旋转圆环动态特性的行波解

基于固体弹性介质中的行波理论,对旋转圆环的固有频率进行了计算。以扩张弯曲梁微元体的运动方程为基础,分析了运动条件下该波导中行波的色散关系。通过分离正行波数和负行波数,解决了行波法计算旋转圆环的固有频率问题。同时给出了波数分离的判断依据,并结合简谐波动的相位封闭原理和传递矩阵建立了旋转圆环的特征方程。数值模拟研究了旋转体的固有动态特征,并与有限元方法比较,说明所建模型中假设的有效性和计算结果的可靠性。

旋转圆环受迫振动响应的行波解

应用行波法求解旋转圆环的受迫振动响应问题。以静止坐标系中旋转、扩张弯曲梁的振动方程为基础,应用弹性固体中的波动理论,给出旋转圆环中波模式、波传递矩阵及受迫响应解。研究表明,在旋转弯曲梁段中,正方向与负方向上波的传播特性相异;将外激励等效为间断节点模型,考虑几何连续性条件和力的平衡条件,可获得旋转圆环上任意点处位移响应的表达式。通过行波方法求得的结果反映旋转圆环的动态特性,并可有效地计算旋转圆环的受迫振动响应。

用半解析环形板单元解旋转圆环板的动频问题

使用半解析环形板单元求解零部件转动时的固有频率 (零部件转动时的固有频率称为动频 ) ,推导出离心应力使单元增加的附加刚度矩阵 ,给出动频的求解过程 ,计算的结果被实验证明·这种单元适用于研究金属切割锯片、盘形锥齿轮等旋转零部件的动力学问题·

功能梯度压电旋转圆环的三维解析解

基于三维压电弹性力学方程,采用直接位移法,给出横观各向同性功能梯度压电旋转圆环的三维解析解.设功能梯度压电材料参数是厚度坐标z的任意函数,广义位移分量是径向坐标r的幂函数的线性组合,其中含有9个待定的位移函数,它们是坐标z的函数.结合相应的边界条件,求解控制方程,通过直接积分确定位移函数和相应的积分常数,从而确定旋转圆环的力场和电场.算例展示一种材料的梯度指标对力场和电场的影响.

磁电弹性旋转圆环(圆盘)的三维分析

由控制方程直接得到磁电弹性旋转圆环相应于离心力的特解,利用位移、电势和磁势的通解推导出一个关于应力、电位移和磁感应强度的通解,再在特解上叠加一个准调和函数形式的通解且满足边界条件,从而给出磁电弹性旋转圆环的解析解,同样方法可以得到磁电弹性旋转圆盘的解析解.给出了算例,对磁电材料、压电材料和横观各向同性弹性材料的数值结果作了比较.磁电材料与压电材料的径向位移很相近,与弹性材料有较大差别;磁电材料与压电材料的径向、环向应力都很相近,且与纯弹性材料的应力曲线很相似,三种材料的最大应力都出现在圆盘中心处;径向电位移与半径呈线性规律;磁电材料与压电材料的电位移略有差别.

切向内力对偏心旋转圆环自由振动的影响

针对工程领域广泛应用的环状结构,研究了偏心运动对切向内力、固有特性及稳定性的影响。采用微元法及叠加原理计算了离心力与支反力引起的切向内力分布,根据Hamilton原理在惯性系下建立了动力学模型。采用经典振动理论求解特征值,并利用对比方法研究了切向内力对动力学行为的影响,揭示了切向内力、转速、偏心距、固有特性及动力稳定性之间的关系。采用数值方法求解时域动态响应,验证了结果的正确性。

旋转圆环平面外振动的行波法研究

以高速球轴承保持架为应用对象,针对旋转薄壁圆环的平面外振动问题,开展弹性波传播的基本特性研究,分析平面外波动的色散方程、波数、截止频率、相速度以及位移耦合系数.基于行波动力学方法,根据波动正向传递的判据,将正负行波的波数进行分离.结合相位封闭原理和波传递矩阵,建立旋转圆环的频率特征方程.文中算例给出了旋转薄壁圆环平面外振动的固有频率,对其计算结果与文献结果作了比较,验证了计算方法的准确性.

