梁结构耦合点的纵向弹性波传播

采用波动分析法研究了纵向弹性波在两半无限梁耦合点的传播。应用梁的一维波动方程，耦合点模拟为质量弹簧系统，根据耦合点的连续条件和平衡条件，计算得到了纵向波传输至耦合点的振动功率传播效率和反射效率。传播效率和反射效率确定为梁纵向波阻抗和耦合点阻抗的函数，分析了梁纵向波阻抗和耦合点阻抗对纵向波传播效率和反射效率的影响。研究表明通过合理的选择激励梁、耦合梁和耦合点阻抗之间的匹配关系，可有效控制耦合点的纵向波传播。本研究对于振动控制和结构优化设计具有重要的意义。     

薄板振动分析的辛空间波传播方法

基于弹性力学问题求解的辛方法,结合波传播理论,提出一个薄板结构稳态动力响应分析的新思路。首先,将薄板振动的控制方程导入辛对偶体系,应用分离变量法得到薄板波传播问题的本征值方程,求解得到本征值(波传播参数)与本征向量(波形);然后将物理空间求解体系转换到波空间,进而结合波传播以及波反射关系求解薄板结构的受迫振动问题。算例给出了矩形薄板在四边简支(SSSS)和一对边固支、另一对边简支(CCSS)两种边界条件下的输入点导纳以及动能和应变能;四边简支的结果与模态叠加法给出的解析解以及波有限元法的结果做了对比,对边固支-对边简支边界下的结果与有限元程序系统ABAQUS的参考解以及波有限元法结果做了对比,对比结果验证了该方法的精确性与有效性。     

局部瞬时激励下架空导线微风振动波的传播演化EI北大核心CSCD

微风振动是架空导线疲劳断股、断线的重要原因。为分析局部锁定后导线的微风振动过程,将架空导线简化为张力主导的无限长连续弦模型,考虑局部锁定的随机性和瞬时性,将导线在任意时刻任意位置形成的局部锁定简化为瞬时脉冲激励,采用积分变换法获得了系统在时间和空间上的双格林函数解,分析了脉冲波在弦模型中的传播过程和固定约束边界的反射规律。进而采用局部脉冲激励法对导线内行波的传播演化特性进行试验研究,采用高清摄像机对振动波进行捕捉,基于自编程序进行视频图像处理及分析。结果表明:自编程序能够提取标记测点的瞬时位移,脉冲波在传播过程中波速恒定、波面轮廓能够保持较好的形态不变形。局部瞬时激励形成的脉冲波沿导线向两侧档端传播,在经过档端约束后形成反射波沿导线传播,两侧形成的反射波相遇后相互叠加引起导线持续振动。试验现象与理论分析一致。     

弯曲波对钢轨振动特性测试的影响研究

针对钢轨弯曲波的传播及弯曲波反射后对钢轨振动特性测试的影响,对钢轨的弯曲波波速进行了理论推导,并设计了弯曲波波速测试试验,对弯曲波传播波速及其反射波的波速等特性进行了试验验证,同时就钢轨弯曲波对振动特性测试的影响及其解决措施进行了研究。结果表明:钢轨弯曲波的波速不是常数,而是频率的函数,弯曲波的不同频率分量以不同的波速传播,其弯曲波的反射波与入射波波速相同;在有限长的试验段内进行轨道结构振动特性测试时,不可忽略钢轨弯曲波的影响;在钢轨端部安装阻尼设备可有效抑制反射波对钢轨振动特性测试的影响。     

基于行波方法的智能悬臂梁振动控制

从振动波传播的观点，基于行波理论研究了一维悬臂梁的振动控制方法。以Bernoulli-Euler梁模型为研究对象，研究了行波理论建模和分析方法。在此基础上，基于横向位移、横向转角、应变这三种不同测量信号，应用波传递和反射的关系式，分别设计了行波控制器，并推导了时域和频域的控制力。最后对一悬臂梁进行了振动控制，数值算例表明了行波控制是有效的。     

周期加筋板中的弯曲波传播

本文采用波动分析法分析了周期加筋板中的弯曲波传播，推导了周期加筋板的波传播方程，分析了振动频率和平面弯曲波入射角对传播常数的影响。研究表明：平面弯工波以某一角度入射周期加筋板时，随着频率的变化，会交错的出现弯曲波传递的穿透频段和阻塞频段；周期加筋板没有明显的穿透频段。本文的研究为周期加筋板应用于结构声传递途径的控制提供了理论基础。     

