载流球台薄壳的热磁弹性分析

在轴对称载流薄壳的几何方程、物理方程、运动方程和电动力学方程基础上,建立了载流薄壳热磁弹性耦合方程。考虑电磁场的焦耳热效应,引入热平衡方程及广义欧姆定律得到了薄壳的温度场。应用变量代换进行变形,整理成含有八个基本未知函数的标准柯西型方程式。通过差分及准线性化方法,变换成能用离散正交法编程求解的准线性微分方程组。对于载流球台薄壳,得到了洛仑兹力的表达式,并且推导得到了温度场积分特征值。讨论了载流球台薄壳应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律,并通过实例证实了可以通过改变电、磁、力场的参数来实现对板壳的应力、应变、温度的控制。     

求解载流薄壳二维磁弹性的差分法

本文针对在电磁场和机械场耦合作用下的载流薄壳的非线性变形问题进行了研究。给出了载流薄壳在耦合场作用下的二维电动力学方程、磁弹性非线性运动方程和Lorentz力表达式,通过变量代换将描述载流薄壳的磁弹性状态方程整理成含有10个基本未知函数的标准Cauchy型。并通过差分法及准线性化方法,将标准Cauchy型非线性偏微分方程组,变换成为能够用正交离散法编程求解的准线性微分方程组,实现了载流薄壳的磁弹性应力与变形的数值解。     

载流悬臂柱壳的非线性数值分析

针对在电磁场和机械场耦合作用下的载流柱壳的非线性变形问题的数值解法进行了研究。给出了载流柱壳在耦合场作用下的几何方程、物理方程、二维电动力学方程、磁弹性非线性运动方程和洛仑兹力表达式,建立了差分格式和线性化迭代方程,给出了这些方程的数值解系统,并以悬臂柱壳为例,计算了该壳在电磁场和机械载荷耦合作用下的应力及变形;讨论了其应力及变形与外加电磁参量之间的关系;证明了变化电磁参量可以对壳的工作状态实施控制。     

矩形磁流变弹性薄板的动力稳定性分析

磁流变弹性体材料制成的构件在机械荷载和强磁场共同作用下时,材料的弹性模量随外加磁场的变化而变化,构件的变形也使得构件内、外的磁场随之改变,因此这是一个耦合场问题,而且本构关系是非线性的。在载流薄板的运动方程、物理方程及磁流变本构关系的基础上,导出了由磁流变弹性体制成的薄板在电磁场与机械荷载共同作用下的磁弹性动力屈曲方程,应用Galerkin原理将屈曲方程整理为Mathieu方程的标准形式,并将动力屈曲问题归结为对Mathieu方程的求解。利用Mathieu方程解的稳定性,及系数λ和η之间的本征关系,导出了磁流变弹性薄板动力屈曲临界状态的判别方程。讨论了磁场强度、薄板厚度、颗粒体积分数、薄板长度等参量对四边简支磁流变弹性薄板临界失稳荷载的影响。     

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。     

固定边载流矩形板的磁弹性效应分析

针对在电磁场和机械场耦合作用下的载流矩形板的二维磁弹性问题进行了研究.在给出矩形薄板的磁弹性非线性运动方程、几何方程、物理方程、电动力学方程和Lorentz力表达式的基础上,建立了差分格式和线性化迭代方程,给出了这些方程的数值解系统,并以固定边矩形板为例,计算了该板在电磁场和机械载荷耦合作用下的应力及变形,研究了侧向电...     

传导薄板的非线性磁弹性振动问题

研究了磁场环境中传导薄板的非线性磁弹性振动问题。由虚功原理,给出了磁场中薄板的磁弹性耦合运动方程。并根据薄板薄壳的磁弹性基本假设及麦克斯威尔方程,得到了方程中电磁力及力矩的表达式。作为具体问题,采用多尺度法求出了横向磁场中条形板非线性振动的近似解析解。通过算例,分析了磁场环境对振动周期和幅值的影响。从而证实了,通过改变磁场因素,可达到控制该磁场环境中传导薄板振动的目的。所得的结论,对工程实际将有较大的应用参考价值。     

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。     

磁场中简支矩形薄板的非线性稳态随机振动

根据电动力学理论、板壳磁弹性理论和结构随机振动理论,导出电磁场中矩形薄板的磁弹性非线性随机振动方程,然后利用伽辽金法对四边简支矩形薄板的非线性随机振动方程进行整理,得到伊藤型状态方程;在外界激励是平稳高斯白噪声的条件下,利用稳态的FPK方程法求解得到薄板的稳态随机振动位移和速度响应的多个数字特征;通过具体数值算例分析,讨论了电磁参数对各数字特征的影响。     

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。     

两平行导线间轴向运动载流梁的非线性主共振

研究轴向运动载流梁在两平行导线产生磁场中的主共振问题。给出两平行导线间载流梁处磁感应强度及所受电磁力表达式,推得轴向运动载流梁的横向振动微分方程。应用伽辽金积分法,得到轴向运动梁无量纲化的非线性振动微分方程。采用多尺度法进行求解,得到系统关于前两阶模态非线性方程的近似解析解以及主共振幅频响应方程。通过算例,得到了轴向运动载流梁共振幅值随调谐参数、载流电流密度、导线电流和位置的变化关系曲线图。结果表明,各相关物理和几何参数的改变对系统共振特征有较大影响,且非线性振动特征较为明显。     

An applied electro-magneto-elastic thin plate theory

The physical variational principle (PVP) in a static magneto-elastic field without source current is discussed first, and then, the PVP in a general electromagnetic field is derived. It is especially useful in the plate vibration problem. Using the PVP and the pseudo total stress principle, the electro-magneto-elastic thin plate bending theory in first order and a Mindlin-type plate bending theory for a moderate thickness plate are easily obtained. This method significantly simplifies the derivation of the governing equations of the thin and moderate plates with nonlinear electromagnetic behavior. The Maxwell stress is naturally included in the governing equation. Using the governing equation of a thin plate, the analyses of the stability and vibration of a plate in an external homogeneous magnetic field are discussed.     

洛仑兹力的应力应变效应

阐述了在非定常电磁场和机械场的作用下,洛仑兹力对非线性载流薄板薄壳应力应变状态的影响。导出了在电磁场中洛仑兹力的具体表达式。通过对环形薄板在电磁场和机械场联合作用下应力应变状态的计算,指出变化洛仑兹力的作用可以得到最佳的应力应变状态。本文可供在强电磁场中工作的载流元件、防护元件及设备在设计及实际应用时作参考。     

纵向磁场中导电薄板的亚谐共振

基于麦克斯韦方程和弹性动力学理论,导出了纵向磁场中导电薄板的非线性磁弹性耦合振动方程和电动力学方程,运用伽辽金法推得了两对边简支导电条形板的达芬型振动方程.针对亚谐波共振问题,应用多尺度法进行求解,得到了相应的近似解析解和幅频响应方程以及非平凡解存在条件.应用李雅普诺夫稳定性理论,对解的稳定性进行了分析,得到了稳态解稳...