多体气动弹性系统超声速颤振分析

对一类多体气动弹性系统超声速颤振问题进行研究.分别采用多体动力学理论、活塞理论建立了弹性结构系统的动力学模型与超声速非定常气动力模型,得到了由微分代数方程表示的多体系统气动弹性动力学方程.通过数值求解微分代数方程的特征值问题,研究了多体系统在平衡位置小扰动运动的稳定性,完成了多体气动弹性系统超声速颤振分析.应用该方法研究了板状翼面及含操纵面翼面的超声速颤振问题,并得到了操纵面处于不同位置时翼面的颤振速度.结果表明,所发展的多体气动弹性系统超声速颤振分析方法,适用于由多个部件组成的工程结构颤振分析.     

超声速流中含间隙和立方非线性二元机翼的动力学分析

研究超声速流中含间隙和立方非线性二元机翼的气动弹性响应．首先由二阶活塞理论得到了双楔机翼的气动力和气动力矩．然后由平均法得到了气动弹性方程的极限环响应,并用Floquet理论分析了极限环的稳定性．结果表明,间隙系统在超临界Hopf分岔的条件下也存在Fold分岔和幅值的跳跃现象．而后,数值解与平均法的结果进行了对比,两者吻合得很好．最后,详细研究了间隙参数对气动弹性响应的影响．     

超声速蒙皮颤振微分积分方程的特征值问题

根据二维线化理论讨论超声速薄钣的动力稳定性,导致一类新颖的数学物理问题:非自共轭Volterra型四阶微分积分方程的复特征值问题.求得这一气动弹性系统的严格解.与其它近似分析对比,本法的临界曲线与实验数据符合良好,在低超声速范围不存在发散问题.此外,在数学物理实质方面,发现:(1)颤振频谱与固有频谱有互为间隔现象;(2)临界Mach数有简并现象.指出本法可以推广应用于三维机翼模型和燃气轮中叶栅的超声速颤振问题.     

空间弹性变形梁动力学的旋量系统理论方法

所谓空间弹性梁,即同时考虑受弯曲、拉伸和扭转等力作用而发生空间变形的梁.借助于刚体运动的旋量理论,引入了"变形旋量"这一概念,进而提出了空间弹性梁的旋量理论.在基本的运动学假设和材料力学理论基础上,分析并给出了梁的空间柔度.接着研究了空间弹性梁的动力学,用旋量理论分析了其动能和势能,从而得到了Lagrange算子.通过对边界条件和变形函数的讨论,进一步运用Rayleigh-Ritz方法计算了系统的振动频率.将空间弹性梁与纯弯曲、扭转或者拉伸等简单变形情况下的特征频率做了对比研究.最后,运用所提出的空间弹性梁理论研究了一关节轴线互相垂直的两空间柔性杆机械臂的动力学,通过动力学仿真发现了关节的刚性运动和空间柔性杆的弹性变形运动之间的耦合影响.该文的研究工作阐明了运用旋量系统理论解决具有空间弹性变形杆件的机构动力学问题的有效性.     

关于柔性结构动力系统的稳定性与控制

本文考虑了一类具弹性结构的复杂动力学系统的稳定性与控制问题.由于系统的动力学模型为一些常微分与偏微分相互耦合的方程组所描述,且考虑了弹性振动时结构阻尼对运动的影响,从而用传统的方法分析系统的动力学特性时遇到了困难.本文在函数空间中利用泛函分析谱理论与算子半群理论, 论证了系统的解存在、唯一,且适当选取一定的控制之后,能使得系统的弹性振动(包括弯曲振动和扭转振动)指数渐近稳定,亦可保证梁的姿态定位.     

一类具有内部存储的非均匀恒化器模型的共存解

本文研究一类具有内部存储的非均匀恒化器模型正平衡解的存在性.由于模型中比率项的奇性,通常的线性化方法、分歧理论等均不适用.为克服比率项的奇性,首先建立模型正平衡解细致的先验估计,该估计表明模型的正平衡解含于一个特殊的锥内.然后借助于一类非线性特征值问题的主特征值及锥上的不动点指标理论给出了模型正平衡解存在的充分条件.     

