二维三元周期复合结构的声带隙特性

研究了二维三元周期复合结构的声带隙特性.三元周期结构的组成为:基体+二元嵌入体,二元嵌入体的构成为:“硬”材料(有较大的密度和声速)柱体外包一层“软”材料(有非常低的密度和小的声速).由于声波在二元嵌入体环形区域的局部共振,而且环形区的密度很低且声速很小,使声带隙出现在较低频段.分析了“包层”材料特性以及复合材料的结构参数对禁带产生的影响.

周期复合结构上的弹性二次特征值问题的多尺度渐近分析方法

针对周期复合结构上的弹性二次特征值问题,本文提出了一种基于二阶双尺度(Second-Order Two-Scale, SOTS)方法的多尺度分析方法 .该方法考虑速度阻尼效应的二次特征值问题,给出了特征值、特征函数的二阶渐近展开,以及特征值的误差估计.本文给出了方法的有限元实现,并通过近似值和参考解之间的定性和定量比较验证了方法的有效性.数值算例结果表明,特征值与特征函数中的二阶校正项对于重构单胞内特征函数的局部信息发挥着重要作用.

星载二维转台U型架结构轻量化与优化设计

星载二维转台是空间相机等光电设备的主要承载机构,U型架是转台的关键支撑部件。为了对星载二维转台U型架进行结构优化与轻量化设计,研制高承载比和轻量化的星载二维转台,本文设计了一种用于星载二维转台的碳纤维复合材料U型架。首先,利用碳纤维复合材料代替钛合金材料,结合考虑工艺性,设计了一种变截面管状结构U型架。接着,按照基于铺层工艺的有限元建模方法对碳纤维U型架进行有限元建模与仿真分析。然后,试制U型架样机并通过模态试验验证有限元模型的准确性。最后,提出一种理论分析法、遗传算法、有限元法相结合的三级优化方法对碳纤维U型架铺层角度、铺层厚度与铺层顺序进行优化设计。结果表明:模态试验与仿真得到的U型架振型完全一致,频率相差在5%以内。初始设计的碳纤维U型架比钛合金U型架质量减少了45.7%,通过对复合材料铺层的优化设计,使U型架质量进一步减少了13.8%,固有频率提升了10.14%。本文所采用的复合材料建模与优化方法正确,设计的碳纤维U型架满足星载二维转台轻量化设计需求。

二维周期排桩隔振技术应用于兰州中川国际机场的初探研究

为了克服传统隔振技术因需要在基础与地基之间埋置隔振装置从而削弱结构的整体性和限制隔振装置的更换等方面的不足,立足于屏蔽弹性波的新思想,基于周期结构的通禁带,采用数值模拟手段研究二维周期排桩结构的带隙特性及其对禁带频段内弹性波的抑制作用,并探讨将这种隔振新技术应用在兰州中川国际机场的新建航站楼与跑道之间来实现隔振时结构设计参数的选取规律。研究发现,对于相对刚度而言,在所选择的材料中,外层散射体钢和内层散射体混凝土及土体所组成的胞元具有最宽的弹性波衰减范围;减小晶格常数增大填充率或者构造含有两种晶格常数的胞元结构可获得更宽的弹性波衰减范围。研究结果可为中川国际机场的周期性排桩设计提供理论指导,从而精准地实现工程结构物的隔振需求。

二维硼结构中条带状空位长程有序分布的理论研究

在二维硼结构中,有序分布的高浓度空位可以增强其结构的稳定性,并对材料性能产生显著影响.根据最近的实验进展,本文重点关注二维硼结构中空位呈条带状分布的体系,提出有效模型系统研究结构稳定性随空位分布的变化.结合第一性原理计算结果,对空位不同近邻作用参数进行拟合,预测了不同空位浓度的稳定结构,发现在该体系中空位不同近邻存在竞争,导致长周期分布的趋势,揭示了不同近邻作用的相互竞争导致长周期结构稳定存在的关键机制.

