可变弹性约束条件下含移动质量块粘性梁的频率分析

研究了含移动质量块和集中阻尼器粘性梁(Bernoulli-Euler梁模型)在可变弹性约束条件下的动力学行为。考虑移动质量块的惯性效应,导出了关于梁系统的偏微分方程,然后采用Mathematica软件进行数值计算,得到几种典型约束条件下系统的振动频率,并将这些结果与已有文献作比较,其结果显示了方法的可靠性。另外,基于上述方法,还揭示了系统的某些有趣的动力学行为。

含移动质量块简支梁的弯曲-扭转振动分析

考虑移动质量块的惯性效应及梁的自重,研究了弯曲中心线与扭转中心线不重合时简支梁的弯曲-扭转振动.首先求得无移动质量块系统的自由振动频率,并考查了几何参数和材料参数对它的影响;然后针对含有移动质量块的情形,计入移动质量块的惯性效应和梁自重效应的影响,理论导出了系统的耦合振动方程,并借助Galerkin法进行离散化;最后通过数值计算得其解.研究表明,移动质量块的惯性项及梁的自重效应对系统弯曲位移和扭转位移有较大影响,在工程实际中应予以重视.

螺线式变惯量飞轮的研究

利用微分定义法导出了阿基米德螺线上一点的切线和径线垂直线的夹角公式,并且得到了夹角变化规律。选用合适的螺线槽段,使得变惯量飞轮的操纵力远小于可移动质量块的离心力。由于飞轮自身的转动惯量能连续变化使得传动机构也能简化。在这基础上研究了滑块沿径向做等速运动时飞轮动能变化规律,得到输入输出扭矩的变化规律。结果显示输入较小的控制扭矩能得到飞轮较大的输出扭矩,应用于储能能提高传动效率,在实现短时间输入输出大扭矩场合能减小驱动装置的功率。

裂纹梁无效损伤位置的理论分析和实验研究

以两端固支裂纹梁为例,通过理论和实验方法探讨无效损伤位置。首先将梁的裂纹模拟为无质量的等效扭转弹簧,得到裂纹梁的特征方程,并求解特征方程解得固有频率。数值计算结果表明,某阶模态的无效损伤位置就是该阶模态固有频率与裂纹深度无关的位置,并且该位置出现裂纹时无法通过计算相应模态的曲率模态差来判断是否出现损伤。不同阶模态的无效损伤位置也会不同。随后用质量块模拟裂纹进行实验研究,利用移动质量块的方法模拟不同损伤位置得到的梁固有频率曲线,与健康梁固有频率对比,从而得到梁的无效损伤位置。最后将质量块放置在梁无效损伤位置上模拟裂纹,实验测得该梁的曲率模态,实验结果表明:当质量块布置在梁某阶无效损伤位置时,梁该阶固有频率几乎不发生变化,且相应模态的曲率模态差无法检测出损伤信息,与数值计算结果相符。

梁板结构的微小缺陷检测方法研究

针对板梁结构的微小缺陷识别问题,对板梁结构的模态振型和模态频率进行了研究,提出了基于小波变换和移动质量法的板梁结构缺陷识别方法。对“质量块在结构表面移动过程中,质量块-板梁耦合结构的固有频率会随移动位置的变化而改变,且当质量块位于结构缺陷位置时,固有频率会发生微小突变”的性质进行了研究,得到了随质量块位置变化的结构频移曲面;通过改变辅助质量块的位置来探测结构的动态特性,提出了应用离散小波变换分解板梁结构的振型和频移曲面的方法,提取结构的微弱缺陷信息,为板梁结构的微小缺陷检测提供了理论支撑。研究结果表明:该方法能够有效地识别板梁结构的微小缺陷,为以后的工程应用提供了一种实用的新检测方法。