多轴向与单轴向随机激励下结构动力学响应对比研究EI北大核心CSCD

为了分析结构在多轴向与单轴向振动环境下疲劳失效行为存在的差异,从理论分析、数值仿真以及试验研究三个方面,对典型结构开展了多轴向与单轴向随机振动环境下动力学响应对比研究。研究结果表明:多轴向振动环境能够同时激发结构不同方向的模态振型,在三个轴向互不相关的振动环境下,结构的动力学响应为各个方向单轴向振动时引起的动力学响应的叠加;若各轴向载荷间存在相关性,则其相关性对结构动力学响应存在明显影响,且影响是有规律的。对以上结论产生的原因进行了分析研究,为两种工况下结构振动疲劳失效行为的研究奠定了基础。     

多轴向与单轴向随机激励下结构动力学响应对比研究

为了分析结构在多轴向与单轴向振动环境下疲劳失效行为存在的差异,从理论分析、数值仿真以及试验研究三个方面,对典型结构开展了多轴向与单轴向随机振动环境下动力学响应对比研究。研究结果表明:多轴向振动环境能够同时激发结构不同方向的模态振型,在三个轴向互不相关的振动环境下,结构的动力学响应为各个方向单轴向振动时引起的动力学响应的叠加;若各轴向载荷间存在相关性,则其相关性对结构动力学响应存在明显影响,且影响是有规律的。对以上结论产生的原因进行了分析研究,为两种工况下结构振动疲劳失效行为的研究奠定了基础。     

考虑结构裂纹扩展的振动疲劳寿命计算方法

工程实践中任何结构都存在不同程度的裂纹损伤,振动激励下动响应与疲劳裂纹扩展之间互相耦合,直接影响结构振动疲劳寿命.为了考虑结构振动疲劳耦合效应对疲劳寿命的影响,提出了一种考虑结构裂纹扩展的振动疲劳寿命计算方法.分析时,通过建立若干个含不同长度裂纹的结构有限元模型模拟结构裂纹扩展,采用Paris方程分段计算结构振动疲劳裂纹扩展寿命,通过试验确定的固有频率降变化规律反推结构裂纹萌生寿命,最后累计得到结构疲劳总寿命.结论表明,仿真计算结果与试验结果比较吻合.     

不同频率激励下LY12铝合金悬臂梁的疲劳特性

为了研究激励频率对悬臂梁结构疲劳特性的影响,本文针对LY12铝合金悬臂梁在不同频率(139Hz、141Hz、143Hz)激励下进行了同一应力水平的振动疲劳试验。结果表明:该结构的疲劳特性在不同频率激励下存在差异。在激励频率高于固有频率振动时,结构疲劳寿命最长;激励频率低于固有频率振动时,结构疲劳寿命较短;在固有频率振动时,结构疲劳寿命最短。     

交通振动对砌体古建筑影响分析的研究现状

古建筑处于交通振动环境中已是目前普遍存在的现象,且这一现象日益受到重视。本文系统地总结了交通振动对古建筑影响的研究方法,介绍了国内外古建筑的控制标准,分析了砖石结构的疲劳损伤研究现状和结构的疲劳寿命研究现状。在总结分析现状的基础上提出存在的问题、给出相关的建议,并且创新性的提出计算砌体古建筑疲劳寿命的思路,可为今后的相关研究提供参考。     

材料及构件振动疲劳研究进展

从试样形式、激振方式、载荷类型与载荷确定等方面综述了振动疲劳实验的国内外相关进展,然后对振动疲劳的失效机理和失效判据进行总结评述,再对振动疲劳寿命估算方法和有限元模型归纳介绍,最后提出了振动疲劳在仿真模型、复合材料和复杂工程环境方面的问题及展望.     

