耦合阻尼对非保守耦合振子能量分布与功率流的影响

作为非保守耦合系统统计能量分析的基础,本文研究了耦合阻尼对非保守耦合系统能量分布与功率流的影响.在给出各项有关的损耗因子和耦合损耗因子的定义后,本文从理论上推导了非保守耦合振子间各项功率流与振子平均振动能量之间关系的理论表达式,以及功率平衡方程式和振子能量比的表达式.理论分析和数值计算的结果表明,非保守耦合振子之间的原始功率流和附加功率流以及总功率流不仅取决于两振子的平均振动能量之差,而且取决于振子的平均振动能量之和,总功率流的方向即与两振子能量相对大小有关,也与耦合性质有关;小耦合阻尼是非保守耦合的特例,由此特例不足以得到非保守耦合情况的一般特点。     

自由面对爆破振动信号能量分布特征的影响

基于爆破振动实测数据, 通过小波分析方法, 得到不同数量自由面爆破振动信号的总能量、各频带的峰值质点振动速度(PPV)及各频带能量, 进而对不同数量自由面爆破振动信号的能量分布特性进行研究。结果表明:开(掏)槽爆破, 由于受单一自由面限制, 大部分炸药爆炸的能量都将作为地震能量消耗掉;自由面越多, 爆破振动信号总能量越少;自由面的数量可影响各频带振动分量分布, 随自由面数量的增加, 爆破振动能量更趋向高频分布, 中低频能量有减少趋势, 振动速度降低;同一振动信号中的高频带PPV虽比低频带PPV高, 但振动持续时间短, 能量衰减较快。建议在工程爆破的减振设计中, 优化起爆方案, 尽量利用多个自由面, 这将比仅仅减少单段起爆药量更有效。     

任意激励关系下非保守耦合振子能量分布与功率流的一般特征

传统的统计能量分析(SEA)理论不能解决非保守耦合系统和保守或非保守耦合系统在相关输入时的能量分析问题。作为任意输入关系下非保守耦合系统统计能量分析的基础,本文研究了耦合振子在非保守耦合及任意输入条件下能量分布与功率流的一般特征,推导了功率平衡方程式及各有关功率项的计算式,讨论了振子间功率流的构成及各向功率流之间的关系。研究结果表明,耦合阻尼和输入形式对耦合振子能量平衡和功率总体特征有着显著的影响。     

浮筏隔振系统功率流特性分析

针对工程实际中浮筏隔振装置，建立了柔性基础上机组多支承弹性浮筏耦合隔振系统动力学普遍模型，提出了子系统动态特性综合分析法，给出了耦合系统动态传递方程及功率流表达式。根据工程中两机组浮筏隔振系统功率流理论计算结果，着重探讨安装频率与支承结构柔性耦合作用及其对隔振效果影响。研究结果表明：合理设计安装频率，可有效控制振动能量传输。     

一种双转子罗茨鼓风机动力学传递模型

针对罗茨鼓风机振动噪声问题,将风机结构简化为转子、轴承、箱体、隔振器支撑、弹性基础等五个子结构,建立一种简化的空间柔性耦合动力学方程。采用子结构传递矩阵法推导各子系统动态传递矩阵及功率流的表达式;从结构噪声能量传输角度出发,分析了轴承刚度、箱体质量等结构参数变化对风机功率流传递性能的影响。结果表明:减小轴承的刚度,会降低输入到箱体的功率流;通过增加箱体质量,可以降低振动。此结果为具有双转子壳类机器的结构优化与动态设计提供理论基础。     

框架结构振动分析的行波方法

将由一维波导通过结点组装成的空间结构的振动作为波动研究，波沿波导传播，并在结点处反射、散射。考虑结点处的边界条件，将局部波动模型合并成总体模型，由此模型可获得比有限元方法更精确的振动特性，同时通过能量分析可获得结构任一部分的平均能量损耗功率，为结构修改和振动控制提供依据。     

内损耗因子对铝合金壁板高频疲劳寿命影响的研究

基于统计能量分析方法计算高超声速飞行器铝合金壁板高频声振响应,分析了在不同内损耗因子情况下壁板均方根应力和危险点响应集中因子。进而采用频域疲劳寿命方法,结合零阶矩应力谱法计算了壁板的高频疲劳寿命,研究了在不同内损耗因子情况下铝合金壁板高频疲劳寿命的变化规律。研究结果表明:随着内损耗因子的增大,壁板的均方响应逐渐减小,但响应集中因子逐渐增大,最终导致壁板疲劳寿命出现先变长后缩短的变化趋势;随着内损耗因子的增大,高频段应力响应对疲劳寿命的贡献量明显增大。     

