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多轴平稳非高斯随机振动试验控制方法
1
作者
郑荣慧
李晋鹏
+1 位作者
魏小辉
陈怀海
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期522-527,共6页
多轴向平稳非高斯随机振动控制试验能够对指定响应信号的时、频域特征进行同时控制。提出了一种快速生成具有指定功率谱密度、斜度和峭度的平稳非高斯随机振动信号的方法。通过频率采样方法将目标功率谱密度设计成滤波器,利用非线性变...
多轴向平稳非高斯随机振动控制试验能够对指定响应信号的时、频域特征进行同时控制。提出了一种快速生成具有指定功率谱密度、斜度和峭度的平稳非高斯随机振动信号的方法。通过频率采样方法将目标功率谱密度设计成滤波器,利用非线性变换方法获取非高斯随机信号,再将此信号经过设计的滤波器以获得满足要求的非高斯随机信号。该方法简单、快速并克服了传统非线性变换方法的缺点。进一步将此方法应用于三轴向平稳非高斯随机振动试验中,给出了三轴向非高斯随机振动控制的闭环均衡步骤,此方法能够同时对信号的功率谱自谱、相干系数、相位差以及斜度和峭度进行解耦控制。进行了三轴向平稳非高斯随机振动控制试验,三个方向上加速度信号的功率谱密度、斜度和峭度控制效果均令人满意,满足工程应用要求。
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关键词
随机振动
平稳非高斯
多轴振动
斜度
峭度
功率谱密度
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职称材料
凹透镜实现亚波长聚焦的理论和实验研究
2
作者
徐军
李鹏
+2 位作者
尚闫
钱征华
马廷锋
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期1742-1752,共11页
为了提升传统平面透镜的聚焦效果,增加焦点处的能量,缩小焦斑尺寸,实现亚波长聚焦,文章基于厚度变化设计了用于聚焦平面弯曲波的凹透镜.首先,基于Timoshenko梁理论求解了弯曲波在经历厚度变化后的透射系数及相位变化,并基于此完成了凹...
为了提升传统平面透镜的聚焦效果,增加焦点处的能量,缩小焦斑尺寸,实现亚波长聚焦,文章基于厚度变化设计了用于聚焦平面弯曲波的凹透镜.首先,基于Timoshenko梁理论求解了弯曲波在经历厚度变化后的透射系数及相位变化,并基于此完成了凹透镜的结构设计;其次,应用有限元软件COMSOL Multiphysics的结构力学模块开展了该透镜频域内的工作性能分析,包括聚焦位置及焦点处能量、焦斑尺寸等,并与传统平面透镜的情况进行对比;最后,实验验证了凹透镜设计的合理性和正确性.研究结果表明:文章所设计的凹透镜使平面入射的弯曲波聚焦在预先设定位置,且其性能优于传统的平面透镜,焦点处的能量更高、焦斑尺寸更小;凹透镜的焦斑尺寸小于工作波长的0.5倍,属于亚波长聚焦;此外,该透镜还具有一定的工作频率带宽,在结构参数不变的情况下能够在设计频率附近正常工作.提出的透镜设计方法易于工程实现,且聚焦性能优越,设计思想也能为声波、光波等领域相关透镜的设计提供借鉴.
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关键词
凹透镜
弯曲波
亚波长聚焦
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职称材料
基于PINN的变截面压电半导体纤维力学特性研究
3
作者
吴文锐
房凯
+1 位作者
李鹏
钱征华
《压电与声光》
CAS
北大核心
2023年第5期686-693,共8页
为了研究任意截面形状的压电半导体纤维的力学特性,提出了基于物理信息的神经网络模型,应用深度学习算法求解复杂的变系数偏微分方程。以变截面压电半导体纤维的静态拉伸为例,构造深度神经网络作为试函数,将其代入控制方程形成残差,并...
