匀速转动内悬臂梁系统的建模与分岔研究

应用广义Hamilton原理建立旋转刚环内接悬臂梁系统在材料本构关系为线性时Rayleigh梁大挠度非线性动力学模型,并讨论当假定梁为Euler-Bernoulli型时的蜕化结果.研究表明,上述两种模型对系统的临界分岔值及分岔解静态没有影响.据此,采用了假设模态法解析地研究了匀速转动的Euler-Bernoulli梁模型的分岔行为,得到两种在物理上存在的分岔类型.为校验解析分析的结果,使用了有限元及打靶法两种数值研究工具.计算结果肯定了研究结论.     

绕轴线自转悬臂梁的局部限制失稳分析

建立了任意位置限位器约束下绕轴线自转悬臂梁的非线性模型.采用Ritz法分析系统的稳定性,获得了限位器无摩擦情形下系统的限制失稳临界值、分岔模式、后屈曲解以及致稳限位器的最佳配置位置.采用有限元法对失稳临界值与致稳限位器的优化位置进行了验证,获得了一致的结果.进一步分析了限位器夹紧力和支撑力摩擦效应对系统稳定性的影响规律,获得了有益的认识.研究表明,在限位器约束下,绕轴线自转悬臂梁存在临界转速,当转速超过临界值时,梁的零挠度平衡位置将发生叉式分岔而失去稳定性;限位器夹紧力摩擦效应将使失稳后的系统在转速回复时出现明显的滞后效应,以比失稳临界值更低的转速回到原平衡位置;绕轴线自转悬臂梁系统致稳限位器的最优配置位置在梁长距固支端的78%左右等.这些成果对提升绕轴线自转悬臂梁的局部限制失稳性能的认识和指导限位器的配置具有实际意义.     

一类刚-柔耦合系统的建模与稳定性研究

对于由中心刚体带有柔性梁附件组成的这一类简单刚 柔耦合系统，目前文献广泛采用的Ｅｕｌｅｒ Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁模型中考虑的刚 柔运动耦合项有严重的缺陷．本文对于物理本构关系线性的有限变形梁，分别采用微元法和变分法建立了该系统大挠度非线性动力学方程组．本文使用严格的方法来研究此非线性耦合动力学模型，采用能量 动量矩组合方法构成Ｌｉａｐｕｎｏｖ函数，严格证明了此非线性系统平凡解的积分范数稳定性以及具有鲜明物理意义的最大模范数稳定性．本文对文献中引用的三类线性化模型，采用假设模态法，对中心刚体匀速转动时梁的振动作了数值仿真，进一步验证了本文的结论．上述结果，对选择刚 柔耦合系统正确的动力学模型是有益的．     

DYNAMIC BEHAVIOR OF THIN RECTANGULAR PLATE ATTACHED TO MOVING RIGID

A nonlinear dynamic model of a thin rectangular plate attached to a moving rigid was established by employing the general Hamilton's variational principle. Based on the new model, it is proved theoretically that both phenomena of dynamic stiffening and dynamic softening can occur in the plate when the rigid undergoes different large overall motions including overall translational and rotary motions. It was also proved that dynamic softening effect even can make the trivial equilibrium of the plate lose its stability through bifurcation. Assumed modes method was employed to validate the theoretical result and analyze the approximately critical bifurcation value and the post-buckling equilibria.     

响应面法在结构参数灵敏度及可靠性分析中的应用

采用Box-Behnken 矩阵设计方法进行试验设计,并根据设计点的响应,利用最小二乘回归法建立响应面函数. 将响应面函数中参数的梯度信息与其分散程度结合,得到各参数的灵敏度系数,再归一化灵敏度系数得到概率灵敏度;将响应面模型与一次二阶矩法相结合计算结构的可靠度. 针对一个具体算例,分别采用基于响应面法与基于ANSYS 的Monte Carlo 法计算了结构的灵敏度及可靠度值,结果的一致性验证了该方法的有效性.     

高斯过程响应面法研究

新型的高斯过程响应面法具有灵活性好、精度高和能量化不确定性等优点,但某些关键技术细节还存在争议。本文简要介绍了高斯过程响应面法的基本理论,结合算例详细讨论了关键技术细节的处理方法;提出了先验期望函数选用低阶多项式、相关函数选用高斯形式、粗糙度参数用边缘后验众数法固定、模型有效性必须经过验算点检验等应用建议。     

中心刚体-外Timoshenko梁系统的建模与分岔特性研究

对于中心刚体固结悬臂梁系统,当不考虑梁剪应力(即Euler-Bernoulli梁)影响时,匀速转动梁的平凡解是稳定的。而对于深梁,有必要考虑剪应力(即Timoshenko梁)的影响,此时其匀速转动平凡解将出现拉伸屈曲。为此采用广义Hamilton变分原理建立了中心刚体固结Timoshenko梁这类刚-柔耦合系统的非线性动力学模型,应用数值方法研究了匀速转动Timoshenko梁非线性系统的分岔特性,以及失稳的临界转速。