载流导线激励弹性约束轴向变速运动梁主-参联合共振

研究了两端弹性约束轴向变速运动梁的主-参联合共振问题。根据哈密顿原理,推导导电梁在平行载流导线激发磁场中的磁弹性非线性振动方程。由两端弹性约束边界条件得到振型函数,再对方程进行伽辽金积分法离散,然后利用多尺度法得到稳态运动的近似解析解,并对稳态解的稳定性进行了分析。通过算例,用数值方法对解析解结果进行验证,并分析不同参数对共振振幅及频率的影响。结果表明,系统发生主-参联合共振时,弹簧刚度和外激励力主要影响系统振幅,而轴向速度、电流、轴向力对振幅和共振频率都有影响;系统的稳定区域随弹簧刚度的增大而增加。

基于MPA算法的螺栓连接硬涂层圆柱壳弹性约束刚度逆辨识

针对螺栓连接硬涂层圆柱壳弹性约束刚度的逆辨识问题,如何在提高逆辨识精度及效率的基础上有效降低振动测试和时间成本仍面临挑战。为此,提出了一种基于海洋捕食者算法(marine predators algorithm,MPA)和模态振型识别的螺栓连接硬涂层圆柱壳弹性约束刚度逆辨识方法,该方法通过建立螺栓连接硬涂层圆柱壳动力学虚拟样机和弹性约束硬涂层圆柱壳动力学有限元模型,利用ANSYS-MATLAB联合仿真技术对不同预紧力条件下的约束刚度进行迭代辨识,数值试验结果表明该方法具有较好的逆辨识综合性能且成本较低。同时,以NiCoCrAlY+YSZ硬涂层圆柱壳为例,着重从单变量和多变量约束刚度影响分析方面进一步完善螺栓连接条件下约束刚度对硬涂层圆柱壳结构振动特性的作用规律。结果表明,随着各向约束刚度的增大,结构固有频率呈现先快速增加后逐渐稳定的变化趋势,当较大的刚度数值将使螺栓连接弹性约束转变为固支约束,且低周向波数固有频率对约束刚度变化较为敏感;轴向约束刚度k u对结构固有频率影响较为显著,而径向约束刚度k_(w)和扭转约束刚度k t影响相对较小,且影响幅度取决于其周向波数n,当扭转约束刚度k t≥1×10^(4)N·m/rad时对结构固有频率影响可忽略不计。

考虑地基弹性约束的地下超长混凝土顶板裂缝控制研究

对于地下超长混凝土结构,顶板的裂缝控制显得尤为重要。论文针对地下超长混凝土结构的底板施加弹簧约束,分析了不同弹簧刚度约束情况下的温度应力变化情况。结果表明,通过减小地基土对筏板的摩擦约束,可以显著减小温度应力,同时,对地下超长混凝土结构裂缝控制措施进行了总结归纳。

弹性约束正交各向异性板屈曲精度改进分析

对单轴压缩下受载边处于简支边界约束非受载边处于竖向及旋转弹性边界约束的正交各向异性矩形板的屈曲问题进行了精度改进的理论研究.在运用瑞利-里兹法进行理论推导中,确保了形函数同时精度满足力边界约束和位移边界约束,从而获得了具有较高精度(与有限元对比,误差小于1%)的闭合形式解析解及常用于工程分析设计的显式公式.这些结果可用于判别单轴压缩下竖向及旋转弹性边界约束正交各向异性矩形板的屈曲承载能力,进而应用到复合材料薄壁结构的局部稳定性前期分析设计中.

多非线性弹性约束下轧机辊系振动特性

考虑四辊轧机在轧制过程中液压压下缸和平衡缸的非线性弹性约束作用,建立轧机辊系的多分段非线性动力学方程。运用平均法求解系统的频率响应方程,并采用奇异性理论分析系统的分岔行为,得到系统的转迁集以及6组不同的分岔图。以轧机实际参数为例,分析各非线性参数对系统幅频特性曲线的影响,发现系统幅频曲线在各分段处具有向高频段拐弯的特性,适当选取系统参数可有效减小这种行为的发生,这为抑制轧机辊系振动提供了理论参考。

刚性基底上弹性约束矩形板的屈曲行为分析

对刚性基底上非加载边弹性约束矩形板在固支边均匀面内压力作用下的屈曲行为进行了分析研究。用里兹能量变分法建立确定板屈曲强度的本征值问题,利用满足边界条件的屈曲位移函数导出板屈曲系数计算公式。将该方法用于矩形钢管混凝土钢板局部屈曲的分析和计算,提出了目标板边界约束系数计算公式。试验结果表明,方形钢管混凝土柱钢板局部屈曲强度计算值与试验值吻合良好,钢板边界弹性约束的处理和约束系数的计算方法是有效的。

