双频内共振系统的Normal Form及其简化

讨论双频内共振系统的 Normal Form及其降维问题.利用发展的 Normal Form直接方法,导出了任意双频内共振系统 Normal Form的一般形式.指出 Poincare共振项分为内共振项和非内共振性两类,并定义了内共振项的阶.提出了一种普遍适用的降维变换,并证明了该变换可将任意双频内共振系统的 Normal Form方程降到3维.应用举例表明,该变换不仅适用于半单问题,也适于非半单问题（即强:1:1内共振系统）.     

某结构的多轴随机振动实验研究

通过对某结构开展多轴随机振动试验研究,初步探讨了典型线性结构在多轴随机振动试验中的动力响应特点.首先对多轴振动试验系统、试验条件、控制方式等进行了介绍;然后通过有限元仿真了解结构的自振频率、振型和响应情况;重点对结构的多轴随机振动试验结果进行研究,具体分析了结构各测点加速度响应谱的共振峰特点;最后将多轴试验结果与单轴试验结果进行对比,并理论上解释了多轴随机振动响应不同于单轴振动的原因.研究结果表明:多轴振动试验能同时激发结构在不同方向的模态,使动力响应表现出比单轴振动更为丰富的共振峰,因此对经受多轴振动环境的产品开展多轴振动试验很有必要.     

横向荷载作用下弹性地基上梁的主共振分析

基于Winkler地基模型及Euler-Bernoulli梁理论,建立了弹性地基上有限长梁的非线性运动方程.运用Galerkin方法对运动方程进行一阶模态截断,并利用多尺度法求得该系统主共振的一阶近似解.分析了长细比、地基刚度、外激励幅值和阻尼系数等参数对系统主共振幅频响应的影响,然后通过与非共振硬激励情况对比分析主共振对其动力响应的影响.结果表明:主共振幅频响应存在跳跃和滞后现象;阻尼对主共振响应有抑制作用;主共振显著增大系统稳态动力响应位移.     

横向荷载作用下Winkler地基上有限长梁3次超谐共振分析

基于Winkler地基模型和Euler-Bernoulli梁理论,建立了Winkler地基上有限长梁的非线性运动方程。运用Galerkin方法对运动方程进行一阶模态截断,得到了离散的非线性振动方程,然后利用多尺度法求得了该系统3次超谐共振的幅频响应方程及其位移的一阶近似解。为揭示弹性地基上有限长梁的3次超谐共振响应的特性,分别分析了长细比、弹性模量、基床系数、阻尼、密度等主要参数对该系统3次超谐共振幅频响应曲线的影响,并通过与非共振硬激励情况的对比分析了3次超谐共振对系统实际动力反应的影响。研究结果表明:3次超谐共振响应曲线有跳跃和滞后现象;增大阻尼和基床系数均对3次超谐共振的发生有抑制作用;增大外激励幅值,系统3次超谐共振区域增大;3次超谐共振将增大系统的稳态动力响应幅值和加速度。     

一类多自由度强非线性振动系统主共振的渐近解法

提出一种渐近方法用来处理一类多自由度强非线性自治振动系统，它是新渐近方法￣［１］的推广。本方法适用于主共振情形，我们建立了振幅和相位所满足的方程。文末用两个例子说明本方法的有效性。     

含噪双稳杜芬振子矩方程的分岔与随机共振

研究了含噪声的双稳杜芬振子矩方程的分岔与随机共振的关系，并根据它们的关系, 从另 一个角度揭示了随机共振发生的机制. 首先在It?方程的基础上，导出了双稳杜芬振子在白噪声和弱周期信号作用下的矩方程，其次以噪声强度 为分岔参数分析了矩方程的分岔特性，再次分析了矩方程的分岔与双稳杜芬振子随机共振 之间的关系，最后根据该对应关系从另一种观点提出了双稳杜芬振子随机共振的机制，该 机制是由于以噪声强度为分岔参数的矩方程发生了分岔，而分岔使得原系统响应均值的能量分布发生了转移，使能 量向频率等于输入信号频率的分量处集中，使得弱信号得到了放大，随机共振发生了.     