为了研究任意截面形状的压电半导体纤维的力学特性,提出了基于物理信息的神经网络模型,应用深度学习算法求解复杂的变系数偏微分方程。以变截面压电半导体纤维的静态拉伸为例,构造深度神经网络作为试函数,将其代入控制方程形成残差,并作为机器学习的加权损失函数,进而通过深度机器学习技术逼近数值解。研究结果表明:该方法具有广泛适用性,能够求解任意截面形状压电半导体材料的线性和非线性方程。
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关键词
压电材料
神经网络
深度学习
电势
半导体结
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职称材料
分布动载荷频域识别的试验动标定方法研究
4
作者
罗淑一
姜金辉
张方
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第3期706-717,共12页
分布动载荷识别是工程中最为复杂也亟需解决的结构动力学逆问题,通常可以转化为正交多项式系数的识别,从而衍生出了动标定技术。传统的仿真动标定方法是基于有限元仿真模型来实现的,然而仿真动标定方法存在模型误差,导致载荷识别精度不...
分布动载荷识别是工程中最为复杂也亟需解决的结构动力学逆问题,通常可以转化为正交多项式系数的识别,从而衍生出了动标定技术。传统的仿真动标定方法是基于有限元仿真模型来实现的,然而仿真动标定方法存在模型误差,导致载荷识别精度不高。因此本文基于Legendre正交多项式和Gauss‑Legendre积分提出了分布动载荷频域识别的试验动标定方法。该方法的关键是通过测量有限的高斯点和响应点间的频响函数来完成分布载荷识别过程中的动标定,克服了传统标定在试验时无法加载正交多项式载荷计算标定矩阵的局限性,同时避免了模型误差对标定矩阵精度的影响,大大提高了载荷识别的精度。为了验证该方法的有效性和精度,将本文所提出的试验动标定方法与现阶段已有的仿真动标定进行了对比分析,并讨论了不同高斯点数对识别精度的影响及抗噪性能;此外,还通过相应的试验进一步验证了该方法的可行性与工程适用性。
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关键词
分布载荷识别
动标定
Gauss‑Legendre积分
正交多项式
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职称材料
ABC共轴直升机旋翼/机身耦合振动响应分析
5
作者
王司文
韩景龙
员海玮
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第5期1318-1325,共8页
前行桨叶概念(Advanced Blade Concept,ABC)共轴直升机具有较大的振动问题,为研究振动机理,建立了ABC共轴旋翼/机身耦合气动弹性模型,其中桨叶采用有限元梁模型,机身采用精细有限元模型。为提高耦合模型的气动弹性响应分析精度,结合传统...
前行桨叶概念(Advanced Blade Concept,ABC)共轴直升机具有较大的振动问题,为研究振动机理,建立了ABC共轴旋翼/机身耦合气动弹性模型,其中桨叶采用有限元梁模型,机身采用精细有限元模型。为提高耦合模型的气动弹性响应分析精度,结合传统CFD/CSD耦合分析方法与自由尾迹,提出了CFD/CSD/自由尾迹耦合计算方法,解决了传统方法的尾迹耗散问题,并保证了计算效率。基于此方法建立了ABC共轴直升机旋翼/机身耦合气弹响应分析方法。以样例ABC共轴直升机为研究对象,总结了重点位置振动响应随前进比和旋翼交叉角的变化规律,并得出了一些有意义的结论。
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关键词
CFD/CSD耦合
ABC共轴直升机
旋翼机身耦合
自由尾迹
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职称材料
复合材料Ⅱ型疲劳分层扩展预测:从应变能释放率-寿命(G-N)曲线到Paris'law
6
作者
祝曼
王阳
+1 位作者
刘强
易敏
《复合材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期5433-5446,共14页
疲劳分层是复合材料最常见、最危险的失效模式之一。本文建立了Ⅱ型加载条件下复合材料疲劳分层扩展的模拟方法。基于对疲劳分层扩展提出的新的物理解释:疲劳分层扩展为一系列连续发生的疲劳分层起始扩展,将疲劳损伤累积描述为层间界面...
