脉冲磁场激励下铁磁梁式板动力响应特征研究

基于广义变分原理得到磁力计算模型和磁场摄动技术,研究了不可移简支铁磁梁式板在矩形和锯齿形两类典型脉冲磁场作用下的磁弹性动力响应特征及动力失稳现象。数值模拟了铁磁梁式板在稳恒磁场,脉冲磁场下的振幅,频率的变化及其动力失稳特征。揭示了脉冲磁场的形状,脉冲持续时间,脉冲幅值与铁磁梁式板振幅,频率,临界失稳磁场值等特征参量之间的关系,为工程实际中铁磁结构的安全设计和可靠性评估提供依据和参考。     

磁脉冲作用下铁磁梁式板的磁弹塑性动力响应与失稳

基于等效的夹层梁模型和伽辽金方法，首先推导了不可移铁磁简支梁式板的磁弹塑性动力控制方程，在此基础上采用龙格-库塔方法数值模拟了矩形、锯齿形、三角形和正弦形四类横向磁脉冲作用下，铁磁梁式板的动力响应曲线及其动力失稳特征。数值结果表明：在磁脉冲持续时间、磁脉冲峰值相同的情形下，铁磁梁式板发生动力失稳时，矩形磁脉冲对应的临界磁场值最小，依次为锯齿形磁脉冲，三角形磁脉冲，正弦形磁脉冲。数值结果还进一步展示了磁脉冲结束后，铁磁梁式板的残余构形等力学特征。     

导电圆形薄板的磁弹性动力响应特征

基于电-磁-力多场耦合理论,研究了在激励线圈下导电圆形薄板的磁弹性动力响应问题。首先由麦克斯韦方程组与广泛用于导电结构和超导结构涡电流计算的T法,得到了圆形薄板的涡电流控制方程及电磁力表达式,给出了线圈磁场的表达式和分布特征。然后采用有限元方法,数值模拟了激励线圈下导电圆板的涡电流密度分布和横向磁体力的动力响应,给出了振幅随脉冲参数及外加电流的变化关系。     

导电薄板在磁场中的磁弹性随机振动

根据磁弹性基本理论和连续体的随机振动理论,得到了在外加磁场中通有随机电流的导电薄板的磁弹性随机振动方程。给出了导电薄板在耦合场中的洛伦兹力及力矩,并将洛伦兹力的耦合项假设为薄板一种阻尼,另一部分假设为随机分布载荷,对板的随机位移响应进行了分析。以四边简支矩形薄板为例,分别得到了外加磁场中通入平稳和非平稳随机电流时导电板的随机位移响应的均值、自相关函数、功率谱密度函数等数字特征。     

载流薄板磁弹性动力失稳临界状态的判别

本文利用马丢方程,研究载流薄板在电磁场与机械荷载共同作用下的磁弹性动力失稳问题。在导出载电流薄板在电磁场与机械荷载共同作用下的磁弹性动力稳定性方程的基础上,应用Galerkin原理将稳定性方程整理为马丢方程的标准形式,将薄板的动力稳定性问题归结为马丢方程的求解。并利用马丢方程的稳定解区域与非稳定解区域的分界,即方程系数λ和η的本征值关系,以三边简支一边自由载流矩形薄板为例,得出了载流薄板磁弹性动力失稳临界状态的判别方程。     

轴向运动导电薄板的磁弹性振动

针对磁场环境中轴向运动导电薄板的磁弹性振动问题进行研究。在给出薄板运动的动能、应变能以及电磁力虚功表达式的基础上,应用哈密顿变分原理,推得磁场中轴向运动矩形薄板的磁弹性振动方程。基于麦克斯威尔电磁场方程并考虑相应的电磁关系式,得到薄板所受电磁力的表达式。针对横向磁场中矩形板的自由振动问题,通过位移函数的设定并应用伽辽金积分法,得到三种边界约束条件下轴向运动薄板的磁弹性振动微分方程。通过数值算例,给出了不同边界条件下矩形板的磁弹性振动特性曲线图,分析了轴向运动速度和磁感应强度等参量对薄板固有振动频率的影响,讨论了临界速度的变化规律。     

常磁场下铁磁矩形薄板的非线性固有振动EI北大核心CSCD

通过建立磁场中铁磁矩形板的力学模型,对其在常磁场下的非线性固有振动问题进行研究,并分析静载效应。根据哈密顿变分原理,得到磁场中铁磁矩形板的磁弹性非线性振动方程,给出磁化电磁力和涡流电磁力表达式。基于摄动展开法,确定静磁力作用下的静挠度和非线性扰动方程。应用伽辽金法与多尺度法,得出振动系统近似解析解和固有频率表达式。通过算例,给出了3种材料的矩形薄板固有频率随时间、磁场强度、初值、边长比等的变化规律特性曲线图。结果表明:固有频率随时间的增大,最终会趋于一定值,随上下表面磁场的变化,会呈现出对称的趋势,随边长比的增大,其频率会逐渐减小;系统呈现典型的非线性特征,解析解与数值解较为吻合。     

横向磁场中对边简支对边固支矩形薄板的分岔与混沌

研究了力磁耦合作用下对边简支对边固支矩形薄板的分岔与混沌问题。在给出横向稳恒磁场和载荷共同作用下的矩形薄板的非线性磁弹性耦合运动学方程的基础上,得到了对边简支对边固支的矩形薄板的磁弹性振动方程。用Melnikov函数法给出该系统发生混沌运动的条件,并用数值方法求解该系统振动方程。通过具体算例,得到了系统的分岔图、Lyapunov指数图,并给出了相应位移波形图、相平面轨迹图、庞伽莱截面图。分析了电磁场参量及外载荷对系统运动状态的影响。     

磁场中旋转圆环板的气磁弹性动力稳定性

研究磁场作用下导电旋转圆形环板受气动载荷的磁弹性行波动力学特性问题。应用哈密顿原理推导出磁场作用下旋转运动圆板的磁弹性振动控制方程,给出电磁力和气动载荷的表达式。根据边界条件设定行波特性振型函数,应用伽辽金积分推得行波动力学特征方程。通过算例,得到磁场中旋转运动圆环板在不同空气动力载荷作用下的前、后行波振动频率变化曲线和不同阶模态下的临界转速值,分析了气磁弹性条件对不同阶模态振动频率和阻尼的影响,分别讨论了基于振动频率和阻尼的临界转速变化规律及动力失稳特性。结果表明,磁场、空气动力载荷、转速等参数对旋转圆板的行波振动有显著影响。     

横向磁场中轴向变速运动矩形板的参数振动

针对磁场环境中轴向变速运动导电矩形薄板的磁弹性参数振动问题进行研究。在给出薄板运动的动能、应变能以及电磁力表达式基础上,应用哈密顿变分原理,推得轴向运动矩形薄板的磁弹性参数振动方程。针对横向磁场中四边简支边界约束下轴向变速运动矩形板的参数振动问题,通过位移函数的设定并应用伽辽金积分法,得到包含两个变系数项的马蒂厄振动方程。基于弗洛凯理论并应用平均法,对参数振动系统周期解的稳定性进行分析,得到稳定性判别条件。通过数值算例,给出参数振动系统周期解的稳定性图和振动响应曲线图,分析轴向速度等参量对薄板参数振动响应以及解的稳定性的影响。结果表明,稳定解区域对应的响应曲线呈现周期或概周期运动形式,不稳定解区域对应的响应曲线呈现发散形式。