复合梁结构小型六维力传感器的优化设计

文中设计了一种三横梁与三竖梁复合的六维力传感器弹性体结构,使其外径缩小至40 mm,整个传感器装配完成后外径为45 mm。首先基于有限元技术分析了其在各种载荷条件下的应变分布,根据应变分布特性,设计了传感器的惠斯登电桥方案,推导了每个方向的输出电压公式。在此基础上,基于Box-Behnken响应面法开展弹性体结构的优化,以弹性体上应变片贴片位置的平均应变作为优化目标,通过多目标遗传算法得到最优设计参数,F_(x)、F_(y)、F_(z)、M_(x)、M_(y)、M_(z) 6个方向的平均应变分别是优化前的1.5833、1.5632、1.7338、1.5113、1.5109、2.171倍。进行样机制作,完成标定实验,使用最小二乘法求得解耦矩阵,通过解耦矩阵求得传感器的Ι类误差分别为0.18%、0.42%、0.41%、0.05%、0.49%、0.6%,ΙΙ类误差最大值为1.665%,精度高,维间耦合小,验证了该结构的可行性。

二维周期性复合介质中弹性波的能带结构

用平面波展开方法，研究弹性波在二维周期性复合介质中的传播问题．由 Ｐｂ柱体嵌入 ｅｐｏｘｙ基体组成的复合介质，其弹性波带结构中，存在很大的完全带隙。研究了柱体的横截面形状、组元的体积占有率及复合介质的材料组成等因素对带结构的影响．在Ｃ柱体和ｅｐｏｘｙ基体组成的复合介质中，也观察到完全禁带的出现。但是，相反情况，由ｅｐｏｘｙ柱体和Ｐｂ或Ｃ基体组成的材料中，均无完全禁带出现。

二维局域共振周期格栅结构的低频振动带隙特性研究

为了解决周期格栅结构在低频领域的振动问题,基于局域共振机理,本文设计了一种新型复合二维周期格栅结构,结合有限元方法对结构的带隙机理及低频共振带隙特性进行了分析和研究,并在此基础上对结构进行优化设计。分析发现,仅对包覆层结构进行优化,便可大幅降低带隙的起始频率。带隙的位置由对应局域共振模态的固有频率决定,通过改变结构的材料和尺寸参数可以将带隙调节到满足实际工程应用的范围。数值仿真结果与试验测试结果一致,该结构可在40~90 Hz的低频范围打开宽度50 Hz的完全带隙,最大振动衰减达到36 dB。这种结构设计为周期格栅结构获得低频、超低频带隙提供了一种有效的方法,具有潜在的应用前景。

二维周期结构复合膜系的红外特性

给出了二维周期结构复合膜系电磁特性的基本理论；对二维正弦周期结构复合膜系和非谐振型二维周期结构复合膜系进行了实验研究．在二维正弦周期结构复合膜系中，反射和辐射特性在波长等于周期值附近发生了变化．

敷设二维周期块状阻尼结构的薄板声辐射数值计算

本文借助有限元和边界元的数值算法,针对特定的薄板结构,探讨敷设二维周期块状阻尼结构对薄板声辐射特性的影响。数值计算结果表明,在特定频段内,敷设二维周期块状阻尼结构的薄板辐射声能量要小于敷设传统等面积的整块自由阻尼结构。同时,适当增加阻尼敷设面积及块状阻尼的结构周期数能有效降低薄板声辐射。

二维机织复合材料力学分析中的周期性边界条件研究

为了精确地进行二维机织复合材料力学性能的数值分析,需建立单胞模型的准确边界条件。基于周期边界条件理论,提出了简便通用的二维机织复合材料周期边界方程,并给出了周期边界条件下各弹性常数在有限元分析中的求解方法;为验证周期边界条件的正确性,建立了9个单胞构成的九宫格结构,取中央单胞作为参考单胞,对不同边界条件下独立单胞的变形和应力分布与参考单胞进行对比。研究结果表明:即使在单向拉伸载荷下,单胞各个边界面也不保持平面状态,而是出现凹凸翘曲变形,即存在边界周期性;通过边界周期性条件,可正确地获得二维机织织物的工程弹性常数。

二维C/SiC复合材料连接的显微结构与性能

采用 Ni基连接剂作为中间层在 130 0℃、真空条件下对二维编织 C/Si C复合材料用液相渗透法进行了加压连接 ,所施压力为 2 0 MPa,连接保温时间分别为 15 ,30 ,4 5 ,6 0 min。用扫描电镜 SEM及能谱分析了连接情况 ,结果表明所采用 Ni基连接剂与 C/Si C复合材料有较好的润湿性 ,Ni基连接剂熔融后可进入复合材料的孔隙。接头三点弯曲强度可达 6 0

二维周期结构基本方程及其数值算例

在矢量衍射理论基础上导出了任意倾斜入射下二维周期结构的衍射方程和求解 (m ,n)级衍射波方向即衍射角和衍射方位角的公式 ,理论分析了这些表达式中包含的二维周期结构衍射级次 (m ,n)的限制条件 ,并给出了相应的数值算例 结果表明 ,矢量衍射理论在光栅基本表达式的推导方面有独特优势 .

