,讨论轮胎频率分裂现象,并进一步得到转速与固有频率之间的关系。工作为研究轮胎在各个频段的振动特性和诊断车辆的NVH(Noise,Vibration,and Harshness)故障提供一种可供借鉴的思路和方法。

指数形变幅杆弯曲振动的理论研究

提出了两端自由状态下指数形变幅杆弯曲振动谐振频率计算的一种近似方法。将指数形变幅杆等效为圆柱形杆,分别采用Euler-Bernoulli理论和Timoshenko理论获得弯曲振动的频率方程,再利用python编程计算两种理论下弯曲振动的前3阶谐振频率,并与有限元仿真值作对比。结果表明,在两端半径相差较小的情况下,基于Timoshenko理论的近似方法适用于指数形变幅杆弯曲振动谐振频率的计算。

悬臂厚板弯曲振动固有频率分析计算

平板结构广泛应用于航空航天、机械、土木工程等方面,与人类生活息息相关。此前,对平板结构的分析计算主要有平板静力分析、薄板的振动、采用假设的厚板振动研究等。随着科学技术的进步,这些研究已经无法满足工程实际需要。基于Mindlin板弯曲振动动力学方程和精确化平板弯曲振动动力学方程对悬臂厚板动力学问题进行振动模态分析,给出问题的分析求解过程,并通过数值算例计算出板的固有频率并进行分析,希望能够给厚板的动力学研究提供借鉴。

梁弯曲振动的键合空间表示及其在炮口扰动分析中的应用

为模拟梁类复杂系统的动力学行为,基于键合空间理论建立Timoshenko梁弯曲振动的动力学模型和固有频率特性分析方法。定义梁单元势、流、动量和位变空间向量,推导以动量空间向量和位变空间向量及其1阶导数表示的梁单元状态方程;通过直接求解特征值问题获得梁弯曲振动的固有频率和相应振型,所提方法与解析法计算的前6阶固有频率最大相对误差为0.7960%,MAC不小于0.9972,说明梁弯曲振动键合空间模型是正确的。在此基础上,将所建梁弯曲振动键合空间模型嵌入某火炮自动机系统发射动力学模型中,开展了炮口扰动分析,仿真与连发射击试验测试结果相符,说明所建炮口扰动分析模型是正确的,为弹炮耦合发射系统动力学分析提供了新方法。

苯胺吸附在银上SERS光谱和面外弯曲振动非谐性的理论研究

芳香胺分子的氨基面外弯曲振动模(wagging振动)具有特殊的拉曼信号,其拉曼频率和强度容易受分子吸附作用、溶剂化效应等因素的影响。为了研究拉曼信号发生变化的原因,我们采用密度泛函理论(DFT)计算的方法,讨论了苯胺分子的吸附构型和非谐性振动等因素对其在银上的SERS的影响。

均匀弹性杆弯曲振动的机电等效电路

为简化弯曲振动系统的设计,基于Shear梁和Euler-Bernoulli梁理论与机电类比原理,推导了均匀弹性杆弯曲振动的机电等效电路及其共振频率方程.在此基础上,探讨了杆的前10阶弯曲振动共振频率与其几何尺寸之间的依赖关系,并对其弯曲振动特性进行了数值仿真计算与分析.结果表明:均匀弹性杆两端横向力与振速之间满足互易关系,其弯曲振动亦可用机电类比T型等效电路来描述;杆的弯曲振动共振频率随其振动阶次的增加而增大;相同阶次的弯曲共振频率随其长高比的增加而减小;对于考虑剪切变形影响的Shear梁,在较高的振动阶次及较小的长高比范围内,其弯曲振动共振频率的理论与仿真结果吻合较好.研究结果可为弯曲振动及其耦合振动系统的设计及应用提供一种有效的等效电路分析方法.

周期结构梁弯曲振动特性研究

为研究周期结构梁的弯曲振动特性,本文建立计算模型并推导了周期梁的自振频率计算方法,计算周期梁上附加构件参数变化对自振频率的影响。计算结果显示,改变周期梁附加构件的几何参数,梁的自振特性也发生明显变化:附加构件长度增加,周期梁的自振频率随之增大;随着构件高度增加,自振频率先增大后减小;保持单个附加构件长度不变,自振频率随附加构件的数量增加而增大。结果表明:在混凝土梁上附加钢板形成周期结构梁,可有效改变梁的振动特性,并可通过改变构件参数调整周期梁的自振频率,实现对既有建筑结构中梁构件的靶向加固。

超声珩齿弯曲振动变幅器的位移特性

超声振动可以有效地减小珩磨力,超声空化现象与切削液的共同作用可以对珩磨轮实现实时动态清洗,从而减小珩磨轮堵塞,提高加工效率,因此超声和珩齿的复合加工是一种应用前景良好的齿轮精加工方法。超声珩齿的加工对象——齿轮,直径大,厚度小,是一类特殊负载,且对振动系统的加工频率影响大,所以在超声振动系统设计时,必须将变幅杆和齿轮全面考虑建立动力学方程。为此,将齿轮简化为圆盘,加工过程中齿轮作只有圆节线的弯曲振动,采用圆锥型变幅杆,推导变幅杆和圆盘组成的变幅器的频率方程,并利用它设计了变幅器,对变幅器动力学参数的数值计算、有限元分析及试验测量结果一致。通过计算变幅器中变幅杆和圆盘各自独立的谐振频率,发现与变幅器的谐振频率误差较大,说明变幅器设计时必须同时考虑变幅杆和圆盘的相互作用,否则设计的变幅器谐振频率误差过大。

