AEROELASTIC PROPERTIES OF SANDWICH BEAM WITH PYRAMIDAL LATTICE CORE CONSIDERING GEOMETRIC NONLINEARITY IN THE SUPERSONIC AIRFLOW

The equation of motion of sandwich beam with pyramidal lattice core in the supersonic flow considering geometric nonlinearity is formulated using Hamilton＇s principle. The piston theory is used to evaluate aerodynamic pressure. The structural aeroelastic properties are analyzed using frequency- and time-domain methods, and some interesting phenomena are observed. It is noted that the flutter of sandwich beam occurs under the coupling effect of low order modes. The critical flutter aerodynamic pressure of the sandwich beam is higher than that of the isotropic beam with the same weight, length and width. The influence of inclination angle of core truss on flutter characteristic is analyzed.

旋转粘弹性夹层梁非线性自由振动特性研究

对旋转粘弹性夹层梁的非线性自由振动特性进行了分析.基于Kelvin-Voigt粘弹性本构关系和大挠度理论,建立了旋转粘弹性夹层梁的非线性自由振动方程,并使用Galerkin法将偏微分形式振动方程化为常微分振动方程.采用多重尺度法对非线性常微分振动方程进行求解,通过小参数同次幂系数相等获得微分方程组,并通过求解方程组及消除久期项来获得旋转粘弹性夹层梁非线性自由振动的一次近似解.用数值方法讨论了粘弹性夹层厚度、转速和轮毂半径对梁固有频率的影响.结果表明:固有频率随转速增大而增大,随夹层厚度增大而减小,随轮毂半径的增大而增大.

金字塔型点阵夹芯梁振动特性分析

研究了金字塔芯层点阵夹芯梁的自由振动和非线性受迫振动特性.基于折线理论推导出两端简支金字塔型点阵夹芯梁的非线性动力学方程.计算点阵夹芯梁固有频率并进行了验证.分析了杆件半径、杆件倾斜角度和芯层高度对点阵夹芯梁固有频率的影响.研究了点阵夹芯梁在不同激励幅值和不同结构参数下的非线性幅频响应特性.结果表明,随着各结构参数的增大,夹芯梁的固有频率均呈先增大后减小的变化规律,并且芯层结构参数对点阵夹芯梁的非线性响应存在复杂影响.

高斯激励黏弹性夹层梁的非线性随机响应特性

黏弹性夹层梁的随机振动控制是一个重要的实际问题。基于性能可控黏弹性体的夹层梁具有无需改变结构设计的可优化性而倍受关注。虽然关于该可控黏弹性夹层梁的振动已有一定研究,但所用的动力学模型在几何或物理上是线性的,而对于较强激励情况则需要考虑非线性因素。首次考虑该黏弹性体的物理非线性,建立黏弹性夹层梁及其支承质量系统的非线性运动微分方程,并离散化为多模态耦合的非线性振动方程;对于平稳随机激励,运用统计线性化法推导等价拟线性系统,并计算系统的随机响应,得到黏弹性夹层梁非线性随机振动的均方位移,及等价的频响函数和功率谱,用以评价可控黏弹性夹层梁的响应抑制性能。

对边简支梁式夹层板的非线性振动

夹层板壳结构由于其优异的力学特性在工程中被广泛使用,但有关其非线性振动特性的研究还不够完善,其精确解答一般很难得到。本文对具有软夹心和极薄表层夹层矩形板的非线性自由振动方程进行简化,并将振型设成时间和空间函数的分离形式,时间函数取谐函数,空间函数未知。将假定的振型函数带入微分方程,得到对边简支梁式夹层板无量纲化的空间模态控制方程。采用修正迭代法和伽辽金法对其进行求解,得到了梁式夹层板振型的一个解析解,以及梁式夹层板非线性振动的振幅和振频的解析关系式,并进一步分析了夹层板剪切参数对非线性振动特性的影响。

轴向运动夹层梁的非线性振动

本文给出了轴向运动夹层梁问题的描述,并结合材料本构关系和变形几何关系,利用达朗伯原理建立了带有陀螺项的四阶偏微分横向振动方程。建模中,采用了Euler-Bernoulli梁,并没有考虑转动惯量和剪切变形的影响。

夹芯梁结构有效性能的多尺度变分渐近模型

为有效分析夹芯梁结构性能,基于变分渐近法建立多尺度变分渐近模型。首先基于旋转张量分解概念建立三维夹芯梁几何非线性的能量方程;利用梁结构细长和非均质较小的特征,将三维夹芯梁结构各向异性、非均质问题严格分解为宏观层面的梁轴线的一维非线性分析和细观层面的单胞本构分析。基于最小势能原理,通过对单胞应变能泛函变分主导项最小化得到有效属性和波动函数解,代入梁的一维模型进行全局非线性响应分析。利用得到的全局响应、波动函数解重构局部场。由于变分特性,构建多尺度模型可以很容易通过有限元数值实现。通过三类夹芯梁结构算例表明:构建模型得到的全局位移和局部应力场与三维有限元具有很好的一致性,但计算成本和建模工作量明显减少,为结构设计人员在初始设计阶段对夹芯梁结构性能评估提供了一种简洁的途径。