中等跨径斜拉桥塔梁弹性约束装置的减震效应研究

对于高烈度设防区的中等跨径斜拉桥,往往采用漂浮或半漂浮体系结构,为防止梁端位移过大,需在桥塔和主梁之间设置合理的弹性索约束。为了得到合理的弹性索刚度值,以一座中等跨径混凝土斜拉桥为例,首先推导了塔、梁之间弹性约束刚度值的估算公式,并建立桥梁的动力分析模型,利用反应谱方法分析了弹性约束装置刚度参数变化对桥梁动力特性、索塔内力和塔顶、梁端位移的影响规律,通过参数分析得到了与公式计算值相吻合的最优解。分析结果表明:本文的弹性索刚度估算公式可以较准确估算弹性索的刚度初始值;弹性索能有效地控制漂浮、半漂浮体系斜拉桥过大的梁端位移,并改善斜拉桥索塔的受力状况。

弹性约束承载岩石电阻率变化形态研究

在花岗岩标本测量面上 ,布设 4条夹角互为 4 5°的视电阻率测线 ,将标本平行长轴方向的4个面加上弹性约束 ,沿标本长轴方向加压 ,测量标本视电阻率随轴向应力的变化 ,实验结果为 :1)岩石视电阻率变化形态显上升—平稳—下降形态 ,但平稳段不明显 ,时间很短 ;2 )视电阻率开始下降时间 ,比其他受力方式实验结果都早 ,约提前 10 %破裂应力。即 :平行于轴压方向的测道 ,在轴向破裂应力的 4 0 %左右开始下降 ;不平行轴压方向的测道 ,视电现率约在 1 3轴向破裂应力开始下降 ;3)电阻率从开始下降起 ,下降速率逐渐增加 ,但增加得很缓慢 ,岩石大破裂前 ,单位轴向应力变化引起的视电阻率变化幅度也不是很大。

弹性约束半空间内浅埋圆孔对SH波的散射

利用复变函数法和多极坐标移动技术求解讨论弹性约束边界半空间内浅埋圆孔对稳态入射平面SH(shearing horizontal,反平面剪切)波的散射问题。为了克服直接构造波函数场的困难,采用一个半径很大的圆孔边界来拟合半空间的直边界,因而原来问题即转化为无限大空间内大圆孔和小圆孔对入射平面SH波的散射问题。文中具体讨论小圆孔边界处的动应力集中系数随无量纲波数、入射波入射角的变化情况,算例结果表明文中处理方法是合理的。

塔梁间纵向弹性约束对铁路斜拉桥动力特性及地震反应的影响

以某铁路斜拉桥为工程背景,研究了塔、梁间纵向弹性约束刚度取值对斜拉桥动力特性及主塔地震反应的影响。研究结果表明:纵向弹性约束对斜拉桥体系纵漂及主梁反对称竖弯振型影响较大。与漂浮体系相比,在弹性约束刚度的合理取值条件下,弹性约束使塔顶位移及塔身控制截面的弯矩有较大幅度的降低,但使部分塔身控制截面的剪力增大。

弹性约束边界圆环板面内自由振动的二维弹性解

基于二维线弹性理论,应用哈密顿原理导出弹性约束边界圆环板面内自由振动的控制微分方程。采用微分求积法(DQM)数值研究了弹性约束边界圆环板面内自由振动的频率特性。通过设置弹性刚度系数为0或∞,问题退化为四种典型边界圆环板的面内自由振动,与已有文献的计算数值结果进行比较,证实本文的分析求解方法行之有效。最后全面考虑了圆环板边界条件、几何系数及刚度系数对自振频率的影响。

斜拉桥的弹性约束减震研究

设置梁塔之间纵向弹性约束是飘浮和半飘浮体系斜拉桥减震的一种常用办法.文中采用时程分析方法,研究了弹性约束刚度对斜拉桥减震的影响,并考虑不同场地土类别、不同斜拉桥结构对弹性约束减震效果的影响.结果表明,采用弹性约束抗震措施可以有效地降低塔梁交接处索塔弯矩和主梁纵向位移,但对塔顶位移和索塔墩底弯矩的减震效果不明显,甚至有增大趋势,场地类别和结构变化对弹性约束减震效果影响较大.因此,在实际工程中采用弹性约束减震时应根据桥梁的实际情况仔细分析方可应用.

跨中集中荷载作用下弹性约束圆弧拱的稳定性分析

研究了跨中集中荷载作用下两端由不同转动刚度弹性约束的铰支圆弧拱的面内稳定性。由变形几何关系、变分原理得到了拱的非线性平衡方程,建立了外荷载、结构内力、径向位移的对应关系,通过定义拱的深浅参数和约束刚度参数进行分析,并得到了跳跃屈曲和分岔屈曲的发生条件及存在区间。通过数值分析可知本文方法所得屈曲路径和屈曲荷载与有限元法所得结论吻合良好,极值点、临界荷载相对差值在1%左右。对不同结构参数区间圆弧拱在集中荷载作用下的屈曲路径和临界荷载进行了分析,结果表明约束刚度对屈曲路径和临界荷载起决定性的作用,深浅参数决定屈曲发生条件、屈曲形式、极值点对数。

