含呼吸式斜裂纹梁的非线性振动分析

考虑振动环境中斜裂纹的呼吸行为,文中提出一种理论方法开展含呼吸式斜裂纹梁的模态和非线性振动分析.在双线性弹簧模型的基础上,建立含呼吸式斜裂纹梁的理论模型.根据虚功原理,将斜裂纹转化为梁结构的局部柔度.通过Galerkin方法,将含呼吸式斜裂纹梁的弯曲振动微分方程简化为多个单自由度系统.在方波激励作用下,采用精细积分方法的衍生格式——精细库塔法,研究裂纹倾角和裂纹尺寸对含呼吸式斜裂纹梁非线性振动响应的影响.算例表明:斜裂纹倾角是影响梁结构模态的一个重要因素,呼吸行为使得梁结构振动响应呈现非线性.含呼吸式斜裂纹梁理论模型实现斜裂纹倾角和呼吸行为的引入,与工程实际更为接近.

含双边呼吸式裂纹悬臂梁的自由振动分析

基于含双边裂纹梁的振动行为,本文提出一种含双边呼吸式裂纹悬臂梁自由振动的理论分析方法。考虑裂纹的倾斜角度,将裂纹模块转化成悬臂梁的局部柔度;根据双边裂纹的呼吸行为,建立含双边呼吸式裂纹悬臂梁的刚度模型;采用Galerkin方法,将梁结构的振动微分方程简化为多个单自由度系统的振动微分方程组,推导含双边呼吸式裂纹梁的固有频率和振型;通过ANSYS开展含双边呼吸式裂纹悬臂梁模态的数值分析,验证本文提出的理论方法。算例分析结果表明:与张开时裂纹模型相比,呼吸式裂纹模型更加接近工程实际;裂纹的倾斜角度是影响梁结构固有频率的重要因素,而裂纹对梁结构固有振型的影响很小。

含裂纹梁的模态与振动疲劳寿命分析

基于传递矩阵法和Paris公式,提出一种对含初始横向裂纹悬臂梁进行模态和振动疲劳寿命分析的理论方法.采用无质量弯曲弹簧来等效横向裂纹,弹簧刚度通过裂纹引起悬臂梁的局部柔度来表述,则整条悬臂梁被离散成弯曲弹簧连接的两段完整梁.根据Euler-Bernoulli梁理论,采用更精简方法推导出悬臂梁的特征传递矩阵,分析裂纹参数对悬臂梁前五阶模态的影响.通过同步分析法使得裂纹梁模态和疲劳裂纹扩展分析同时进行,采用Paris公式模拟疲劳裂纹的扩展速率,研究悬臂梁根部区域裂纹参数对悬臂梁振动疲劳寿命的影响.结果表明,疲劳裂纹对悬臂梁的各阶模态和振动疲劳寿命的影响很大,且悬臂梁根部区域的任意位置都可能发生疲劳断裂.

含多条裂纹变截面简支梁的自由振动

基于传递矩阵方法,提出了一种求解含多条裂纹变截面简支梁固有频率的新方法。针对一类可推导振型函数的变截面梁结构,采用无质量弯曲弹簧来等效梁结构上的横向裂纹,推导出含变截面参数和裂纹几何参数的整段变截面梁传递矩阵;根据简支梁的边界条件,得到含裂纹变截面简支梁的特征传递矩阵,研究变截面参数、裂纹条数和裂纹几何参数对变截面简支梁固有频率的影响。结果表明:裂纹对变截面梁模态的影响非常大,会显著降低变截面简支梁的各阶固有频率。

含多条裂纹梁的模态与振动疲劳寿命分析

基于Paris公式,提出了一种含多条裂纹梁疲劳寿命预估的方法。在模态分析中,基于传递矩阵方法,利用无质量的弯曲弹簧等效裂纹,提出一种求解含有多条裂纹梁固有振型的方法,分析裂纹数目、裂纹位置、裂纹深度对裂纹梁固有频率的影响。在振动疲劳分析中,研究了在简谐激励作用下裂纹数目对裂纹尖端应力强度因子的影响。通过Paris疲劳裂纹扩展方程和同步分析法,考虑裂纹梁振动与裂纹扩展的相互作用,分析了裂纹数目和裂纹位置对裂纹梁疲劳寿命的影响。结果表明,裂纹数量、裂纹位置和深度对梁的模态参数和疲劳寿命有重要影响。