小半径曲线地段钢轨波磨对于地面振动影响的测试分析#br#

针对地铁小半径曲线地段钢轨波磨对于地面环境振动的影响,选取某地铁普通整体道床小半径曲线钢轨有波磨与无波磨地段车辆通过时的隧道内及地面振动状况进行测试,同时测量有波磨地段与无波磨地段钢轨波磨实际状况。从频域角度对数据分析整理,研究结果表明：钢轨波磨对于隧道内及地面振动存在显著增大作用;列车通过引起的振动在钢轨-轨道板-隧道壁-地面的传播过程中逐渐降低,并且高频振动的下降速度大于低频振动;短波波磨对于钢轨振动的影响较为剧烈,而长波波磨对地面环境振动影响较大。     

波传播方法在任意边界杆梁结构振动中的应用

采用波传播方法对任意边界杆梁结构的振动特性进行了研究。并且通过设置边界弹簧系数为零或无穷大可以得到所有的传统边界条件。杆梁位移被表示为包含波数的波传播形式。得到了一个由不同支撑和连接刚度边界的三跨梁结果,并且与文献进行了比较。同时,设计了一个被人为断开成两段刚性耦合的悬臂杆梁模型,及一个直角耦合两端固支杆梁模型。通过与ANSYS模型所得结果的对比验证了方法的正确性。     

利用弹性波频率进行地质勘探的思考

弹性波是应力波的一种,扰动或外力作用引起的应力和应变在弹性介质中传递的形式。弹性介质中质点间存在着相互作用的弹性力。某一质点因受到扰动或外力的作用而离开平衡位置后,弹性恢复力使该质点发生振动,从而引起周围质点的位移和振动,于是振动就在弹性介质中传播,并伴随有能量的传递。     

柱状装药不同起爆方式的数值模拟研究

运用三维非线性动力有限元分析程序ANSYS/LS-DYNA对柱状装药3种起爆方式下的爆轰过程和岩石中的应力波传播特征进行模拟。分析不同起爆方式下岩石中应力波的叠加和传播过程,对比岩石的应力状态、应力水平和振动响应。分析结果表明:不同起爆方式下岩石中应力波的传播方向、大小不同,引起的振动响应也不同;反向起爆时岩石自由面的拉应力和振动速度峰值较正向起爆时大;反向起爆时孔底近区的应力水平较正向起爆和双向起爆时大。综合考虑岩石的应力和振动响应,可得反向起爆的爆破效果较正向起爆和双向起爆好。     

利用波动法研究曲梁结构中的波形转换和能量传递

基于Flugge理论,建立了薄壁均质常曲率曲梁面内运动的6阶微分控制方程,得到了曲梁的频散特性曲线和6种波的轴向位移和径向位移的比值,推导了位移和内力响应的表达式以及物理域和波数域的变换矩阵。利用波的传递和反射矩阵对曲梁和半无限长直梁耦合时的能量传递系数和反射系数进行了求解分析。对于半无限长直梁中给定的拉伸波或弯曲波入射,得到了和频率,曲率半径和伸展角度相关的各种波传递和反射的能量系数表达式。数值结果表明,纵波和弯曲波在经过曲梁结构之后发生了波形转换,并研究了能量传递和反射系数随频率,伸展角度,曲梁曲率半径和截面尺寸比的变化。结果表明,无限长直梁和曲梁耦合系统中,低频时,经过曲梁反射和传递后的弯曲波和纵波会相互转化;高频时弯曲波和纵波都能够没有散射地通过曲梁而进行传播。为改善高频时曲梁中的能量衰减效果,研究了在曲梁结构中插入单个、多个中间支撑或阻振质量块时的能量传递和反射系数。结果表明,阻振质量块能够很好地阻止高频时曲梁中能量的传递,对于周期分布的多个阻振质量块,能量传递系数随频率的变化存在周期结构的阻带特征。这些研究结果为曲梁结构的设计提供定性的理论基础。     

基于动力吸振器的结构声传递抑制

研究了无限长梁上动力吸振器抑制弯曲振动波传递的机理,分别推导了一个和两个动力吸振器下无限长梁上透射系数的计算公式,讨论了动力吸振器质量、阻尼及个数对结构声传递抑制的影响.数值计算结果表明,动力吸振器的阻抑效果具有较强的频率选择性.其质量的增加对阻抑效果有利;阻尼增加虽降低了最佳的阻抑效果,但抑制的频带宽了,改善了阻抑效果的频率选择性;在总质量相同的条件下,多个动力吸振器的阻抑效果较单个的阻抑效果好.     