四边简支条件下对称蜂窝夹层板的弯曲振动分析

应用经典叠层板理论、一阶剪切板理论和三阶剪切板理论分析了四边简支条件下对称蜂窝夹层板的弯曲振动。将蜂窝芯层等效为一正交异性层,等效弹性参数由修正后的GIBSON公式得出。具体算例表明,经典叠层板理论和一阶剪切板理论不适合用于蜂窝夹层板的振动分析。应用三阶剪切板理论研究了蜂窝夹层板板厚、芯层板厚及胞元角度对弯曲振动频率的影响,并绘出相应的曲线图,该曲线图对蜂窝夹层板的工程应用具有指导意义。

竖向地震荷载下输液管道弯曲振动的有限元分析

将与固定构筑物连接处的管道视为弹性梁，并考虑管道基础的不均匀沉降、竖向地震荷载的作用及管内液体流动引起的耦联振动，建立数学模型，进行动力响应分析。针对某些介质和结构参数，给出了一些数值结果。得出了流速对管道动力响应影响及管端不均匀沉降对其动力响应影响的若干初步结论。

汽车动力总成弯曲振动固有特性的有限元计算及结构修改灵敏度分析

本文采用有限元方法建立了一种轻型客车动力总成弯曲振动分析模型,计算分析了其弯曲振动固有频率和固有振型,并进行了动力总成弯曲振动固有频率对离合器壳厚度等结构参数的灵敏度分析,为结构修改设计提供依据。对该动力总成的主要低频弯曲振动模态的计算结果得到实验模态分析结果的验证。

多跨等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥竖向弯曲振动频率的计算

为合理计算多跨(跨度相等)等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥的竖向弯曲振动频率,运用能量变分原理、Hamilton原理及力法方程,建立了该类型箱梁在发生自由弯曲振动时考虑箱梁剪力滞效应、波形钢腹板剪切效应及两者耦合效应的频率方程。求解该频率方程获得了多跨等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥竖向弯曲振动频率的求解公式,所得计算公式的正确性得到了室内模型试验实测值、已建实桥实测值和三维有限元值的验证。随后分析了箱梁剪力滞效应、波形钢腹板剪切效应、波形钢腹板剪切模量修正、箱梁宽跨比变化以及不同波形形状对等截面波形钢腹板PC连续箱梁竖向弯曲振动频率的影响。所得结论可为同类型桥梁的竖向弯曲振动频率的计算提供参考。

弯曲振动模式压电超声微马达研究

对一种圆柱状结构、基于弯曲振动模式的压电超声微马达作了一些结构改进性探索和实验研究，并采用有限元方法对其振动模式进行了分析．已研制的直径为15mm、长25mm的微马达样机，显示出非常高的角分辨率（0．01°）、低速（30r／min～70r／min）和大的力矩（0．055N.m）特性，已在激光多维精密控制系统中获得成功的应用．

连续梁弯曲振动系统可靠性频率灵敏度研究

将机械动力学与可靠性理论结合,依据固有频率与激振频率之差绝对值不超过规定值的关系准则,提出随机动态结构系统避免共振的频率可靠性分析方法;在研究基础上结合灵敏度技术,提出随机动态结构系统的频率可靠性灵敏度分析方法,推导出参数为正态随机变量时可靠性灵敏度的表达式,获得可靠度与随机变量分布参数波动间的量化关系,通过研究设计参数的改变对系统可靠性影响,对动态结构系统共振的可靠性灵敏度分析方法进行探索。并以实际工程简化模型随机连续梁弯曲振动系统为例,将理论方法与工程实践相结合,对该模型进行频率可靠性灵敏度研究,理论计算与工程实际完全一致,表明该方法的有效性、实用性。

等截面梁纯弯曲振动的几何非线性分析

在讨论梁纯弯曲微幅振动时 ,考虑在材料力学的讨论中梁的挠度微分方程忽略项后 ,线性问题变为非线性问题。利用非线性理论对该非线性问题进行了讨论 ,得到了周期解稳定和不稳定区域的分界线方程和频率响应方程 ,得到忽略挠度几何非线性因素的条件。

纵振激励频率对圆盘弯曲振动特性的影响

利用有限元方法,计算并分析了具有一定大小的激励面积、频率不同的纵向夹心式换能器激励圆盘中心时,产生一阶弯曲振动的规律。结果表明:随着激励源频率的逐渐提高,圆盘弯曲振动的基频在不断增大,节圆半径也在增大,圆盘圆心处的位移振幅先增大后减小。实验测试与有限元计算结果基本吻合。该研究为此类复合纵弯振动系统的设计和实际应用提供了一定的参考。