疲劳分层是复合材料最常见、最危险的失效模式之一。本文建立了Ⅱ型加载条件下复合材料疲劳分层扩展的模拟方法。基于对疲劳分层扩展提出的新的物理解释:疲劳分层扩展为一系列连续发生的疲劳分层起始扩展,将疲劳损伤累积描述为层间界面断裂韧性衰减,构建了新的疲劳内聚力单元模型。针对Ⅱ型加载条件下的材料层间开裂变形场的特殊性,提出了用以描述Ⅱ型加载条件的层间界面疲劳损伤累积的衰减法则,确立了依据应变能释放率-寿命(G-N)曲线的材料本构参数标定方法。引入疲劳内聚力单元模型,预测了复合材料Ⅱ型疲劳分层扩展行为,与疲劳分层扩展实验所得Pairs’law能够很好地吻合。本文新提出的疲劳分层模拟方法相较于已有模型的优势在于:无需追踪裂纹扩展路径,降低了模型的应用难度,提高了计算效率;模型所需材料参数标定仅依赖于实验G-N曲线,无需实验Paris’law,参数标定所需的疲劳实验数量及时间大幅减少。
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关键词
疲劳
分层
内聚力单元模型
纤维增强树脂基复合材料
有限元模拟
原文传递
题名
多轴平稳非高斯随机振动试验控制方法
1
作者
郑荣慧
李晋鹏
魏小辉
陈怀海
机构
南京航空航天大学航空学院航空航天结构力学及控制全国重点实验室
航天
科工防御技术研究试验中心
出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第3期522-527,共6页
基金
国家自然科学基金青年科学基金资助项目(12202187)
中国博士后科学基金资助项目(2022M721610,2023T160313)
江苏省卓越博士后计划(2022ZB210)。
文摘
多轴向平稳非高斯随机振动控制试验能够对指定响应信号的时、频域特征进行同时控制。提出了一种快速生成具有指定功率谱密度、斜度和峭度的平稳非高斯随机振动信号的方法。通过频率采样方法将目标功率谱密度设计成滤波器,利用非线性变换方法获取非高斯随机信号,再将此信号经过设计的滤波器以获得满足要求的非高斯随机信号。该方法简单、快速并克服了传统非线性变换方法的缺点。进一步将此方法应用于三轴向平稳非高斯随机振动试验中,给出了三轴向非高斯随机振动控制的闭环均衡步骤,此方法能够同时对信号的功率谱自谱、相干系数、相位差以及斜度和峭度进行解耦控制。进行了三轴向平稳非高斯随机振动控制试验,三个方向上加速度信号的功率谱密度、斜度和峭度控制效果均令人满意,满足工程应用要求。
关键词
随机振动
平稳非高斯
多轴振动
斜度
峭度
功率谱密度
Keywords
random vibration
stationary non-Gaussian
multi-axial vibration
skewness
kurtosis
power spectral density
分类号
O324 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
凹透镜实现亚波长聚焦的理论和实验研究
2
作者
徐军
李鹏
尚闫
钱征华
马廷锋
机构
南京航空航天大学
航空学院
南京航空航天大学
航空学院
宁波
大学
冲击与安全工程教育部
重点
实验室
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期1742-1752,共11页
基金
国家自然科学基金(11972276,12061131013,12172171)
宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室开放基金(CJ202104)
+2 种基金
中央高校基本科研业务费(NS2022011)
江苏省自然科学基金(BK20211176)
江苏省双创计划(JSSCBS20210166)资助项目。
文摘
为了提升传统平面透镜的聚焦效果,增加焦点处的能量,缩小焦斑尺寸,实现亚波长聚焦,文章基于厚度变化设计了用于聚焦平面弯曲波的凹透镜.首先,基于Timoshenko梁理论求解了弯曲波在经历厚度变化后的透射系数及相位变化,并基于此完成了凹透镜的结构设计;其次,应用有限元软件COMSOL Multiphysics的结构力学模块开展了该透镜频域内的工作性能分析,包括聚焦位置及焦点处能量、焦斑尺寸等,并与传统平面透镜的情况进行对比;最后,实验验证了凹透镜设计的合理性和正确性.研究结果表明:文章所设计的凹透镜使平面入射的弯曲波聚焦在预先设定位置,且其性能优于传统的平面透镜,焦点处的能量更高、焦斑尺寸更小;凹透镜的焦斑尺寸小于工作波长的0.5倍,属于亚波长聚焦;此外,该透镜还具有一定的工作频率带宽,在结构参数不变的情况下能够在设计频率附近正常工作.提出的透镜设计方法易于工程实现,且聚焦性能优越,设计思想也能为声波、光波等领域相关透镜的设计提供借鉴.