超空泡运动体圆柱薄壳的非线性动力屈曲分析

超空泡运动体的动力屈曲失稳具有隐蔽性、突发性和危险性,因而必须研究清楚运动体的失稳区域边界及失稳振幅.将超空泡运动体模拟成受轴向周期载荷作用的细长圆柱薄壳,给出非线性几何方程、物理方程和平衡方程,建立细长圆柱薄壳带有非线性项的动力屈曲微分方程组;依据非线性项的形式,给出合理的非线性位移表达式,得到具有周期性系数的非线性横向振动微分方程;采用伽辽金变分法和和鲍洛金方法,获得带有周期性系数和非线性项的马奇耶方程;求解非线性马奇耶方程,得到第一、第二阶不稳定区域内的定态振动振幅的解析表达式;绘制超空泡运动体的非线性参数共振曲线,分析航行速度、载荷比例系数、轴向载荷频率和振型对参数共振曲线的影响.以上研究为建立基于参数共振的圆柱薄壳动力失稳的可靠性分析及基于参数共振可靠性的结构动力优化设计的奠定了理论基础.     

周期荷载激励下覆冰输电线的主共振及谐波共振分析

为了研究动态风对覆冰输电线非线性舞动特征的影响,在原有稳定风作用下覆冰输电线舞动控制方程中添加周期激励载荷,并建立了新的受迫-自激振动控制方程,该控制方程也适用于描述相邻档导线对舞动档导线运动特征的影响.运用多尺度法分别对弱激励和强激励下的受迫-自激振动求解,得到主共振和谐波共振的幅频响应函数,分析了受迫-自激系统的主...     

梁的动力稳定性分析的有限元方法

提出了对梁进行动力学稳定性分析的有限元方法──给出了单元质量矩阵，抗弯刚度矩阵，几何刚度矩阵及相应的Ｍａｔｈｉｅｕ方程，通过坐标变换消除了方程的动力与静力耦合，然后说明了由这种具有参数激励耦合的多自由度系统的Ｍａｔｈｉｅｕ方程求得系统一般参数共振及组合参数共振的过渡曲线的约束参数方法与多尺度方法。最后作为算例求出了均匀简支梁受简谐轴向力作用时的过渡曲线。     

负刚度时滞反馈控制动力吸振器的等峰优化

相比于传统动力吸振器, 负刚度动力吸振器同时具有更好的减振能力和更宽的有效减振频带宽度, 为了进一步降低共振峰幅值, 在负刚度吸振器系统耦合时滞反馈控制. 对负刚度时滞反馈控制动力吸振器系统进行等峰优化设计, 优化设计的准则是:第一和第二共振峰的峰值相等; 同时兼顾两个目标, 一个目标是在优化时的最大共振峰幅值小于被动负刚度吸振器系统的反共振峰幅值, 另一目标是在优化时共振峰幅值与反共振峰幅值差小于被动吸振器系统. 接着, 通过设计和调节负刚度系数、吸振器阻尼系数和时滞反馈控制系数对控制系统进行等峰优化设计. 最后, 在降低幅值的同时, 分析结构参数对有效减振频带宽度的影响. 经过等峰优化之后, 选择本文的一组结构参数与两个典型的模型进行对比. 为了定量比较不同模型的降幅效果, 定义了减幅百分比, 研究发现在有效减振频带区间内减幅百分比超过40%以上. 结果表明, 通过等峰优化准则对结构参数进行优化设计和调节增益系数和时滞量, 共振峰幅值的减幅百分比也近似达到40%, 也可以调节增益系数和时滞量, 使得幅频响应曲线具有较宽的有效减振频带和较低的共振峰幅值与反共振峰幅值的差值.      

