失谐周期结构中弹性波与振动的局部化

基于弹性波传递矩阵方法，研究了失谐周期结构中弹性波与振动的局部化问题．给出了结构中弹性波传递矩阵的一般表达式，采用奇异值分解方法，分别计算了谐和与失谐周期结构中的局部化因子，并对其进行了分析讨论．对周期结构中波传播与振动局部化的分析方法可用于结构的优化设计．     

周期波导中弹性波局部化问题的研究

基于弹性波传递矩阵方法，对周期波导中弹性波局部化问题进行了分析研究。根据互易性原理和能量地恒定律，给出了结构弹性波传递矩阵的一般表达式。采用两种求解局部化因子的计算方法，分别计算了谐和与失谐周期波导中的局部化因子，并对其进行了分析讨论。本文对周期波导中波传播与振动局部化的分析方法和计算结果可用于结构的优化设计。     

近海风机叶片模态局部化产生机理及定量分析研究

在摄动理论的基础上,结合失谐度、模态密集度以及模态置信准则对模态局部化的产生机理做了定量描述,并用26自由度弹簧质点结构验证了其可行性。其次,用ANSYS建立了风机叶片模型,并通过改变材料的密度和弹性模量模拟了四种失谐情况,发现风机叶片刚度和质量的小量失谐也会对其模态振型产生显著的影响,同时通过定义新的模态局部因子来定量描述风机叶片结构的模态局部化程度。最后,对风机叶片失谐振型中谐调振型的成分进行了分析,研究表明,其成分越复杂,模态局部化程度也越强。     

线性非局部弹性理论的修正

本文通过考虑局部化残余力的影响对线性非局部弹性理论进行了修正，由修正后的理论所导出的应力边界条件包含了物体微观结构的长程力的作用，这个结果不仅解释了在裂纹混合边界值问题中线性非局部弹性理论方程的解在常应力边界条件下不存在的问题，而且可以自然地得到裂纹尖端的Ｂａｒｅｎｂｌａｔｔ分子内聚力模型。     

失谐弱耦合卫星天线结构振动分析及预测控制

为了研究弱耦合卫星天线结构的振动控制,建立了该结构的简化计算模型,并针对该模型研究了弱耦合卫星天线结构动力学性能的特殊性:结构失谐时的振动模态局部化现象;针对失谐前后的结构,采用预测控制方法进行了振动控制,并与二次线性最优控制(LQR)方法的振动抑制效果进行了对比. 仿真结果表明:弱耦合星载天线结构参数的微小失谐会导致结构振动产生明显的模态局部化;采用预测控制方法进行结构振动控制的效果明显优于LQR控制方法,且在失谐导致的模型失配时,预测控制方法对结构振动亦有较好的抑制;在进行此种结构的振动主动控制时必须考虑到结构失谐的影响.      

失谐周期结构中振动局部化问题的研究进展

周期结构在工程中有很多应用实例, 其具有频率通带和禁带等特殊力学性质. 失谐可使周期结构的力学特性产生本质变化, 即失谐周期结构中存在振动局部化现象.局部化破坏了周期结构模态的规则性, 在外激励下会使结构某些部位的响应幅值过大, 产生能量积聚, 甚至导致结构发生疲劳破坏. 因此分析失谐周期结构中振动和能量的传播方式与规律具有重要的理论与实际意义, 可以为重要子结构的振动控制和减振设计提供理论依据. 针对一维直线型周期结构、循环周期结构以及二维周期结构等, 综述了其中的振动局部化问题的研究现状,主要集中于力学模型的建立、振动局部化问题的研究内容、分析方法和主要研究结果等, 并提出了值得进一步研究的问题.      