二维周期阻尼三明治板结构声辐射特性研究

现有对二维周期结构的研究大多集中在振动带隙上,而对于层芯为二维周期粘弹性阻尼材料的三明治夹层板结构,其声辐射特性的研究仍较少。该文以有限元与边界元结合的方法为基础,通过理论建模和数值仿真,并将场点声压数据RMS处理,得到声场的声压均方值作为衡量结构声辐射特性的标准,对影响二维块状周期阻尼双层板壳结构声辐射特性的阻尼层芯厚度和晶格常数进行了研究,得到了在中低频段两者对结构声辐射特性的影响规律。

二维周期阻尼薄板结构的隔声特性

薄板结构中,传统大块敷设阻尼虽然能提高隔声量,但不利于轻量化设计,因此提出二维周期阻尼敷设方式,借助有限元法及VA one声学仿真软件,分析二维周期块状阻尼分布、形状等参数对薄板隔声特性的影响。结果表明,随着阻尼数目的增加,在16~125Hz和250~1 000 Hz频段内,6块阻尼敷设方式隔声量最小;全频段范围内,x、y方向晶格常数均为100mm时,隔声量最小。因此,在特定频段内,合理调整周期阻尼结构的晶格常数及阻尼数目能使隔声量达到最大;二维周期阻尼形状对隔声量有较大的影响,对于圆、正三角形及矩形三种特定的阻尼形状而言,圆形阻尼形状隔声效果最优。

二维周期结构传输特性的子域基函数分析法

频率选择表面是二维周期性阵列结构,通常由导体贴片和介质或由周期性开孔的导体屏和介质构成,与入射电磁波相互作用时表现出明显的带通或带阻的滤波特性.采用模匹配技术对带通型频率选择表现进行分析,其中单元内的场用有限元法解出.这种方法对任意单元形状的频率选择表面都适用.

二维准晶准周期结构的算术理论

Penrose点阵是考察准晶准周期结构的基本模式 .文中首先给出了准格点集在适当坐标系下的坐标 ,并对准周期结构对称性的存在给出了解释 .进一步由坐标表示得到准晶同样具有准格点约束 ,这就决定了在给定的全实代数扩域上 ,准晶只可能存在有限种旋转对称性 .定理 3给出的一般规律是准格点的坐标属于某个分圆域的最大实子域的代数整数环 .作为这个定理的应用 ,作者证明了在实二次域上只可能存在5 ,8,10 ,12四种对称性的准格点阵 .

二维周期性结构的声波带隙研究

从二维周期性结构的振动方程出发,建立二维带隙计算模型,并在此基础上分析带隙与材料结构特性的关系。实例数值计算结果证明,理论结果与试验仿真计算结果是一致的。

三角形二维周期结构光栅的衍射场

通过实验得出三角形二维周期结构光栅的夫琅禾费衍射图样;根据基尔霍夫衍射积分公式及相移-位移定理推导出三角形二维周期结构光栅在像面上的波前函数、振幅分布函数及光强分布函数;利用计算机数值模拟出三角形二维周期结构光栅在像面上振幅分布和光强分布的图样;分析衍射图样得出三角形二维周期结构光栅衍射的特征;结果表明:光的衍射具有提取、携带衍射屏信息的能力,可为研究全同单元组成的凝聚态物质结构时提供一种新的研究方法。

声学二维平面周期结构的吸声性能建模

声学周期结构兼具优化室内声场环境,节约建筑吸声材料的特性而在现代建筑中广泛使用。针对二维平面周期结构的声场优化特性,建立了一种吸声系数计算模型。首先,根据边界条件理论推导了吸声系数的线性方程组,继而通过数值分析方法进行求解,最后在驻波管和混响室中分别进行实验验证。实验结果表明,测量的吸声系数和理论计算曲线吻合良好,该模型可以准确测算二维平面周期结构的吸声系数。同时分析表明:在平面周期结构中,相同吸声材料面积情况下,吸声材料占比越大,吸声效果越好;在相同吸声材料面积和占比情况下,材料边缘长度越长,高频段吸声效果越好;随着材料边缘长度的减少,边缘效应影响减弱。