弯矩作用下薄板振动的仿真分析

针对工程中广泛存在的弯矩作用下板结构的振动问题,分别建立四边固定、三边固定一边自由、两对边固定两对边自由的3种不同边界条件下板的振动模型;基于有限元法计算振动板的频率响应,计算了各节点振动速度的平方和;运用部分追加法正交试验方案分别对板厚、边界条件、板的损耗因子三因素三水平、激励点位置四水平进行了正交试验。实例结果表明,以速度平方和的大小为目标,影响薄板振动的主次因素顺序为:损耗因子、板厚、边界、激励点位置;当振动板两对边固定另两对边自由支承、板厚为0.014m、在(0.5m,0.4m)点处激励且板的损耗因子为0.0008时,此组合为薄板结构振动最小的最优组合。     

波能耗散的结构阻尼损耗因子度量方法

根据波动理论,用Timoshenko梁理论在高频范围内分析能量的耗散,通过重建作为频率函数的色散关系曲线,得到动力粘弹性模量及材料的损失因子。根据动力系统的固有特征方程与材料弹性特性的关系,研究利用阻尼损耗因子定量描述在高频情况下,波在结构中传播时的能量耗散效应以及结构阻尼损耗因子的表示方法,并通过实验利用波的色散关系估计结构的动力粘弹性模量,理论分析和实验结果表明了这种方法的可行性。     

振动能量采集与振动控制序

<正>振动是自然界中常见的现象,振动超过一定限度时,会对人体、设备和设施造成损伤.研究人员一般从两个方面处理振动:一方面采用振动控制技术,包括吸振、隔振、减振等,降低从振动源传输到主体的振动能量;另一方面采用能量采集技术,将振动能量转换为电能,并储存起来为低功耗电子设备供电,即能量的重新分配与利用.振动能量采集与振动控制具有相通的力学原理与方法.近年来研究者们对振动能量采集与振动控制进行了深入研究,实现自供能传感、重大装备减振降噪、自反馈振动控制等,促进我国高端智能化装备研制,助力国家“双碳”目标实现.     

薄铝板统计能量参数的测试方法研究

内损耗因子和模态密度都是统计能量分析(SEA)方法的关键参数,它们分别反映了振动结构系统的能量损耗与存储能力,对预示结构的振动响应有重要的影响。目前获得它们最常用和最可靠的方法还是通过实验来测量。本文分别采用了瞬态衰减法和稳态能量流法测试薄铝板的内损耗因子,并阐述了这两种方法实施过程中的注意事项,对比分析了它们的测试结果;又采用导纳法测试了薄铝板的模态密度,并对其测试结果进行了附加质量修正。实验结果表明:内损耗因子的两种测试结果一致性较好,经过质量修正后的模态密度与理论值吻合良好。     

材料黏滞系数与损耗因子的频率相关性研究

针对黏弹性材料KV阻尼模型的黏滞系数与复阻尼模型的损耗因子间的关系,由单自由度体系的结构动力学分析,并基于结构振动响应的一致性,推导建立了黏滞系数与损耗因子在结构线性稳态简谐振动和自由振动时的一般关系式;并利用该关系式,试验研究了纤维混凝土材料黏滞系数和损耗因子的频率相关性.结果表明,黏滞系数与损耗因子间的关系在稳态简谐振动和自由振动时的表达形式相同,只是频率取值不同;纤维混凝土的损耗因子和黏滞系数都随频率增加而降低,且在0.5～1.0Hz频段降幅显著,而后渐趋平缓;相比于素混凝土,纤维混凝土的黏滞系数和损耗因子与激振频率的相关性更强.试验所得纤维混凝土频率相关的黏滞系数、损耗因子及推导所建立的两参数关系式为构建物理意义明确且又便于结构振动反应分析的阻尼系数或阻尼矩阵奠定了基础.      