质量偏心Timoshenko梁的振动波特性研究

在研究船舶、潜艇等工程结构的低频振动时,通常可以将其简化为质量在截面内分布非均匀的梁结构,此质量偏心会引起弯-纵耦合。针对弯-纵耦合的质量偏心Timoshenko梁,推导了其截止频率的解析表达式;探讨了质量偏心对其纵振波、传播弯曲波及衰减弯曲波波数的影响规律;研究了三组波数下纵向/弯曲位移比随频率及质量偏心的变化。分析结果表明,质量偏心会降低梁的截止频率,偏心率越大,降低越明显;弯曲衰减波会在截止频率处转变为弯曲传播波;质量偏心使得非频散的纵向振动波转变为频散波;纵向振动与弯曲振动的耦合在质量偏心率或频率增大时,会进一步加强。     

《基于谱元法的梁结构中Lamb波传播特性研究》

把谱元法应用于结构中弹性波的传播的模拟,建立基于二维谱元法的梁结构模型,提出模拟结构裂纹损伤的节点分离法;研究无损伤和含有损伤的铝合金梁结构中Lamb波的传播规律,通过和理论解对比,验证谱元法模拟结构中Lamb波传播的有效性;研究不同程度损伤对响应信号的影响,探讨了梁结构损伤识别方法。结果对基于Lamb波的结构损伤识别方法的研究具有借鉴意义。     

三缸发动机式增程器扭转振动模糊PID主动抑制

针对增程器系统在发动机转矩波动激励下的多谐波扭转振动问题,提出一种模糊PID控制算法,利用发电机输出扭矩主动抑制扭转振动。建立8自由度轴系强迫振动模型,然后以角加速度以及转速为控制目标,采用模糊PID控制器主动抑制扭转振动。以均平方角加速度为扭转振动的评价指标。分析稳态和瞬态工况下扭转振动主动抑制效果。仿真结果表明,稳态工况下相比只以转速为控制目标的PID控制方式,均平方角加速度降低68.3%;相比传统的PID控制方法,均平方角加速度降低29.0%。所提出的方法可以有效抑制增程器轴系的扭转振动。     

A closed-form solution for wave propagation in optical waveguides of longitudinally invariant structures without using beam propagation algorithm

In this paper, we propose a different method to study wave propagation in longitudinally invariant waveguides with arbitrary index profile. In our method, both the electric field and the refractive index profile are expanded into two Fourier cosine series. With these series substituted into the wave equation, a differential matrix equation can then be obtained. We show here that such a matrix equation can be solved and an explicit expression for the wave field at any longitudinal position along an optical waveguide can be obtained. The solution proposed in this method can thus exclude the use of the beam propagation algorithm. This study demonstrates that our approach yields the same results as those obtained by using commercial softwares in which a beam propagation method with the Padé approximation is used.     

无限介质包围的充液管道中导波的频散特性

利用波传播方法从理论上分析了无限介质包围的充液管道中导波的频散特性。基于经典的薄壳振动理论,求出了不同传输路径中的波数表达式,并利用数值方法对振动方程进行解析研究,分析管道参数和无限介质对导波频散特性的影响。结果表明,管道厚径比、管壁厚度、无限介质和管壁材料与导波频散密切相关。其中管道厚径比和管壁材料对流体主导波（s1波）频散的影响更大,管壁厚度和无限介质对管壁压缩波（s2波）频散的影响更大。通过仿真证实了无限介质对s2波频散的影响比对s1波更大。研究结果对于地埋管道的漏损检测具有一定的参考意义。     

轴向可伸输液曲管平面内振动的波动方法研究

在轴线可伸长假定的基础上,采用Timoshenko曲梁模拟弯曲管道,建立了输液曲管平面内振动的动力学方程;应用波动方法对所建立的振动模型进行了求解;获得了曲管内振动波的传播和反射矩阵,提出了计算轴向可伸输液曲管平面内振动固有频率的数值方法。算例分析中,计算了两端固定半圆形曲管在四种不同流速下的前五阶固有频率,结果表明,与轴线不可伸曲管的结果不同,两端固支轴线可伸曲管不会因为管内流速过大发生屈曲失稳。