关键词
凹透镜
弯曲波
亚波长聚焦
Keywords
focusing lens
flexural wave
subwavelength focusing
分类号
O343.1 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
基于PINN的变截面压电半导体纤维力学特性研究
3
作者
吴文锐
房凯
李鹏
钱征华
机构
南京航空航天大学
航空学院
南京航空航天大学
航空学院
出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2023年第5期686-693,共8页
基金
国家自然科学基金(12172171,11972276,12061131013)
中央高校基本科研业务费(NS2022011)
+2 种基金
航空航天结构力学及控制全国重点实验室自主研究课题(MCMS-I-0522G01)
江苏省自然科学基金(BK20211176)
江苏省双创计划(JSSCBS20210166)。
文摘
为了研究任意截面形状的压电半导体纤维的力学特性,提出了基于物理信息的神经网络模型,应用深度学习算法求解复杂的变系数偏微分方程。以变截面压电半导体纤维的静态拉伸为例,构造深度神经网络作为试函数,将其代入控制方程形成残差,并作为机器学习的加权损失函数,进而通过深度机器学习技术逼近数值解。研究结果表明:该方法具有广泛适用性,能够求解任意截面形状压电半导体材料的线性和非线性方程。
关键词
压电材料
神经网络
深度学习
电势
半导体结
Keywords
piezoelectric materials
neural networks
deep learning
electric potential
semiconductor junctions
分类号
TN384 [电子电信—物理电子学]
TN304.9 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
分布动载荷频域识别的试验动标定方法研究
4
作者
罗淑一
姜金辉
张方
机构
南京航空航天大学航空学院航空航天结构力学及控制全国重点实验室
出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第3期706-717,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(51775270)
军委科技委重点实验室基金资助项目(61422202105)
江苏高校“青蓝工程”资助项目。
文摘
分布动载荷识别是工程中最为复杂也亟需解决的结构动力学逆问题,通常可以转化为正交多项式系数的识别,从而衍生出了动标定技术。传统的仿真动标定方法是基于有限元仿真模型来实现的,然而仿真动标定方法存在模型误差,导致载荷识别精度不高。因此本文基于Legendre正交多项式和Gauss‑Legendre积分提出了分布动载荷频域识别的试验动标定方法。该方法的关键是通过测量有限的高斯点和响应点间的频响函数来完成分布载荷识别过程中的动标定,克服了传统标定在试验时无法加载正交多项式载荷计算标定矩阵的局限性,同时避免了模型误差对标定矩阵精度的影响,大大提高了载荷识别的精度。为了验证该方法的有效性和精度,将本文所提出的试验动标定方法与现阶段已有的仿真动标定进行了对比分析,并讨论了不同高斯点数对识别精度的影响及抗噪性能;此外,还通过相应的试验进一步验证了该方法的可行性与工程适用性。
关键词
分布载荷识别
动标定
Gauss‑Legendre积分
正交多项式
Keywords
distributed load identification
dynamic calibration
Gauss-Legendre integral
orthogonal polynomials
分类号
O327 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
ABC共轴直升机旋翼/机身耦合振动响应分析
5
作者
王司文
韩景龙
员海玮
机构
中国直升机设计研究所直升机动
力学
全国
重点
实验室
南京航空航天大学航空学院航空航天结构力学及控制全国重点实验室
出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第5期1318-1325,共8页
文摘
