柱面微通道板的制备及其性能研究

针对未来空间天文学应用的超分辨率光谱成像仪器的需求，对低噪声柱面微通道板（MCP）的制备方法及其性能进行了研究. 提出了一种将光学抛光与热成型相结合的新的柱面MCP制备方法，利用不含放射性元素的低噪声MCP玻璃，制备出曲率半径为400mm、尺寸为30mm′46mm、长径比为80:1、通道直径12.5mm、通道间距15mm的柱面MCP，并将其与感应电荷楔条形阳极（WSA）组成光子计数探测器，对其暗计数率、分辨率进行了检测，暗计数率约为0.1counts/cm2×s.     

Effects of Cone Angles on Nonlinear Vibration Responses of Functionally Graded Shells北大核心CSCD

The nonlinear vibration responses of functionally graded materials (FGMs) shells with different cone angles under external loads were studied. Firstly, the Voigt model was employed to describe the physical properties along the thickness direction of FGMs conical shells. Then, the motion equations were derived based on the 1st-order shear deformation theory, the von Kármán geometric nonlinearity and Hamilton’s principle. Next, the Galerkin method was applied to discretize the motion equations and the governing equations were simplified into a 1DOF nonlinear vibration differential equation under Volmir’s assumption. Finally, the nonlinear motion equations were solved with the harmonic balance method and the Runge-Kutta method, and the amplitude frequency response characteristic curves of the FGMs conical shells were obtained. The effects of different material distribution functions and different ceramic volume fraction exponents on the amplitude frequency response curves of conical shells were discussed. The bifurcation diagrams of conical shells with different cone angles, as well as time process diagrams and phase diagrams for different excitation amplitudes, were described. The motion characteristics were characterized by Poincaré maps. The results show that, the FGMs conical shells present the nonlinear characteristics of hardening springs. The chaotic motions of the FGMs conical shells are restrained and not prone to motion instability with the increase of the cone angle. The FGMs conical shell present a process from the periodic motion to the multi-periodic motion and then to chaos with the increase of the excitation amplitude. © 2022 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.     

单向双筋板结构件共振疲劳试验及分析

航空航天领域广泛存在着振动疲劳问题,严重危及飞行器结构的安全可靠性。本文首先设计了激振器直接作用于试件的力激励振动疲劳试验系统,并提出了跟踪结构共振频率的频带激励共振疲劳寿命测试方法;而后利用试件进行了频带激励下的定应变共振或定载荷共振结构振动疲劳试验;最后针对试验结果分析与讨论了可能影响结构振动疲劳寿命的各种因素。结论表明,试验结构件的边界条件、初始条件以及结构动力学特性等都可能是影响振动疲劳寿命的关键因素。频带激励共振疲劳试验方法为振动疲劳寿命曲线的测试积累了经验。     

借助空间向量速求立体几何中的距离

空间向量的引入,有效降低了立体几何问题的思维难度,使有关问题的求解程序化.高考对立体几何的考查,侧重于位置关系与数量关系,而数量关系中的"距离"问题主要有:两点间距离;点线距离;点面距离;线线(异面直线)距离;平行线面的距离;平行的面面距离等,其中,两点之间距离、点线的距离易求,线面距离、面面距离都可转化为点面距离,本文例析借助空间向量,快速求解立体几何中的两种距离:异面直线之间的距离和点到平面的距离.     

弹性支撑功能梯度微圆柱壳模态频率的研究

在建立弹性支撑功能梯度薄壁微圆柱壳模型的基础上,基于修正的偶应力理论和一阶剪切变形理论,推导了微圆柱壳的模态频率方程,讨论了弹性支撑、尺寸效应、温度梯度、材料组分指数、孔隙以及几何尺寸等参数对微圆柱壳模态频率的影响。结果表明：微尺度下,弹性刚度系数在0～10⁵ N/m³范围内对微圆柱壳的模态频率基本无影响,剪切刚度系数在0～5×10⁴ N/m范围内对模态频率的影响较大,且增大剪切刚度系数有益于提高微圆柱壳的模态频率;由修正的偶应力理论得到的模态频率大于由经典连续体理论得到的模态频率;在弹性支撑和尺寸效应有无考虑的4种组合下,模态频率随温度梯度和微圆柱壳长度的增大而减小,随陶瓷体积分数指数的增大而增大,随孔隙体积分数和微圆柱壳厚度的变化规律不同;温度梯度对考虑尺寸效应或弹性基础的微圆柱壳模态频率影响较大,而孔隙调节具弹性支撑微圆柱壳的模态频率尤其显著。     