脆性断裂的非局部力学理论

本文提出一种脆性材料断裂的非局部力学理论,内容包括:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型Griffith裂纹的非局部弹性应力场,裂纹尖端邻域非局部弹性应力场的渐近形式,脆性开裂的最大拉应力准则。文中给出了这种理论应用于三种基本型裂纹和Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹临界开裂条件的计算结果,并把它们与一些试验资料和最小应变能密度因子理论进行了对比。     

采用黏弹性人工边界时显式算法稳定性条件

黏弹性人工边界是处理无限域波动问题常用的数值模拟方法。采用显式时域逐步积分算法进行计算时,受黏弹性人工边界的阻尼、刚度等影响,人工边界区的稳定性比内部计算域的更严格,尚无明确、实用的稳定性判别准则,这限制了黏弹性人工边界在显式动力分析中的应用。针对二维黏弹性人工边界,利用基于局部子系统的稳定性分析方法和基于传递矩阵谱半径的稳定性判别准则,给出了可代表整体模型局部特征的不同边界子系统的稳定性条件解析解。通过对比分析不同计算区域的稳定性条件及其影响因素,证明了整体模型的稳定性由角点子系统控制。在此基础上,获得了含黏弹性人工边界的整体模型在显示动力计算中的统一稳定性判别准则和简化实用计算方法。在实际应用中,令积分时间步长满足稳定性条件,即可顺利完成整体模型的动力计算。以上研究可为将黏弹性人工边界应用于显式动力计算时积分时间步长的合理选取提供参考。     

关于非局部场论的两点注记

研究了非局部场论中尚未完全解决的两个基本问题：其一为局部化体力，力矩残余之间的相关性，由此得到了一个描述两者关系的定理；其二为线性非局部弹性理论的应力边界条件的提法；文中所得到的应力边界条件不仅解释了在裂纹混合边界值问题中线性非局部弹性理论方程的解在常应力边界条件下不存在的问题，而且可以给出裂纹尖端的分子内聚力模型。     

弹性力学问题的局部边界积分方程方法

提出了弹性力学平面问题的局部边界积分方程方法。这种方法是一种无网格方法,它采用移动最小二乘近似试函数,且只包含中心在所考虑节点的局部边界上的边界积分。它易于施加本质边界条件。所得系统矩阵是一个带状稀疏矩阵。它组合了伽辽金有限元法、整体边界元法和无单元伽辽金法的优点。该方法可以容易推广到求解非线性问题以及非均匀介质的力学问题。计算了两个弹性力学平面问题的例子,给出了位移和能量的索波列夫模,所得计算结果证明：该方法是一种具有收敛快、精度高、简便有效的通用方法。     

WAVE LOCALIZATION IN RANDOMLY DISORDERED PERIODIC PIEZOELECTRIC RODS WITH INITIAL STRESS

The elastic wave localization in disordered periodic piezoelectric rods with initial stress is studied using the transfer matrix and Lyapunov exponent method. The electric field is approximated as quasi-static. The effects of the initial stress on the band gap characteristics are investigated. The numerical calculations of localization factors and localization lengths are performed. It can be observed from the results that the band structures can be tuned by exerting the suitable initial stress. For different values of the piezoelectric rod length and the elastic constant, the band structures and the localization phenomena are very different. Larger disorder degree can lead to more obvious localization phenomenon.     

WAVE LOCALIZATION IN RANDOMLY DISORDERED PERIODIC PIEZOELECTRIC RODS

The wave propagation in periodic and disordered periodic piezoelectric rods is studied in this paper. The transfer matrix between two consecutive unit cells is obtained according to the continuity conditions. The electromechanical coupling of piezoelectric materials is considered. According to the theory of matrix eigenvalues, the frequency bands in periodic structures are studied. Moreover, by introducing disorder in both the dimensionless length and elastic constants of the piezoelectric ceramics, the wave localization in disordered periodic structures is also studied by using the matrix eigenvalue method and Lyapunov exponent method. It is found that tuned periodic structures have the frequency passbands and stopbands and localization phenomenon can occur in mistuned periodic structures. Furthermore, owing to the effect of piezoelectricity, the frequency regions for waves that cannot propagate through the structures are slightly increased with the increase of the piezoelectric constant.     