结构阻尼时域本构模型及其应用

阻尼合金作为一种新型结构功能材料在不少领域已获应用，由于其阻尼值较大且随频率呈复杂交化关系，传统的线性粘性阻尼理论或经典的非频变结构阻尼理论难以精确地描述其耗能行为。本文应用粘弹性阻尼理论，根据阻尼合金储能模量和损耗因子在频域的实测数据．应用最优化方法拟合出标准线性体模型中的本构参数；根据积分形式的三参量本构关系和变形体虚功原理，推导出了有限元形式的动力学方程；讨论了三参数初值的选取；对包含卷积积分的有限元动力学方程通过数学推导将其化为三阶线性微分方程组，再转化为标准状态变量方程，应用数值求解。数值计算实例证明了所提方法的正确和有效性。     

磁流变液在悬臂夹层梁振动抑制中的实验研究

磁流变液是智能材料系统中重要的作动器材料之一,在外加磁场作用下,其物理性能粘度、剪切模量会发生较大变化。本文实验研究了磁流变液夹层梁振动抑制效果。实验梁由MRF层和上下弹性层组成,悬臂支承,表面单点激励。通过改变外加磁场,梁的刚度、阻尼随之改变。利用这些变化可以调节梁的振动特性,如固有频率、振幅、损耗因子等。实验激励力频率为0~300Hz,外加磁场为0、8001、500 Oersted。实验结果表明:随着外加磁场强度的增加,梁的固有频率和损耗因子均显著增加,振动响应明显减小。     

结构声振研究的功率流方法

功率流方法是近年来研究柔性结构动态特性的主要手段, 其计算可分为低频段、中频段和高 频段. 本文讨论了有限元法、导纳功率流法、统计能量分析法、能量有限元法、参数化统计 能量分析法、子结构法、Lagrange乘子混合法、有限元/统计能量分析混合法、有限元/功 率流有限元混合法等方法, 各种方法适用频段各不相同, 综合应用这些方法, 可以解决绝大 多数声振预测问题.     

平纹织物复合材料的振动能量耗散以及阻尼分析

平纹织物复合材料由于编织结构的特点，对于振动能量有一定的衰减作用．交织纤维束相互间的阻滞作用以及聚合物基体的粘弹性质都会耗损一部分振动能量．本文应用能量原理和阻尼分析的方法解决了平纹织物复合材料的复杂结构损耗因子的计算问题．     

Vibration and damping analysis of a composite plate with active and passive damping layer

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｓｓｉｖｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｌａｙｅｒｄａｍｐｉｎｇ（ＰＣＬＤ）ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｕｔｉｌｉｚｅｄａｓａｓｉｍｐｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅｍｅａｎｓｆｏｒｄａｍｐｉｎｇｏｕｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（ＭｅａｄａｎｄＭａｒｋｕｓ１９６９［１］,Ｙ．Ｋ．Ｃｈｅｕｎｇ１９７２［２］,ＪｏｈｎｓｏｎａｎｄＫｉｅｎｈｏｌｚ１９８２［３］,ＣｕｐｉａｌａｎｄＮｉｚｉｏｌ…     

The SEA Approach to Vibration Localization in a Nearly Periodic Structure

Abstract

The phenomenon of vibration localization occurring in a nearly periodic structure was investigated through a statistical energy analysis (SEA) approach. The phenomenon has been examined mostly through a wave propagation approach, where a localization factor was often employed to evaluate the strength of vibration localization. The wave propagation approach properly predicted the factor close to Monte Carlo calculations in nearly periodic structures for both weak and strong couplings. In this analytical study, the localization factor was derived from the SEA approach for a nearly periodic structure monocoupled with a weak coupling. The SEA approach sequentially breaks the structure into two-oscillator blocked substructures and proposes a way of determining the vibration localization factor with equations of energy balance. This article shows that the SEA approach is quite appropriate for calculating the vibration localization factor compared to the wave propagation approach.     

统计能量分析中的响应统计估计及其研究进展

统计能量分析(SEA)是分析复杂动态系统结构－声耦合振动响应的有效方法,而结构响应的统计估计是评价SEA分析准确性的基本依据,是SEA的一个重要组成部分.在简要介绍了SEA基本理论及其响应统计估计理论的基础上,对SEA中的响应统计估计的研究进展进行了综述和讨论,指出了在SEA响应统计估计中存在的问题,论述了需要进一步深入研究的方面,并着重讨论了响应统计估计中基于Poisson频率空间和高斯正交总体(GOE)频率空间的结构响应方差分析方法及其在SEA响应统计估计发展中的重要作用.      

压电层合板结构振动控制的有限元法

利用有限元方法模拟压电结构的振动控制，从Ｈａｍｉｌｔｏｎ理论出发推导出具有压电传感器及激励器的层合板的电耦合动力方程，应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ及负速度反馈控制算来实现振动的控制。