复固有频率问题的模糊变分原理

模糊变分原理是模糊有限元重要的理论基础之一,模糊有限元的研究已经比较成熟了,然而关于模糊变分原理的研究却非常少.为研究复固有频率问题的模糊变分原理,首先介绍了一些模糊数学的概念,之后推导了非保守系统的拟Hamilton变分原理.接着通过将模糊参数引入到拟Hamilton变分原理,推导了复固有频率问题的模糊变分原理.作为模糊变分原理的应用,又推导了模糊有限元法.该方法可以直接得到问题的模糊解.与传统的模糊有限元方法相比,它避免了先将模糊参数转化为区间形式求解,之后再由区间解构造模糊解的过程.因此,该方法可以很大程度上减少计算量.最后通过数值算例表明了所提方法的可行性.

分数阶粘弹性地基上裂纹梁的自由振动

本文研究了分数阶粘弹性Pasternak地基上含多裂纹Euler梁的自由振动问题.首先,引入分数阶导数概念,建立粘弹性Pasternak地基模型,推导出地基应力-应变本构的复模量以及地基反力.其次,将裂纹等效成无质量扭转弹簧,借助于裂纹能量释放率和应力强度因子的关系,推导出梁的局部柔度.然后,基于传递矩阵方法,建立含多裂纹梁的分段传递矩阵进而得到总体传递矩阵.最后,基于梁的边界条件,建立求解裂纹梁的复固有频率及振型的线性代数方程组,数值求解得到含多裂纹梁的固有频率及振型.以含双裂纹的两端简支Euler梁为例,数值计算了复固有频率和振型.并基于曲率模态分析裂纹位置对复固有频率和振型的影响.数值结果揭示了粘弹性地基的分数阶系数、粘性系数以及裂纹位置和裂纹深度对复固频率和振型的影响规律.

分数阶黏弹性Pasternak地基上两端固支Timoshenko梁的动力响应

本文研究了放置在黏弹性Pasternak地基上的Timoshenko梁在移动载荷作用下的动力响应行为.首先,引入分数阶导数,将整数阶标准固体黏弹性地基模型推广为分数阶标准固体黏弹性模型.对于Pasternak地基,考虑压缩层是黏弹性的而剪切层仍是弹性的情况,给出了地基反作用力.然后,求解了Timoshenko梁的自由振动解,获得含黏性耗散信息的复固有频率及振型函数.在此基础上用振型叠加法分析了在移动简谐荷载作用下梁的位移响应.在数值算例中,给出了不同分数阶导数、地基黏性系数以及载荷移动速度下梁的动态响应,讨论了黏弹性地基对梁的动态响应的影响规律.

分数阶粘弹性地基上薄板波动和振动特性分析

本文研究了粘弹性地基上薄板的波动和振动问题.主要讨论了基于分数导数理论的粘弹性地基模型上薄板弯曲波的传播特性以及固有频率对地基的依赖特性.推导了三种经典粘弹性地基模型的复模量.并利用分数导数的性质得到分数阶粘弹性地基上Kirchhoff板中弯曲波的传播速度、衰减系数以及自由振动的复固有频率.数值算例表明粘弹性地基对弯曲波传播特性存在显著影响,不同粘弹性模型所对应的色散和衰减特性也存在较大差别.分数阶导数可以实现相邻整数阶导数之间的光滑过渡.利用分数导数的本构关系可以更加真实地描述粘弹性地基的历史依赖行为,更准确地表现出粘弹性地基板中弯曲波的色散和衰减特性.

分数阶粘弹性Pasternak地基上四边固支板的自由振动

本文研究了分数阶粘弹性Pasternak地基上四边固支薄板的自由振动问题.通过引入分数阶导数,将传统整数阶粘弹性模型修正为分数阶导数粘弹性模型,增强了模型的灵活性.基于所提出的分数阶粘弹性Pasternak地基模型,导出相应的应力-应变本构关系的复弹性模量.在此基础上进一步研究Pasternak地基上四边固支矩形板的固有频率对粘弹性地基的依赖特性.在数值算例中,计算了分数阶粘弹性地基上四边固支板的前四阶复固有频率,以及双轴对称、双轴反对称、一轴对称另外一轴反对称等不同振动模态下的振型图.基于数值结果讨论了粘弹性地基分数阶参数及粘性参数对复数固有频率及振动衰减的影响规律.

Dynamic Characteristics Analysis of Multilayer Fiber Reinforced Plastic Shaft

In order to study the dynamic characteristics of multilayer fiber reinforced plastic(MFRP)shaft,the coupling model of three-dimensional equivalent bending stiffness theory and transfer matrix method is established,and the influence of thickness-radius ratio,length-radius ratio,layer angles,layer proportion,and stacked approaches on MFRP shaft dynamic characteristics is investigated.The result shows that the proposed coupling model has high accuracy in MFRP shaft dynamic performance prediction.The proportion of small-angle layers is the decisive factor of MFRP shaft natural frequency.With the increase of thickness-radius ratio and length-radius ratio,the natural frequency of MFRP shaft decreases.The natural frequency of MFRP shaft with the angle layers combination of±45°and±90°is smaller compared with the metal shaft no matter in simple/free boundary condition or simple/simple supported boundary condition.