功能梯度环形截面梁的横向自由振动

对功能梯度材料制成的环形截面梁,假设材料的物性参数沿壁厚方向按幂率变化,基于Lagrange函数和Hamilton原理,建立了该梁横向自由振动的Hamilton对偶方程组.采用辛方法求解了Hamilton矩阵的辛本征问题,得到了简支、两端固定、悬臂和左端固定右端铰支4种约束的FGM(functionally graded materials)环形截面梁的固有频率和振型函数.算例给出了这4种约束的FGM环形截面梁前8阶无量纲固有频率随材料体积分数的变化规律,分析了材料体积分数对FGM环形截面梁固有频率的影响.

旋转FGM圆环形截面柔性梁的振动特性

工程实际中直升机的旋翼和风力机的叶片等可简化为旋转柔性悬臂梁的动力学问题。针对旋转FGM圆环形截面柔性悬臂梁的横向振动问题,基于Euler-Bernoulli梁理论和Hamilton原理,建立了自由振动时的运动微分方程。对运动微分方程和边界条件进行量纲归一化处理,采用微分求积法对其进行离散化,得到了系统的广义特征方程。分析了旋转FGM圆环形截面柔性梁的前三阶量纲为一的固有频率随梯度指标和不同梯度指标、径长比下量纲为一的固有频率随轮毂量纲为一的角速度的变化关系。数值计算结果表明,在给定某些参数情况下,旋转FGM环形截面悬臂梁的前三阶量纲为一的固有频率随轮毂量纲为一的角速度的增大而增大,第二阶、第三阶量纲为一的固有频率随梯度指标的增大而增大的趋势较为明显。

基于圆环形薄壁截面梁的光纤光栅传感研究

提出将圆环形薄壁截面梁应用于光纤光栅传感,用一个光栅实现了对温度与应力的同时区分测量;对圆环形薄壁截面梁的应变进行了理论与实验分析,结果表明圆环形薄壁截面梁各点应变与该点角度的二倍呈余弦变化关系.

基于圆环形薄壁截面梁的温度自补偿拉力传感器

提出一种基于圆环形薄壁截面梁的温度自补偿的拉力传感方法。将2个反射波长相同的光纤布拉格光栅(FBG)刚性粘贴于圆环形薄壁截面梁的外表面,其间距为相距90°。当拉力的作用线与其中一个光栅在同一直径上时,2个光栅反射峰的间距与拉力的大小呈线性关系,而对温度变化不敏感,从而实现了温度自补偿的拉力传感。实验中,温度自补偿传感的拉力达到7 kgN。