导电矩形板的磁弹塑性动力失稳特征研究

基于Maxwell电磁场方程及电-磁-力多场耦合理论,研究了矩形导电薄板在横向脉冲磁场及面内恒定磁场共同作用下的弹塑性动力响应及其动力失稳特征.采用有限元方法探讨了悬臂矩形薄板在外加磁场作用下的涡电流的分布特征,数值模拟了矩形导电薄板的振幅,频率随外加磁场幅值的变化情况,给出了磁弹塑性动力失稳的临界磁场值与金属薄板的电导率、板的长厚比以及磁脉冲参数τ之间的关系,展示了不同磁场下导电薄板结构塑性区域等,这些研究结果为工程实际中电磁成形工艺的改进以及导电结构的安全设计和可靠性评估提供依据和参考.     

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。     

磁场环境下导电圆形薄板的磁弹性强迫振动

研究了电磁场环境下机械载荷作用圆形导电薄板的磁弹性强迫振动问题。首先给出了圆形薄板的磁弹性轴对称振动方程,并依据麦克斯韦方程,得到了相应的电磁场方程和电磁力表达式,在此基础上,对横向恒定磁场中周边固支和周边简支边界约束圆板的振动问题进行了分析。基于位移函数的设定,应用伽辽金法,推得了导电圆板的磁弹性强迫振动微分方程。通过数值计算,得到了两种边界约束条件下圆板磁弹性振动的幅频和相频曲线图,并对结果进行了分析,讨论了磁感应强度和板厚等参数对系统振动特性的影响。     

粘弹性地基上圆形薄板的振动

本文给出了粘弹性基础上圆形弹性薄板振动的基本理论与计算方法。讨论了求解Kelvin模型粘弹性基础上圆形薄板固有频率的方法,给出了长圆形薄板的固有频率和主振型的一般表达式;还讨论了在外激励作用下的受迫振动的求解方法。     

磁场中导电旋转圆板的磁弹性非线性共振

研究旋转运动圆形薄板在磁场中受到机械载荷作用时的磁弹性非线性共振问题。根据哈密顿原理推导出旋转运动圆板在磁场中的磁弹性非线性振动方程,基于电磁理论给出了旋转板所受电磁力的表达式;通过位移函数的设定并应用伽辽金积分法,得到横向磁场中旋转导电圆板的磁弹性轴对称振动微分方程。应用平均法对系统非线性主共振问题进行求解,得到稳态运动下的幅频响应方程。通过数值计算,得到固支边界条件下圆板的幅频特性曲线以及振幅随磁感应强度、转速、激励力等参数的变化规律曲线图,分析了不同参数对旋转板共振幅值及非线性特性的影响。     

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。     

广州新电视塔不同激励下动力特性监测

广州新电视塔结构健康监测系统监测到结构建成后不同激励（包括台风激励,地震激励和一般风荷载激励）下结构的动态响应特性。首先,比较了在不同激励下结构的加速度时程响应和功率谱密度。然后,利用加速度响应数据进行模态分析并比较了在不同激励下结构的模态参数（包括频率、振型和阻尼比）。最后,利用希尔伯特-黄变换获得结构在不同激励下的瞬时频率和结构响应能量分布,并与小波变换的结果相比较。结果可为了解超高层建筑在不同激励下的动力特性提供参考     

多向动力耦合激励下隔震结构连续倒塌性能分析

为分析隔震结构在多向动力耦合激励下的连续倒塌动力响应及抗倒塌能力,建立了隔震结构在多向动力耦合激励下的运动方程,对比分析了隔震结构仅考虑竖向不平衡荷载作用与考虑多向动力耦合激励下的倒塌动力响应,基于二次四阶矩可靠度理论建立随机鲁棒性指标,并利用该指标对隔震结构抗倒塌能力进行评判。研究结果表明:隔震结构在多向动力耦合激励下,其倒塌动力响应更大;支座瞬时失效后,结构内力重新分布达到新的平衡所需时间更长;结构抗连续倒塌能力更弱。     

圆板及环板动力响应计算的一种方法

本文将有限条法与结构动力响应计算的迁移子结构法相结合，提出了弹性圆形及环形薄板在任意激振力作用下动力响应计算的一种新方法，其中时域数值分析采用Ｗｉｌｓｏｎ－θ法，此方法不仅可以节省内存，计算精度比有限元高，而且适合实际应用。     

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。     

移动荷载作用下路面动力响应试验研究

针对路面结构响应动力学理论模型构造实验模型。经模型试验与数值仿真相结合方法研究移动荷载下路面动力学响应。设计含车辆模型及分布刚度路面模型的车路模型试验系统,其中车辆模型包括谐振源车辆模型及1/4车模型。利用模型试验与数值仿真方法分别对移动简谐激励及冲击激励作用的分布刚度路面动力响应进行研究。数值仿真与试验结果对比表明设计的模型及实验方法可近似模拟车-路耦合作用及路面动力响应。     

非线性动力吸振系统动力学分析和优化

通过圆形钳制薄板的大变形提供非线性动力吸振器的立方非线性刚度,建立圆形薄板与悬臂梁相耦合的非线性动力吸振系统数学模型。结合谐波平衡法与数值计算方法,探讨非线性动力吸振器的动力学特性。与等价线性吸振器相比较,发现非线性是高阶共振峰离开吸振频率往高频移动的诱因,因此非线性动力吸振器在相对较小的质量下具有相对较宽的吸振频带。与此同时,通过对结构响应和吸振性能的灵敏度分析,找出并优化系统的敏感参数。     