求解多层弹性半空间轴对称问题的精确刚度矩阵法

本文首先从弹性力学的基本方程出发，利用Hankel积分变换等数学手段，推导出了单层弹性半空问轴对称问题的刚度矩阵，然后按传统的有限元方法组成总体刚度矩阵。通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和Hankel积分逆变换就可解出静荷载作用下多层弹性半空间轴对称问题的精确解。由于刚度矩阵的元素中不含有正指数项，计算时不会出现溢出的现象，从而克服了传递矩阵法的缺点。由于在推导过程中摒弃了应力函数的选择，使得问题的求解更加理论化和合理化，同时也为进一步研究这类问题如温度场，动力学等方向奠定了理论基础。最后，文中还给出了计算实例来证明推导结果的准确性。     

考虑弹性地基切向抗力的变截面圆弧壳梁分析

本文根据弹性薄壳理论,考虑了弹性地基径向和切向抗力的影响,解决了变截面圆弧壳地基梁的难题,作者所提出的近似解析法和加权余量法、传递矩阵法较有限单元法简便.     

Wave localization in randomly disordered layered three-component phononic crystals with thermal effects

In this paper, the propagation and localization of elastic waves in randomly disordered layered three-component phononic crystals with thermal effects are studied. The transfer matrix is obtained by applying the continuity conditions between three consecutive sub-cells. Based on the transfer matrix method and Bloch theory, the expressions of the localization factor and dispersion relation are presented. The relation between the localization factors and dispersion curves is discussed. Numerical simulations are performed to investigate the influences of the incident angle on band structures of ordered phononic crystals. For the randomly disordered ones, disorders of structural thickness ratios and Lamé constants are considered. The incident angles, disorder degrees, thickness ratios, Lamé constants and temperature changes have prominent effects on wave localization phenomena in three-component systems. Furthermore, it can be observed that stopbands locate in very low-frequency regions. The localization factor is an effective way to investigate randomly disordered phononic crystals in which the band structure cannot be described.     

波数-频率域内地基土表面位移Green函数的理论分析

建立了柱面坐标系下分层弹性半空间地基土模型。利用钟阳刚度矩阵法和Haskell-Thomson传递矩阵法推导出所有分层土体之间的振动传递关系;根据Helmholtz定理将土体的位移向量分解成势函数的形式,推导出弹性半空间表面应力与位移之间的关系;再将分层土体和半空间地基土通过位移与应力之间的关系进行耦合,得到分层弹性半空间地基土模型表面位移与应力之间的关系。结合单位脉冲荷载作用下地基土表面的边界条件,推导出波数-频率域内地基土表面位移Green函数的解析解,用Matlab程序语言对理论进行实现并通过算例对地基土表面位移Green函数的特征进行了分析和总结。     

Band structure properties of elastic waves propagating in the nanoscaled nearly periodic layered phononic crystals

The localization factor is used to describe the band structures for P wave propagating normally in the nanoscaled nearly periodic layered phononic crystals. The localization factor is calculated by the transfer matrix method based on the nonlocal elastic continuum theory.Three kinds of nearly periodic arrangements are concerned, i.e., random disorder, quasiperiodicity and defects. The influences of randomly disordered degree of the sub-layer's thickness and mass density, the arrangement of quasi-periodicity and the location of defect on the band structures and cut-off frequency are analyzed in detail.     

STATIC AEROELASTICITY METHOD BASED ON EXTERNAL AERODYNAMIC FORCE AND STRIP METHOD

本文通过对载荷设计中的静气动弹性分析方法进行研究,发展了一种基于外部刚性气动力数据和改良片条理论修正的弹性载荷修正方法。其中结构变形通过工程梁方法提取部件刚度阵进行计算,气动力通过网格化模型基于外部试验或CFD气动力数据库插值得到。结构和气动之间位移和力的数据传递分别利用曲面样条和形函数面积坐标加权法插值,弹性载荷修正通过改良后的片条理论计算,由此迭代循环直至结构变形收敛。同时通过对相关工程实例进行分析计算并与成熟方法对比,验证了该方法的可行性和高效性。