前行桨叶概念(Advanced Blade Concept,ABC)共轴直升机具有较大的振动问题,为研究振动机理,建立了ABC共轴旋翼/机身耦合气动弹性模型,其中桨叶采用有限元梁模型,机身采用精细有限元模型。为提高耦合模型的气动弹性响应分析精度,结合传统CFD/CSD耦合分析方法与自由尾迹,提出了CFD/CSD/自由尾迹耦合计算方法,解决了传统方法的尾迹耗散问题,并保证了计算效率。基于此方法建立了ABC共轴直升机旋翼/机身耦合气弹响应分析方法。以样例ABC共轴直升机为研究对象,总结了重点位置振动响应随前进比和旋翼交叉角的变化规律,并得出了一些有意义的结论。
关键词
CFD/CSD耦合
ABC共轴直升机
旋翼机身耦合
自由尾迹
Keywords
CFD/CSD coupling
ABC helicopter
rotor/fuselage coupling
free wake
分类号
V215.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
V275.1 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
复合材料Ⅱ型疲劳分层扩展预测:从应变能释放率-寿命(G-N)曲线到Paris'law
6
作者
祝曼
王阳
刘强
易敏
机构
南京
工业
大学
土木工程
学院
南京航空航天大学
航空学院
北京宇航系统工程研究所
出处
《复合材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期5433-5446,共14页
基金
国家自然科学基金(12102179,12272174)
江苏省自然科学基金(BK20200409)
+1 种基金
中央高校基本科研业务费专项资金(3082021 NS2021001)
江苏省“双创博士”计划(JSSCBS20210618)。
文摘
疲劳分层是复合材料最常见、最危险的失效模式之一。本文建立了Ⅱ型加载条件下复合材料疲劳分层扩展的模拟方法。基于对疲劳分层扩展提出的新的物理解释:疲劳分层扩展为一系列连续发生的疲劳分层起始扩展,将疲劳损伤累积描述为层间界面断裂韧性衰减,构建了新的疲劳内聚力单元模型。针对Ⅱ型加载条件下的材料层间开裂变形场的特殊性,提出了用以描述Ⅱ型加载条件的层间界面疲劳损伤累积的衰减法则,确立了依据应变能释放率-寿命(G-N)曲线的材料本构参数标定方法。引入疲劳内聚力单元模型,预测了复合材料Ⅱ型疲劳分层扩展行为,与疲劳分层扩展实验所得Pairs’law能够很好地吻合。本文新提出的疲劳分层模拟方法相较于已有模型的优势在于:无需追踪裂纹扩展路径,降低了模型的应用难度,提高了计算效率;模型所需材料参数标定仅依赖于实验G-N曲线,无需实验Paris’law,参数标定所需的疲劳实验数量及时间大幅减少。
关键词
疲劳
分层
内聚力单元模型
纤维增强树脂基复合材料
有限元模拟
Keywords
fatigue
delamination
cohesive zone model
fibre reinforced polymer composites
finite element modelling
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
多轴平稳非高斯随机振动试验控制方法
郑荣慧
李晋鹏
魏小辉
陈怀海
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
凹透镜实现亚波长聚焦的理论和实验研究
徐军
李鹏
尚闫
钱征华
马廷锋
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
3
基于PINN的变截面压电半导体纤维力学特性研究
吴文锐
房凯
李鹏
钱征华
《压电与声光》
CAS
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
4
分布动载荷频域识别的试验动标定方法研究
罗淑一
姜金辉
张方
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
5
ABC共轴直升机旋翼/机身耦合振动响应分析
王司文
韩景龙
员海玮
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
6
复合材料Ⅱ型疲劳分层扩展预测:从应变能释放率-寿命(G-N)曲线到Paris'law
祝曼
王阳
刘强
易敏
《复合材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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