受扭圆环膜褶皱影响因素的数值分析

薄膜广泛应用于土木工程中的大跨建筑结构以及航空航天领域的空间可展结构.由于其厚度薄、抗弯刚度小,在压应力作用下会形成褶皱.褶皱变形对薄膜结构的表面精度以及力学特性产生重要影响.为了深入认识薄膜的褶皱行为,探究褶皱因素的影响作用及其影响机理,以受扭圆环膜为研究对象,采用基于板壳稳定理论的褶皱模型,借助有限元方法,深入分析了褶皱变形特征随边界条件、预张力、薄膜厚度以及材料常数等因素的变化规律.

圆环膜自由振动的数学模型及其若干声学特性

本文研究了圆环膜的横向自由振动。利用该振动的数学模型,得到了其形式解以及固有频率和节线的计算公式。该结果可用于涉及圆环膜振动的领域,也可以用于某些乐器。

非均匀圆膜、圆环膜轴对称振动的定性性质研究

对非均匀圆膜及非均匀圆环膜的离散系统和连续系统轴对称振动的定性性质进行了研究,得出了圆环膜的离散系统不能包含圆膜的离散系统,而圆环膜的连续系统能够包含圆膜的连续系统的结论。介绍了圆膜的柔度系数和对应格林函数的极限关系,并对振动的定性性质的研究结果做了几点说明。

受扭圆环薄膜褶皱变形的试验研究

通过对圆环薄膜进行受扭试验,研究薄膜的褶皱变形机理及其随影响因素的变化规律。为减小边界条件的误差扰动,研发高精度试验装置。通过砝码和同步装置对圆环膜施加预张力,借助旋转平台施加扭矩,采用激光位移传感器对褶皱变形进行非接触测量,主要研究边界条件、预张力以及膜厚等因素对薄膜褶皱变形及其特征参数的影响规律。结果表明:随着扭转角的增加,褶皱幅值逐渐增大,由于没有二次屈曲发生,褶皱数量和褶皱半波长没有明显变化;增大预张力能够有效提高薄膜刚度,从而褶皱幅值和褶皱半波长减小,但使褶皱数量增多;膜厚增加能够提高薄膜的抗弯刚度,在相同扭转角和预张力的情况下,褶皱数量减少,但使得褶皱幅值和褶皱半波长增大。研究成果揭示褶皱因素对褶皱变形的影响规律,有助于通过其影响特性对薄膜褶皱变形进行有效控制,保证薄膜结构的形面精度。

圆环旋转粘性液膜射流三维不稳定性研究

利用线性稳定性理论进行了射流液体粘性对圆环旋转液膜射流稳定性影响的研究,推导出了三维扰动下具有固体旋涡型速度分布的圆环旋转粘性液膜射流的色散方程;在此基础上进行了类反对称模式与类对称模式下的圆环旋转粘性液膜射流的三维不稳定性分析。研究结果表明,在类反对称模式下,液体粘性超过一定值后,射流最大扰动增长率随液体粘性的增加而迅速减小;轴对称模态的射流特征频率产生一个突降变化;随液体粘性增加,轴对称模态不稳定波数范围减小,非轴对称模态不稳定波数范围呈现出先减小后增大趋势。在类对称模式下,液体粘性对射流最大扰动增长率的影响主要体现在对非轴对称模态的影响上;液体粘性只在粘性较大时才会对非轴对称模态射流特征频率产生一定影响;液体粘性超过一定值后,轴对称模态与非轴对称模态的不稳定波数范围都会快速下降。

非均匀圆环形薄膜的径向格林函数振荡性的证明和图解

研究非均匀圆环形薄膜这种新的二维弹性体连续系统线性振动的定性性质,根据已经推导得到的非均匀圆环形薄膜的径向格林函数,利用双元核的振荡性的判定准则,严格证明了径向格林函数的振荡性,并用Matlab软件画出了径向格林函数的曲面图。