一类特征值问题及其应用

研究一类特征值问题及其应用.首先应用常微分方程理论讨论一类边值问题非平凡解的存在唯一性,并将该研究结果应用到一类弹性系统的镇定问题.得到了系统渐近稳定的充分条件.     

一具有外源和内部感染的捕食-食饵模型的定性分析

研究了一类具有外源和内部感染的捕食-食饵模型在Neumann边界条件下的共存态问题.首先利用特征值理论证明了该模型正常数平衡解的渐近稳定性;然后,给出了正平衡解的先验估计;最后利用度理论研究了非常数正平衡解的存在性.     

含温度载荷的管板变形的解析解

根据换热器结构形式建立了用于计算管板变形的力学模型,参考ASMEⅧ-1计算管板的有效弹性常数,并将外筒和换热管束分别等效为会因温度和压力载荷产生轴向变形的弹簧和弹性基础.应用Ritz法建立了管板挠度的解析解,将该解析解与三个不同规模换热器的有限元分析结果进行对比.结果表明,建立的解析解与有限元分析结果吻合良好,验证了推导的管板变形解析解的正确性.研究结果对固定管板式换热器的设计有较大的指导意义.     

圆形均布荷载作用下分数导数型黏弹性土基变形分析

土体的蠕变特性是影响工后沉降和工程安全的重要因素.基于半空间弹性土基受圆形均布荷载作用弹性理论解,根据弹性与黏弹性理论的对应原理,建立了分数导数型黏弹性土基在竖向圆形均布荷载作用下的地表位移与分数阶导数等参数的关系,并分析了不同分数阶下地表变形的时效特性.结果表明,与经典黏弹性本构模型相比,分数导数黏弹性模型能够在较宽的范围内描述黏弹性土基变形的特性,采用分数导数Kelvin黏弹性本构模型计算的地表沉降较经典的Kelvin黏弹性模型小,土基的蠕变特性与分数导数的阶数有关,具有更为广泛的适用性和应用前景.     

具有初始缺陷弹性板的稳定性分析

本文以Marguerre方程为基础,用奇异性理论研究了初始挠度缺陷以及横向载荷对弹性板屈曲后分叉解的影响。借助于普适开折的原理,在单特征值局部邻域内将该问题的失稳分析转化为三次代数方程的讨论,从而确定出分叉解的性态。同时绘出了在不同参数下的分叉解文,讨论了几何缺陷和横向载荷对特征值的影响。     

弹性圆柱壳扭转屈曲研究

本文给出两端固支的弹性圆柱壳扭转屈曲实验与理论计算结果.实验发现,对于较长的壳,其屈曲后的变形并不占据整个壳体的长度.另外在计算中仅考虑壳体的法向边界条件,而不考虑其周向和轴向边界条件,结果和Yamaki精确解以及本文实验结果相符较好,说明周向和轴向边界条件对圆柱壳的扭转屈曲影响较小.     

一维纳米准晶层合梁的非局部振动、屈曲与弯曲研究

基于非局部理论,建立了一维纳米准晶层合简支深梁模型,研究了其自由振动、屈曲行为及其弯曲变形问题.采用伪Stroh型公式,导出了纳米梁的控制方程,并通过传递矩阵法获得简支边界条件下纳米准晶层合梁固有频率、临界屈曲载荷及弯曲变形广义位移和广义应力的精确解.通过数值算例,分析了高跨比、层厚比、叠层顺序及非局部效应对一维纳米准晶层合简支梁固有频率、临界屈曲载荷和弯曲变形的影响.结果表明：固有频率和临界屈曲载荷随着非局部参数增大而减小;外层准晶弹性常数更高时,固有频率和临界屈曲载荷更大;叠层顺序对纳米准晶梁的力学行为有较大影响.所得的精确解可为纳米尺度下梁结构的各种数值方法和实验结果提供参考.     