用旋转圆环圆盘电极筛选缓蚀剂方法的研究

本文研究了用RRDE(旋转圆环圆盘电极)法测出的环电流与用失重法测出的相应的腐蚀速度之间的关系,发现二者的变化基本一致,据此认为可用RRDE法测定环电流代替失重法测定腐蚀速度,从而对缓蚀剂的优劣进行评价。

用旋转圆环圆盘电极研究碳钢在缓蚀剂溶液中的腐蚀

本文用RRDE技术研究了20~#碳钢在1％NaCl+0.01NHCl溶液中和在1％NaCl+0.01 NHCl+缓蚀剂(主要成分为聚磷酸盐)溶液中的腐蚀,得出如下初步结论:(1)RRDE可用来判断金属腐蚀的化学机理和电化学机理,(2)RRDE可用于评价和筛选缓蚀剂,(3)聚磷酸盐+硫酸锌的缓蚀效果与金属表面膜的形成厚度无明显的关系。

旋转圆环上的珠子动力学

对于放置在旋转圆环凹槽上的珠子,当圆环旋转时,珠子将产生一系列运动行为。可以将珠子视为刚体,研究珠子的动力学,考虑滚动摩擦和黏滞阻力两种形式的阻力,用分析力学方法推导其运动方程,并讨论相关动力学变量,包括平衡点超临界分叉、小振动周期等条件,通过实验模型进行逐一验证。并对特殊条件下进行的受迫振动进行了理论和实验研究。

射线寻迹法分析旋转不等截面圆环结构的动态响应

用射线寻迹法分析了旋转不等截面圆环的自由响应和受迫响应问题。首先,建立了单元局域坐标系,用行波、快衰和近场波动表示波在单元结构内的振动位移;其次,将激励力视为一种特殊的不连续节点,激励点两端为两个不同单元,考虑不同单元之间通过转递系数和转换矩阵耦合,并引入反射矩阵和透射矩阵处理行波在单元间的传播;再次,将结构的稳态响应表达为波动所有迹的叠加,而将自由振动表达为波幅矢量初始迹为零的情况;最后,根据波传递规则将弹性波动的反射矩阵和透射矩阵进行集成,对独立波动单元进行总装,从所得的动力学模型得到旋转不等截面圆环的响应。在给出了行波在该动态模型中传播特性的基础上,由数值算例可以发现旋转状态下圆环的各阶响应频率都高于静止状态下的响应频率。研究内容有助于高速轴承保持架、MEMS转子等的动态特性的精确计算。

圆环旋转液体射流稳定性的研究

本文详细研究了圆环旋转非粘液体射流在静止的非粘不可压缩气体介质中的不稳定性问题，给出了描述射流稳定性的色散方程，证明了圆环旋转液体射流失稳的主导模式是准非对称模式，最后讨论了射流稳定性的影响参数．

圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度数量密度分布相关性研究

压力旋流喷嘴被广泛应用于航空发动机、船用发动机、车用汽油缸内直喷发动机、燃气轮机等动力机械的燃油喷射系统中.以压力旋流喷嘴射流为研究对象,开展了圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度数量密度分布相关性问题研究.对于液体射流,以往的研究往往对破碎液滴粒径数量密度分布或速度数量密度分布进行单独研究,对于这两种数量密度分布之间关系的研究较少;从相关性的角度对圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度数量密度分布之间的关系进行研究.采用最大熵原理方法建立了圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度联合概率密度函数.对圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度联合概率密度函数进行了讨论,对圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径数量密度分布与速度数量密度分布的相关性问题进行了研究.研究结果表明,为了给出正确的圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度联合概率密度函数,射流守恒约束条件中必须同时包括质量守恒定律、动量守恒定律以及能量守恒定律;破碎液滴粒径的数量密度分布与速度数量密度分布密切相关;射流旋转强度对破碎液滴粒径数量密度与速度数量密度分布结构影响不大,对破碎液滴粒径数量密度和速度数量密度的分布区域影响较大.