交通振动对砌体古建筑影响分析的研究现状

古建筑处于交通振动环境中已是目前普遍存在的现象,且这一现象日益受到重视。系统总结交通振动对古建筑影响的研究方法,介绍国内外古建筑的控制标准,分析砖石结构的疲劳损伤研究现状和结构的疲劳寿命研究现状。在总结分析现状的基础上提出存在的问题,给出相关的建议,并创新性地提出计算砌体古建筑疲劳寿命的思路,可为今后的相关研究提供参考。     

一种多轴向随机激励下结构疲劳寿命分析方法

提出了一种多轴向随机激励下结构疲劳寿命估计的频域分析方法。首先,对结构进行频响分析,得到在基础加速度激励下的应力频响函数矩阵,通过随机振动分析,得到结构应力的功率谱密度矩阵;其次,采用等效的Von Mises应力功率谱密度将多轴应力问题转化为单轴应力问题;最后,利用单轴应力疲劳寿命估计的频域分析方法对结构疲劳寿命进行估计。对一典型构件在多轴向随机激励下的疲劳寿命进行了计算,并与实验结果进行了对比。另外,对构件在多轴向同时激励与单轴分别激励的疲劳损伤结果进行了对比分析,表明多轴向同时振动具有明显的多轴效应,因此进行多轴向振动疲劳研究十分必要。     

工业厂房动力机器工作平台振动疲劳性能研究

以某烧结矿筛分室工作平台为研究对象,对不同工况下筛分室工作平台进行振动测试。时域及频域分析结果表明,工作平台存在共振现象且振动幅值超限。为掌握工作平台的振动疲劳性能,建立有限元模型,以实测振动数据作为激励,通过瞬态动力学分析,得到不同共振条件下平台的振动疲劳性能。将目前运行的三个工况的疲劳性能作为基准,发现当振动筛运行频率f_1与结构自振频率f_2相等时,节点振幅增大25.6%,疲劳寿命减小65.68%;当f_1与f_2相差20%时,节点振幅增大17.6%,疲劳寿命减小50.33%;当f_1与f_2相差40%时,节点振幅增大7.23%,疲劳寿命减小23.76%。     

基于随机振动理论的焊接结构疲劳寿命概率预测方法研究

为了能够在设计阶段对承受随机载荷作用的焊接结构的焊缝进行疲劳寿命预测,该文以随机振动理论为基础,结合主S-N曲线法,通过推导证明了用于焊接结构疲劳寿命评估的等效结构应力与激励载荷之间存在线性传递关系,从而提出了一个频域的焊接结构随机振动疲劳寿命概率预测新方法。该方法能够解决多随机载荷作用下复杂焊接结构振动疲劳寿命预测问题。通过T型接头的算例对比分析,证明了该方法能够考虑激励载荷的频率对焊缝疲劳寿命的影响。直接以线路实测随机加速度谱做为激励载荷,对某轨道集装箱平车车体结构关键焊缝的振动疲劳寿命进行预测,结果表明:该方法的预测结果与实际情况吻合,便于工程应用。     

非线性能量阱技术研究综述

结构振动问题普遍存在于各个工程领域,有效地抑制结构振动对提高零件的加工质量、延长机械的使用寿命以及增加结构的安全性与舒适度至关重要。非线性能量阱(NES)以其轻质,鲁棒性强,减振频带宽等优点,在非线性消能减振方面具有良好的应用前景;介绍了非线性能量阱的基本概念、发展与研究现状,综述了非线性能量阱在土木工程、航空航天领域、机械领域、生命线工程以及能量采集中的应用进展。在此基础上,对非线性能量阱的设计与应用进行了评述,指出其在工程应用中的优势与不足,并针对实际工程可能遇到的问题提出了建议,对非线性能量阱技术的后续研究进行了展望。     

蜂窝结构力学超材料弹性及抗冲击性能的研究进展

具有手性蜂窝结构的力学超材料是近年来发展起来的高性能工程材料,它具有轻质、高比刚度、负泊松比、结构参数可调以及力学性能稳定等优点。其不仅可以实现面内变形,面外承载的双重力学作用,还具有出色的隔振、吸声降噪以及控制弹性波的传播等工程应用潜质,在智能结构、车辆船舶、航空航天等领域具有巨大的发展潜力。本文从其弹性和抗冲击两个力学性能方面进行综述。首先介绍并评述了近年来蜂窝结构力学超材料的面内杨氏模量、负泊松比特性以及面外剪切模量等弹性性能的理论分析研究进展。在抗冲击性能方面,从力学模型建立和有限元分析的角度出发,对手性蜂窝结构力学超材料在冲击载荷作用下的整体变形及其抗冲击性能的研究现状分别进行了评述。最后指出针对蜂窝结构力学超材料弹性及冲击性能的研究,可进一步建立内部韧带变形及力的传递力学模型以及深入探索冲击过程吸能机理等,以期为该类力学超材料内部韧带和节点环结构的优化设计提供参考。     