氧化铝多孔膜振动性能的实验研究

电化学氧化法制备的氧化铝多孔膜有六角规则密排的纳米孔,其优良的结构特点使其具有良好的用途,可应用于微粒物质分离,氧化剂的载体,微电子机械系统的组件和纳米器件等。在前期研究了这种氧化铝膜的力学性能如拉伸性能和弯曲性能的基础上,本文实验研究了这种氧化铝多孔膜的振动特性即共振频率特性和振动模态,估算了该氧化铝多孔膜的相当弹性模量,与其他方法测得的相当弹性模量基本一致。     

二维共振结构板波动调控研究进展

薄板结构是航空航天器、舰艇、高铁等现代工程装备上广泛应用的结构,其波动性能的优劣关系到设备综合性能及整体技术升级．在制备或复杂工况,结构的几何完备性会产生一些缺陷或参数扰动,会降低基于精准设计的波动调控性能．基于工程应用技术需求,二维共振结构板的高鲁棒性、高品质因子束缚态等波动特性研究不断发展．本文首先介绍了二维共振结构板波动调控发展历程,主要阐述了平面波展开法、多重散射法等二维共振结构波动表征基本理论．简述了二维共振结构板在波导与传感、鲁棒能量采集以及按需智能设计等最新研究成果．最后对二维共振结构板目前的局限性做了总结并对未来的理论研究进行探讨.     

On the interpretation and application of shock-test results in engineering designs

A theoretical study of the characteristics of a shock spectrum which is measured in a shock test of equipment is presented. For this purpose, the machine and the equipment are represented by two systems connected in series; an upper and a lower bound of the spectrum of the shock motion at the interface of the two systems are found using the Fourier transform and impedance method. The spectrum is shown to be affected by the characteristics of both systems. It is demonstrated that in a system containing negligible damping, hills would occur in the spectrum at the resonant frequencies of the combined system, whereas valleys (spectrum dips) would appear in the neighborhood of the fixed-base resonant frequencies of the equipment. The possible effects of damping and of the variation in the characteristics of the system on the phenomenon are also discussed. The results support, at least in the case of systems with low damping, the current design practice of the Navy in which an envelope of a group of the dips of measured spectra is used in creating a design spectra for similar equipment. The analysis developed here would also be useful in understanding the behavior of vibration absorber and other shock phenomena.     

Experimental full field investigations of resonant vibrations for piezoceramic plates by an optical interferometry method

The experimental measurement of resonant frequencies for piezoelectric material is generally performed by impedance analysis. In this paper we employ an optical interferometry method, called amplitude-fluctuation electronic speckle pattern interferometry (AF-ESPI), to investigate the vibration characteristics of piezoceramic plates. This method demonstrates its advantages of combining noise reduction, like the subtraction method, and high fringe sensitivity, like the time-averaged method. As compared with the film recording and optical reconstruction procedures used for holographic interferometry, the interferometric fringes of AF-ESPI are produced instantly by a video recording system. Based on the fact that clear fringe patterns measured by the AF-ESPI method will be shown only at resonant frequencies, both the resonant frequencies and corresponding mode shapes are obtained experimentally at the same time. Excellent quality for the interferometric fringe patterns of the mode shapes is demonstrated. We find from experimental results that the out-of-plane vibration modes (type A) with lower resonant frequencies cannot be measured by impedance analysis and only the in-plane vibration modes (type B) will be shown. However, both the out-of-plane (bending) and in-plane (extension) vibration modes of piezoceramic plates are obtained by the AF-ESPI method. Finally, numberical finite element calculations are also performed, and the results are compared with the experimental measurements. Excellent agreement for the resonant frequencies and mode shapes are obtained from both results.     

THE GENERAL SOLUTION FOR DYNAMIC RESPONSE OF NONHOMOGENEOUS BEAM WITH VARIABLECROSSSECTION

ＴＨＥＧＥＮＥＲＡＬＳＯＬＵＴＩＯＮＦＯＲＤＹＮＡＭＩＣＲＥＳＰＯＮＳＥＯＦＮＯＮＨＯＭＯＧＥＮＥＯＵＳＢＥＡＭＷＩＴＨＶＡＲＩＡＢＬＥＣＲＯＳＳＳＥＣＴＩＯＮＪｉＺｈｅｎ－ｙｉ（纪振义）（ＡｎｈｕｉＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｌｌ...     