不同温度下裂纹悬臂梁的模态和疲劳寿命分析

基于扭转弹簧模型和修正Paris公式,提出了一种在不同外界温度下含初始裂纹悬臂梁的疲劳寿命估算方法。在模态分析过程中,通过弹性模量引入温度模块,利用扭转弹簧等效该裂纹,将悬臂梁转化为由扭转弹簧联接的两段弹性梁;推导出不同温度下含裂纹梁固有振型的特征方程,分析温度和裂纹几何参数对裂纹梁固有频率的影响。在疲劳寿命分析过程中,利用复弹性模量引入阻尼损耗因子,基于修正Paris方程和同步分析法,考虑裂纹梁振动与疲劳裂纹扩展的相互作用,分析温度、阻尼和悬臂梁根部区域裂纹几何参数对裂纹梁疲劳寿命的影响。结果表明:随着裂纹相对位置的减小以及裂纹相对深度的增大,裂纹悬臂梁的固有频率和疲劳寿命则逐渐降低;而外界温度的升高也会导致裂纹悬臂梁固有频率和疲劳寿命的降低;同时随着阻尼损耗因子的逐渐增大,裂纹悬臂梁的疲劳寿命也会逐渐增加。

高温下含多条裂纹简支钢梁的模态分析

基于传递矩阵方法,提出了一种在高温下对含多条裂纹简支钢梁进行模态分析的方法。在模态分析过程中,用无质量的扭转弹簧来等效横向裂纹,推导出每条裂纹产生的局部柔度;通过材料力学参数的变化引入温度模块,考虑温度变化在简支梁截面产生的轴向载荷的影响,推导出含温度参数、裂纹条数和裂纹几何参数的整条裂纹梁传递矩阵。根据简支梁的边界条件,求解出不同温度下含多条裂纹简支钢梁的固有频率。结果表明:简支梁横截面上的轴向温度载荷对固有频率的影响非常大,不能忽略不计;温度的升高会显著减小裂纹简支钢梁的各阶固有频率;随着裂纹相对深度的增大,裂纹简支钢梁第一阶固有频率和临界温度均逐渐降低。

ISEC理念与“材料力学”教学改革融合方案研究

随着高等教育国际化的发展,ISEC项目新型的教学理念、先进的课程体系、多样的教学方法和人性化的管理模式,被国内越来越多的高等院校引进。以“材料力学”课程为例,将ISEC项目理念与课程教学改革相融合,从教学内容、教学模式、评价体系和教学试点等方面,提出一种新型的、国际化的教学改革方案,为ISEC项目的引进积累可复制、可推广的经验。

ISEC理念在“材料力学”教学改革中的应用探讨

随着ISEC项目在国内高等院校的开展,该文将ISEC教学理念融入到“材料力学”课程的教学改革中去。ISEC项目把传统的教学理念与国际化教学理念有机结合,构建全新的“理论知识—实践—工程实例—信息反馈”教学模式;调整课程设置,优化教学设计,加强教师队伍建设,为“材料力学”ISEC教学改革建设提供一点参考意见和借鉴建议。

基于大样本的总体比例区间估计问题浅析

从实际问题中通过问卷、调查得到的离散变量的数据或比例,对这类数据的统计推断,不能采用均值、方差等连续变量的统计推断方法,而应采用总体比例的推断方法。主要用正态近似法,讨论了大样本情况下一个总体比例的区间估计以及两个总体比例之差的区间估计问题。

泡沫弹高速撞击下复合材料夹层板的动态力学响应仿真与实验研究

基于实验方法,利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)获取了复合材料夹层板在金属泡沫弹高速撞击下的动态响应特性,验证了Abaqus/Explicit仿真模型的有效性,分析了在不同冲量条件下,金属泡沫弹冲量、夹层板芯层面密度和芯层厚度对夹层板动态力学行为的影响规律.结果表明:复合材料夹层板的动态响应历程与泡沫弹撞击动能、芯层面密度无关,增加芯层厚度可以有效提高夹层结构的动态响应时间,芯层厚度增加10 mm,动态响应时间增加了0.38 ms,但夹层板上不同点在同一时刻达到无量纲变形峰值;当芯层面密度增加54%时,结构的抗冲击性能提高20%;而芯层厚度提高100%时,结构抗冲击性能仅提升26%.

基于慕课堂和网络直播的力学混合教学实践

作为高校课堂教学的有力补充,网络授课方式近几年来发展迅猛。利用网络平台和现代应用技术开展教学是工科院校力学学科教育的方式之一。以“材料力学”课程中的强度校核内容为例,基于江苏科技大学在中国慕课网站中对“材料力学”课程的建设,结合网络直播平台(腾讯)开展线上线下混合式教学,在网络答疑和学生自主学习等多渠道的辅助下,取得了较好的教学效果。

新工科背景下建筑环境学课程教学改革与讨论

文章将“新工科”教学理念融入建筑环境学课程的教学改革中。基于项目导向型教学模式,采用模块化教学;加强校企合作,推行顶岗实习模式。摒弃传统“一考定终身”的模式,强调对学生平时学习效果的评估,构件全新的综合评价体系。