四边弹性约束矩形板面内自由振动的DQM求解

基于二维线弹性理论,应用Halmiton原理,建立了四边弹性约束边界矩形板面内自由振动的控制偏微分方程。采用微分求积法(DQM)数值研究了弹性约束边界矩形板面内自由振动的无量纲频率特性。通过设置弹性刚度系数为0或∞,问题退化为各种典型边界矩形板的面内自由振动,与已有的矩形板面内自振频率结果进行比较,结果显示,该分析求解方法行之有效;最后考虑了矩形板边界条件、长宽比、刚度系数对自振频率的影响。

弹性约束浅拱的非线性动力响应与分岔分析

浅拱采用竖向、转动方向弹性约束时,自振频率和模态与理想的铰支/固结边界存在差异,不同约束刚度将改变外激励下的非线性响应及各种分岔产生的参数域.由浅拱基本假定建立无量纲动力学方程,采用在频率和模态中考虑约束刚度大小的方法,通过Galerkin全离散和多尺度摄动分析导出极坐标、直角坐标形式的平均方程,其中方程系数与约束刚度一一对应.用数值方法分析了周期激励下竖向弹性约束系统最低两阶模态之间1∶2内共振时的动力行为,所得结果与有限元的对比以及平均方程系数的收敛性证明了所采用方法是可行的.随着激励幅值、频率的变化存在若干分岔点,分岔发生时的参数分布与约束刚度值有关,在由分岔点连接的不稳定区或共振区附近,存在一系列稳态解、周期解、准周期解和混沌解窗口,且随参数的变化可观测到倍周期分岔.

竖直方向弹性约束悬臂梁的固有频率分析

针对固定端部竖直方向为弹性约束的悬臂梁结构进行了模态分析.用欧拉-伯努利梁模型,推导出前3阶固有频率方程和振型函数.针对不同刚度,采用数值方法求解固有频率方程,得到固有频率随约束刚度变化的关系曲线.运用最小二乘法对该曲线进行函数拟合.以不同尺度梁为例,通过有限元方法对该拟合函数的正确性进行了验证,其误差小于2%.应用该函数,通过固有频率对端部刚度进行识别,其误差小于6%.

脉冲进气条件下弹性约束导叶可变几何涡轮性能研究

文中基于可调涡轮弹性约束导叶的概念,采用流固耦合方法研究了在脉冲进气条件下,弹性约束导叶涡轮的非稳态特性以及脉冲幅值和频率对其性能的影响,通过与传统可调涡轮对比,分析了弹性约束导叶可调涡轮性能发生变化的原因.结果表明,脉冲进气幅值越小,频率越低,弹性约束导叶可调涡轮相对传统可调涡轮流量提升率越大,输出功率提升率越大,效率下降率越低.通过对转静子进口气流角以及导叶出口压力损失分布的分析,论证了弹性约束导叶涡轮性能对脉冲幅值和频率发生变化的原因.

弹性约束下Timoshenko夹层梁的热屈曲行为研究

综合考虑构件轴线伸长和1阶横向剪切变形等条件下,建立横向受热作用且周围有弹性支承约束的夹层梁几何非线性精确数学模型。利用打靶法数值方法获得了两端转角弹簧与横向弹性地基共同约束时夹层梁的静态热过屈曲数值解。改变梁端转角弹簧刚度,获得不同的临界屈曲温度;当改变夹层梁物性参数时,给出平均升温参数与水平轴向压力之间的关系曲线;当两端转角弹簧刚度和弹性地基刚度同时给定时,分析非均匀升温参数与夹层梁热过屈曲和热弯曲组合变形之间的关系。

集中荷载下水平弹性约束圆弧拱的屈曲分析

支承于其他结构上的拱结构的拱脚常受到弹性约束而出现水平位移,进而影响拱的力学性能.本文得到了水平弹性约束圆弧拱承受面内跨中竖向集中荷载作用的内力及位移的解析解.通过构造无量纲化柔度系数这个参数提出了计算拱跨中轴力和拱脚支座位移的理论公式和近似表达式.根据跨中轴力大小在线性计算范围内得到了拱与拱形梁的划分标准.使用有限元程序分析了拱的分支屈曲模态、临界荷载及跨中临界轴力与支座刚度的关系,得到了拱由反对称屈曲转变为对称屈曲时柔度系数的界限值,提出了临界荷载和临界轴力的计算表达式.

四边弹性约束FGM矩形板面内自由振动的DQM求解

假设矩形板为正交各向异性,材料的物性沿矩形板的宽度方向按幂律连续分布,基于二维线弹性理论,建立了四边弹性约束功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)矩形板面内自由振动的控制偏微分方程。控制方程为复杂耦合的变系数偏微分方程,采用微分求积法(Differential Quadrature Method,DQM)数值研究了四边弹性约束FGM矩形板面内自由振动的无量纲频率特性。通过设置弹性刚度系数为0或∞,梯度指数为0,问题退化为各种典型边界下矩形板的面内自由振动,与已有的各向同性矩形板自振频率结果进行比较,结果表明分析求解方法行之有效。最后考虑了FGM矩形板边界条件、长宽比、梯度指数及刚度系数对自振频率的影响。