谐振载荷作用下工程结构振动疲劳寿命预估的损伤力学-有限元法

建立了预估谐振载荷作用下结构振动疲劳寿命的损伤力学-有限元方法。首先根据损伤热力学原理,构建了损伤演化方程,建立光滑试件在恒幅应变交变载荷作用下寿命预估方法;进一步由损伤力学守恒积分原理,得到恒幅重复载荷作用下应力与寿命的关系式;然后根据标准件疲劳试验结果,拟合得到损伤演化方程中的材质参数;最后利用APDL语言编程对ANSYS软件进行了二次开发,借助ANSYS软件对谐振载荷作用下结构振动疲劳裂纹萌生寿命进行预估。作为算例,本文利用该方法预估了LC9CgS1铝合金梁谐振载荷作用下疲劳裂纹萌生寿命。     

汽车动力总成悬置系统振动解耦计算方法研究

目前,汽车发动机动力总成悬置系统设计的主要任务是选择悬置元件的刚度、位置和角度,使悬置系统自由振动模态频率避开发动机怠速激励力频率与车身自振频率,并尽量提高各模态振型的解耦程度,从而提高悬置系统隔振效果。悬置系统按预定频率严格解耦设计是使设计出的悬置系统模态频率完全等于按汽车设计频率规划预定的频率,并使各模态的振型严格解耦,即各向振动能量的解耦度等于1。本文从悬置系统的自由振动方程出发给出了对悬置系统按预定频率严格解耦设计的方程组,通过方程组构造函数进而求出该方程组的解,从而提供比当前的悬置系统模态优化设计更为简便高效的优化设计方法。相应的算例验证了本文提出的按预定频率严格解耦设计方程和求解方法的正确性。     

ON VIBRATION OF HEMISPHERICAL SHELL BY USING FINITE ELEMENT METHOD

This paper establishes the finite element equation for the spherical shell.The resonantfrequencies of the above shell under different boundary conditions are also discussed andcalculated.     

一种基于超声共振谱的低Q值材料共振频率提取方法

超声共振谱技术通过测量样本在超声激励下产生的固有共振频率来计算弹性参数,而共振频率的提取是整个测量过程的关键.低$Q$值(品质因数)材料由于其衰减特性,导致共振谱平缓并无法直观地从谱图上观察得到共振频率,为从中提取更为有效的共振频率, 本文提出了一种新的共振频率提取方法.采用经验模态分解法将材料频率响应自适应分解为有限个具有特殊振荡特性的固有模态函数分量,根据材料的超声共振谱先验信息选择具有共振频率特性的固有模态函数分量,并从中提取共振频率. 以短切纤维环氧树脂材料(仿骨材料, $Q \approx$25)为例, 通过实验与传统线性预测方法进行对比,计算弹性系数和工程模量. 实验结果表明新方法的计算效率高,对弱激发模态更为敏感,共振频率的匹配数量(26)多于传统方法(21)且满足5倍于弹性系数的估计要求,优化后的弹性模量更接近标准值.新方法可从低$Q$值材料平缓的频谱中提取数量足够且有效的共振频率,不仅有效提升了力学参数估计的可靠性,而且拓展了超声共振谱技术的应用范围.      

EFFECTS OF VARYING BOTTOM ON NONLINEAR SURFACE WAVES

The resonant flow of an incompressible, inviscid fluid with surface tension on varying bottoms was researched. The effects of different bottoms on the nonlinear surface waves were analyzed. The waterfall plots of the wave were drawn with Matlab according to the numerical simulation of the fKdV equation with the pseudo-spectral method. Prom the waterfall plots, the results are obtained as follows: for the convex bottom, the waves system can be viewed as a combination of the effects of forward-step forcing and backward step forcing, and these two wave systems respectively radiate upstream and downstream without mutual interaction. Nevertheless, the result for the concave bottom is contrary to the convex one. For some combined bottoms, the wave systems can be considered as the combination of positive forcing and negative forcing.