非线性弹性地基上圆形薄板主参数共振-主共振研究

研究非线性地基上圆形薄板受简谐激励的非线性振动问题。按照弹性力学理论建立非线性地基上圆形薄板受简谐激励的动力学方程。利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程,它是达芬-马休型方程。应用非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振条件的一次近似解,并进行数值计算。分析阻尼、地基系数、几何参数等对共振响应曲线的影响。比较了两种地基的计算结果。     

热声载荷下薄壁结构非线性振动响应分析及疲劳寿命预测

基于时域分析法研究了金属薄壁结构在热声载荷下的非线性振动响应特性,并采用四种应力寿命模型预测了薄板梁的热声疲劳寿命。以典型薄板梁为研究模型,首先研究了单一噪声激励下薄板梁的时域响应特性及热载荷对其响应特性的影响机理,并仿真分析了薄板梁在热声激励下的非线性响应特性。在此基础上,运用雨流法统计了薄板梁根部的应力响应,并基于Miner线性累积损伤理论采用Goodman、Morrow、Walker和修正Walker应力寿命模型预测了薄板梁在不同工况下的热声疲劳寿命。研究结果表明：薄板梁的热模态基频在其热声疲劳问题中起主导作用;薄板梁热屈曲后的非线性跳变响应将增大应力幅值,从而严重削弱结构的预期寿命;噪声载荷是影响屈曲前薄板梁热声疲劳寿命的主要因素,而热载荷是影响屈曲后热声疲劳寿命的主要因素。因此在薄壁结构抗热声疲劳设计中必须重点考虑热声载荷联合作用的影响。     

横向磁场中软铁磁矩形薄板的非线性混沌振动

对处于横向均匀磁场中四边简支的软铁磁矩形薄板,在横向均布载荷作用下,主要考虑因磁化和涡电流引起的磁场力作用,由伽辽金法推导出磁弹性振动微分方程,求得了系统的同宿轨道参数方程;并推导和求解了振动系统的同宿轨道的Melnikov函数,给出了判断该系统发生Smale马蹄变换意义下混沌振动的条件和混沌判据,进一步应用Matlab程序对系统的混沌特性进行了数值模拟,得到相应的相图、庞加莱截面图和时程曲线图,验证了混沌现象的存在.     

多自由度结构动力可靠度分析的小波方法

该文发展了基于小波分析的局部平稳法在多自由度结构动力可靠度中的应用。首先,基于广义谐和小波和随机过程的局部平稳小波模型,发展了线性多自由度结构系统在各时间-频率子域上激励功率谱与响应功率谱之间的关系,并计算得到了在一般随机动力激励下结构随机动力响应功率谱密度和各阶谱矩。随后,根据随机动力激励和响应的高斯假定及超越过程的Markov假定,得到了线性多自由度结构在均匀/非均匀调制随机激励下层间位移的动力可靠度指标。结构动力可靠度的Monte Carlo模拟显示了所提方法的可靠性与计算高效性。     

基于功率流有限元方法的异形薄板能量密度求解

在机械工程中,对结构在不同频率激励下的振动响应进行分析预测具有重要的意义。功率流有限元法以其适用频率范围较广,可得到结构响应的细节信息等优点成为振动分析领域的研究热点。利用功率流有限元方法对薄板的弯曲波能量密度进行了求解,使用加权残差法导出了薄板单元节点的能量密度残差,利用线性四边形网格对薄板进行网格划分并在此基础上建立了单元的有限元方程,进一步地通过对单元有限元方程的组装和求解得到了薄板上各个节点处的能量密度响应,引入线性三角形网格以处理复杂形状薄板能量密度的求解,对使用功率流有限元方法求解任意形状薄板上的能量密度分布问题具有一定意义。     

声-固耦合系统高频局部能量响应的FEM-SmEdA分析

针对高频激励下声-固耦合系统的局部能量响应预示问题,采用有限元(FEM)和统计模态能量分布分析(SmEdA)相结合的方法预示复杂声-固耦合系统局部能量响应。首先,以平板/声腔耦合系统为研究对象,验证FEM-SmEdA方法的准确性;随后,为了验证该方法的适用性,分别将该方法应用于湍流边界层(TBL)激励下平板/声腔耦合系统局部响应预示及加筋舱段/声腔耦合系统局部响应预示。利用双模态方程法(DMF)对基于FEM-SmEdA法的TBL激励作用下结构局部响应预示结果进行验证,基于FEM-SmEdA方法揭示TBL激励作用下舱段结构和声腔的能量分布随频率的变化规律,并研究加筋对声-固耦合系统能量分布的影响。结果表明:FEMSmEdA方法能够准确地预示高频环境下声-固耦合系统的局部能量响应;该方法适用于TBL激励下结构局部响应预示;随着分析频率的升高,舱段和声腔的能量分布更加均匀;加筋后结构的能量分布更加均匀,加筋对声腔能量响应的抑制更加明显。     

框架-剪力墙结构地震响应分析的Laplace变换法

针对框架-剪力墙结构建立了动力分析模型,利用Laplace变换和逆变换,推导了框架-剪力墙结构的振型及其导数的表达式;根据边界条件求得了框架-剪力墙结构的频率和振型的计算方程,并采用Betti定律得到关于其分布质量和分布刚度的正交条件;同时利用正交条件对框架-剪力墙结构的运动方程进行解耦,经振型叠加得到结构地震激励下的响应;最后通过算例与有限元模型、已有方法对比,验证了所建立动力模型的正确性。