含双裂纹圆截面悬臂梁的损伤识别研究

裂纹的萌生和扩展直接影响构件的振动响应，对构件的安全可靠性具有重要影响．本文以圆截面悬臂梁为对象，结合转角模态振型和模态频率等高线，研究了一种双裂纹识别技术．首先，基于应力强度因子和卡氏定理推导了无裂纹梁单元和含裂纹梁单元的刚度矩阵；在此基础上，建立了含裂纹圆截面悬臂梁的有限元动力学方程；然后，结合裂纹对梁转角模态振型和模态频率的影响，提出了双裂纹识别策略．最后，通过算例讨论了双裂纹识别策略的可行性．结果表明，圆截面悬臂梁的模态转角在裂纹位置出现突变，裂纹深度越大转角突变值越大；将识别出的裂纹位置作为已知参数，通过模态频率等高线法，可以准确地识别出双裂纹的深度．     

四边简支功能梯度圆锥壳的非线性振动分析

研究了四边简支条件下功能梯度圆锥壳的非线性自由振动。首先,通过Voigt模型和幂律分布模型描述了功能梯度材料的物理属性。然后,考虑von-Karman几何非线性建立了功能梯度圆锥壳的能量表达式,利用Hamilton原理推出圆锥壳的运动方程。在此基础上,采用Galerkin法,只考虑横向振动,功能梯度圆锥壳运动方程可简化为单自由度非线性振动微分方程。最后,通过改进的L-P法和Runge-Kutta法求解非线性振动方程,讨论功能梯度圆锥壳的非线性振动响应,分析几何参数和陶瓷体积分数指数对圆锥壳非线性频率响应的影响。结果表明,几何参数对非线性频率和响应的影响相较于陶瓷体积分数指数更明显;圆锥壳的几何参数和陶瓷体积分数指数通过改变非线性频率影响振动响应;功能梯度圆锥壳呈弹簧渐硬非线性振动特性。     

功能梯度锥-柱连接壳的环向自由振动分析

论文旨在分析功能梯度锥-柱连接壳的环向自由振动,以提高其结构的振动性能和稳定性.采用Voigt模型和四参数幂函数体积分数描述功能梯度材料属性,基于Donnell薄壳理论推导出锥壳和柱壳的位移与应变关系,分别得出锥壳和柱壳的能量表达式.引入人工弹簧模拟边界和壳体间的连接条件,依据Chebyshev多项式构造位移函数,基于Rayleigh-Ritz法求解FGMs锥-柱连接壳模态频率,分析梯度指数、边界条件和几何参数对模态频率的影响.结果表明：增加陶瓷体积分数能有效提高结构的模态频率,而增大梯度指数则会降低结构的模态频率;边界约束条件越强,FGMs锥-柱连接壳的模态频率越高;随着环向波数的增大,边界条件对结构模态频率的影响越来越弱,边界约束效果作用于圆柱壳明显强于圆锥壳;当环向波数大于3时,随着壳体厚度增大,结构的模态频率呈线性提高,而增大锥柱壳长度比会降低结构模态频率;在锥柱壳长度比一定时,随着锥角的增大会使结构的模态频率先增加到峰值后减小.     

弹性支撑功能梯度压电多孔微圆柱壳的自由振动分析

旨在研究热-力-电载荷下弹性支撑功能梯度压电多孔微圆柱壳的自由振动。首先,建立弹性支撑功能梯度压电多孔微圆柱壳动力学模型;然后,应用三阶剪切变形壳体理论和修正的偶应力理论,推出弹性支撑功能梯度压电多孔微圆柱壳模态频率的解析解;最后,通过数值算例分析了微圆柱壳模态频率的影响因素。结果表明：Pasternak弹性支撑比Winkler弹性支撑更有利于提高微圆柱壳的模态频率;改变弹性支撑的刚度系数、轴向力、外加电压、孔隙分布、材料体积分数指数和结构尺寸可调节微圆柱壳的模态频率;孔隙体积分数越大,温度或轴向力对模态频率的影响越大,而电压对模态频率的影响则越小;不同材料指数下,增大孔隙体积分数对模态频率的影响趋势不同;弹性支撑会减弱温度、轴向力和电压对模态频率的影响,对薄圆柱壳或短圆柱壳模态频率的影响较为显著。