圆环旋转黏性液体射流空间不稳定性研究

利用线性稳定性理论,进行了液体黏性对不同旋转强度下圆环旋转液体射流空间不稳定性影响的研究.在推导出的三维扰动下具有固体涡核型旋转速度分布的圆环旋转黏性液体射流色散方程的基础上,针对中低速射流,进行了类反对称模式与类对称模式下圆环旋转黏性液体射流的空间不稳定性分析.研究结果表明,对于旋转强度较大的圆环旋转液体射流,液体黏性的增加,不利于射流的破碎;随着液体黏性的增加,射流的特征频率和最不稳定波数减小.然而,对于旋转强度较小的圆环旋转液体射流,液体黏性的增加,有利于射流的破碎;随着液体黏性的增加,类反对称模式下射流特征频率先减小后增大,类对称模式下射流特征频率增大;随着液体黏性的增加,类反对称模式下射流最不稳定波数先减小后增大,类对称模式下射流最不稳定波数增大.

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。

旋转光滑圆环非线性系统的研究

通过对旋转光滑圆环非线性系统的研究,利用椭圆积分和特殊函数,得出系统的解析解并对质点的运动情况进行了定性分析。

平面内外加速旋转薄壁圆环动力学特性

基于Euler-Bernoulli梁模型理论,综合考虑科氏力和离心力的影响,分析旋转薄壁圆环微元的动能、应变能和外力矩做功,由高阶Hamilton原理以及几何大变形理论,建立了加速旋转薄壁圆环平面内外空间四自由度动力学微分方程。依据波动法中相位封闭原理,对振动进行求解分析,分析了角速度和角加速度对薄壁圆环动态特性的影响。结果表明:恒速状态下,薄壁圆环的幅频曲线存在分支现象,相频曲线复杂化;角加速度仅影响振动幅值,基本不改变固有圆频率。文章为加速旋转薄壁圆环平面内外振动特性的研究提供了理论建模和计算方法,扩展了波动法在弹性体动力学计算方面的应用。

基于几何非线性的加速旋转薄壁圆环振动

基于Euler-Bernoulli梁模型,综合考虑科氏力和离心力的影响,分析微元的动能和大变形应变能,由Hamilton原理建立加速旋转薄壁圆环的平面内几何非线性运动方程。根据波动法中相位封闭原理对振动进行求解分析,计算出加速旋转薄壁圆环的固有频率,分析角速度、角加速度对薄壁圆环动态特性的影响。文章为加速旋转薄壁圆环振动特性的研究提供了理论建模和计算方法,延拓波动法在弹性体动力学计算方面的应用。

旋流喷射液滴粒径与速度数量密度分布

建立了圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度联合概率密度函数;在此基础上,对压力旋流燃油喷射破碎液滴粒径和速度的数量密度分布特性以及碰撞和蒸发对破碎液滴粒径数量密度分布的影响进行了研究.结果表明:从液滴粒径数量密度分布角度看,存在一旋转强度,小于该旋转强度时,旋转不利于射流破碎雾化,只有超过该旋转强度后,旋转才会促进射流破碎雾化,轴向速度增大有利于射流破碎雾化;从液滴速度数量密度分布角度看,旋转总是有利于射流破碎与雾化,轴向速度增大对促进射流破碎雾化作用不明显;碰撞强度增加,破碎液滴粒径数量密度分布向粒径增大方向移动,粒径数量密度分布范围增大,粒径数量密度分布峰值变化不大;蒸发强度增大或蒸发持续时间增长,破碎液滴粒径数量密度分布向粒径减小方向移动,粒径数量密度分布范围增大,粒径数量密度分布峰值变化不大.

科技小创意

自带发电数码相机这款数码相机采用了机械发电的原理,只要握着手柄,通过旋转圆环部分就可以产生电力来供应自身拍照。大概转1 5秒就可以提供拍一张照片的电力,是不是很环保?这也是索尼公司设计的初衷。不过因为没有屏幕,所以这款数码相机只能连到电脑上才能看到照片。