薄煤层采煤机振动特性研究

为研究复杂煤层赋存条件下薄煤层采煤机的振动特性,根据多体拓扑结构建立采煤机刚柔耦合模型,通过仿真得到采煤机在截割含夹矸韧性煤工况下前后滚筒受到冲击载荷作用时的动态特性。基于子结构模态综合方式(CMS)的振动疲劳分析方法,进行危险点动应力与模态振动的相关性分析,发现牵引部壳体在实际工作过程中产生具有3阶垂向弯曲模态特征的弹性振动;以不同测试点加速度频域响应为依据,分析采煤机振动对其电控系统以及液压系统的影响,判断测试点加速度与模态振动的相关性,同时确定出牵引部柔性壳体的高动应力区域及其结构疲劳性质。分析结果为薄煤层采煤机的优化设计、后续测试、安全性评价提供了重要的参考。     

TiNi形状记忆合金的工程应用研究现状和展望

综合评述了TiNi形状记忆合金的特性及其在工程结构方面的应用研究进展.着重介绍了TiNi合金形状记忆效应和超弹性的特点及其工程意义,论述了TiNi合金在用于制作驱动器、控制结构变形和开裂、结构振动主动和被动控制以及在耐磨损、抗冲击方面的应用研究现状,并就该研究领域的发展方向提出了一些建议.     

以疲劳评估为目标的大跨钢箱梁桥车桥耦合动力分析方法

以润扬长江公路大桥北汊斜拉桥为工程背景,基于有限元软件ANSYS和数值计算软件MATLAB研究了以疲劳评估为目标的大跨钢箱梁桥车桥耦合动力分析方法中的一系列技术问题,包括以疲劳分析为目标的车桥耦合振动模型的建模方法和动应力分析方法、基于车桥耦合动应力的桥梁疲劳状态评估方法、不同桥梁应力分析方法的比较,以及路面不平度对桥梁疲劳状态的影响。研究结果表明,以疲劳评估为目标的桥梁车桥耦合动力分析方法能够有效地应用于大跨钢箱梁桥的疲劳状态评估,满足结构局部疲劳损伤累积仿真计算的需要。通过分别对不同应力计算方法下以及不同路面不平度下的桥梁动应力响应的对比分析,表明车辆载荷对桥梁作用的影响是局部的,对局部的桥梁疲劳累积有显著影响,在桥梁疲劳状态评估中采用车桥耦合动力分析方法能得到更为准确的结果。     

Advanced Fatigue Crack Detection Using Nonlinear Self-Sensing Impedance Technique for Automated NDE of Metallic Structures

This article reports the application of a nonlinear impedance technique under a low-frequency vibration to detect contact-type structural defects such as fatigue cracks. If the contact-type damage is developed within the structure due to the low-frequency dynamic load, the vibration can cause a nonlinear fluctuation of the structural impedance because of the contact acoustic nonlinearity (CAN). This nonlinear effect can lead to amplitude modulation and phase modulation of the current flow. The nonlinear characteristics of the structural impedance can be extracted by observing the coupled electromechanical impedance of a piezoelectric active sensor and utilizing nonlinear wave modulation spectroscopy. Experimentally, a low-frequency vibration was applied to a notched coupon at a certain natural frequency by a shaker, so that a nonlinear fatigue crack can be artificially formed at the notch tip. Then, the nonlinear features are extracted based on a self-sensing impedance measurement from a host structure under a low-frequency vibration. The damage metric was established based on the nonlinear fluctuation of the impedance due to the CAN.     

未知系统周期激励源分离方法的有效性分析

建立了履带式挖掘机的11自由度简化力学模型,利用拉格朗日法完成了数学建模。确定了挖掘机越障过程中所受到的激励,求解了系统在不同激励输入形式下的动态响应。结合虚拟样机技术,完成了履带式挖掘机在只有路面障碍激励下的虚拟样机动力学仿真,将简化力学模型数值求解结果与虚拟样机动力学仿真结果相互对比。结果表明：两种分析方法得到的动力学响应结果均符合预期分析;两种方法分析结果基本吻合,实现了两种模型的相互校验,说明了所提出的动力学建模与分析方法的正确性,可为履带式挖掘机越障动态特性研究提供借鉴与参考。