基于势能原理的二维基面力元法性能研究

根据高玉臣提出的"基面力"概念,介绍二维线弹性势能原理的四边形基面力元模型.结合典型算例进行数值计算,并考虑单元长宽比的影响.将基面力元解分别与理论解、常规有限元解和平面四节点等参元(Q_4模型)解进行对比分析,探讨势能原理基面力元法的正确性和计算性能.计算结果表明:基面力元解与理论解相吻合,具有较高的精度,且对单元长宽比的影响不敏感.基于势能原理的基面力元法具有较广的应用前景.     

具有非线性阻尼和源项的弹性弦方程解的爆破（英文）

本文研究具有非线性阻尼和源项的弹性弦方程,基于文献[43]的思想,利用扰动的能量方法,研究其正初始能量解的爆破问题.     

人体动脉瘤生成与破裂的力学分析

在大变形超弹性理论框架下研究了内压、轴向拉伸和扭转联合作用下人体动脉壁的力学响应,应用结构不稳定性理论对动脉瘤生成的可能性进行了解释,应用材料强度理论对动脉瘤破裂的可能性进行了分析．考虑动脉壁中残余应力和平滑肌主动作用的影响,用纤维加强各向异性不可压超弹性复合材料两层厚壁圆筒模型来模拟动脉壁的力学特性．给出了正常和几种非正常状态下动脉壁的变形曲线和应力分布．变形和稳定性分析结果表明该文模型可以模拟正常状态下动脉壁的均匀变形,还可以模拟在动脉壁中弹性蛋白纤维和胶原蛋白纤维强度降低的非正常状态下动脉瘤生成的可能性及动脉瘤的增长．应力和强度分析结果表明该文模型可以模拟当动脉瘤中的最大应力超过管壁的强度时动脉瘤破裂的可能性．     

超弹性矩形板单向拉伸时微孔的增长*

本文研究了含中心微孔的超弹性矩形板在单向拉伸时的有限变形和受力分析.为了考察微孔的存在对矩形板变形和应力的影响,将问题化成一个超弹性环形板的变形和受力分析,并用最小势能原理得到变分近似解.进行了数值计算,分析了微孔的增长情况.     

基于广义弹性理论的微梁固有频率及模态的尺寸效应

经典弹性理论在近代工程技术中得到广泛应用,但其本构关系中不包含任何与尺寸相关的参数,因此不适用于微观结构,不能预测和解释尺寸效应.广义弹性理论增加了偶应力及其对应的曲率张量,完善了对小变形的几何描述,适用于微结构的尺寸效应研究.该文采用广义弹性理论,并结合Hamilton变分原理推导了悬臂微梁的振动微分方程,对微梁的固有频率及其模态进行了分析.结果表明,随着微梁厚度的不断减小,固有频率的尺寸效应与其对应的模态密切相关.扭转和弯曲模态包含了旋转变形,其对应的固有频率显著提高,表现出了显著的尺寸效应;而拉压模态不涉及旋转变形,固有频率未产生明显变化,没有尺寸效应.     

一类半圆形弹性杆大变形的多解性与分支

研究一端固定,另一端自由且在其中间受一竖直向下的集中力,自由端受一水平向左的集中力的平面半圆形弹性杆的大变形.通过建立相应的数学模型,利用流形法画出模型解的分支图,进而分析系统的分支特性和多解性,并得到变形后弹性杆的形状.     

用自由度不完整的振型数据修正质量矩阵与刚度矩阵

运用代数特征值反问题的理论和方法,研究了一类无阻尼结构系统的模型修正问题.提出了一个新的修正方法.该方法利用自由度不完整的振型数据修正质量矩阵与刚度矩阵,修正过程是保持对称性与无溢出的;同时分析了问题的可解性,并给出了一个求解问题对称解的迭代算法.数值试验表明,提出的算法是有效的.