射影平面在结构几何组成分析中的应用

针对欧氏几何中平行线无交点等几何现象,引入了欧氏空间中射影平面的模型,使中心射影的对应完备化,使无穷远点、无穷远直线等抽象的几何概念在结构分析中直观化．从而,完善了平面结构几何组成规则中的一些结论．     

跳跃运动的定性理论

本文利用四刚体人体模型讨论垂直跳跃运动．以下肢转角为广义坐标，地面支承力对足底作用位置的变化规律为控制函数，将动力学方程化作自治的一阶非线性方程．利用由下肢转动角速度和角加速度组成的相平面内的相轨迹曲线与参数平面内的控制函数曲线定性地讨论起跳运动的一般规律，分析离地后的腾空高度与各种因素之间的关系，从而对跳跃运动的实验现象作出理论解释．     

平面内外加速旋转薄壁圆环动力学特性

基于Euler-Bernoulli梁模型理论,综合考虑科氏力和离心力的影响,分析旋转薄壁圆环微元的动能、应变能和外力矩做功,由高阶Hamilton原理以及几何大变形理论,建立了加速旋转薄壁圆环平面内外空间四自由度动力学微分方程。依据波动法中相位封闭原理,对振动进行求解分析,分析了角速度和角加速度对薄壁圆环动态特性的影响。结果表明:恒速状态下,薄壁圆环的幅频曲线存在分支现象,相频曲线复杂化;角加速度仅影响振动幅值,基本不改变固有圆频率。文章为加速旋转薄壁圆环平面内外振动特性的研究提供了理论建模和计算方法,扩展了波动法在弹性体动力学计算方面的应用。     

?????????????????????????

平面体系几何组成分析是结构力学课程的难点和重点内容之一. 在系统学习本章理论 的基础上掌握题目分析的方法技巧是学好本章的瓶颈所在. 根据多年教学经验,分析、综合 各种类型题目,总结提炼出平面体系几何组成分析题目的方法技巧,并辅以例题具体说明, 对学生掌握好本章内容具有指导意义.     

平面杆系结构弹性波传播的实验研究

利用ＳＨＰＢ装置，用空气枪加载就３５ＣｒＭｎＳｉ钢组成的平面杆系结构受冲击载荷作用的弹性波传播进行了实验研究，给出了一些力学现象，并利用广义特征线法给出了理论与实验的比较曲线，得到了一些有益的结论．     

压电材料反平面应变状态的任意形状夹杂问题

应用复函数的Ｆａｂｅｒ级数展开方法，分析了含任意形状夹杂的压电材料反平面应变问题，给出了问题的复势函数解。利用这个解，具体讨论了椭圆形夹杂及其极限（几何方面与物理方面）问题。并给出了三角形、正方形夹杂的近似结果。其特例结果与早期工作一致     

平面刚体在粗糙平面上的平衡及稳定性

 一般是利用拉格朗日-狄利克雷定理,通过计算保守系统的势能来确定平衡位置的稳定性．本文表明还可以通过运动学、计算微振动固有频率和恢复力矩等方法,来判定平面刚体在粗糙平面上平衡的稳定性,从多方面说明了稳定条件的力学和几何意义．     

基于改进等效平面法的结构系统可靠性分析

将复相关理论引入到结构系统可靠性分析中, 推导了并联体系等效功能函数 的递推公式, 提出了复相关等效平面法. 解决了等效平面法等效原则中不包含相关性信息的 问题, 克服了等效平面法计算并联体系误差大的缺点. 通过算例证明该方法有较高的计算精度, 优于传统结构系统可靠性分析方法, 适合大型结构系统的可靠性分析.     

正交异性平面内的椭圆孔或裂纹系问题

应用Ｆａｂｅｒ级数展开和各向异性体平面问题复应力函数的方法，对于含有任意个椭圆孔或裂纹的正交异性平面，给出了孔周应力场解或孔附近裂纹应力强度因子解，其特例与前人结果一致．     

三自由度齿轮系统的双参数分岔与全局特性研究

以三自由度齿轮系统为研究对象,通过构造参数平面内不同运动类型的边界线算法,得到了系统在参数平面内的分岔曲线。为了判断分岔曲线的分岔类型,构造了三自由度齿轮系统Poincaré映射的Jacobi矩阵及Floquet乘子算法。结合系统的分岔图、最大Lyapunov指数图(TLE)、相图、Poincaré映射图和Floquet理论,讨论了双参数平面上系统的分岔特性以及参数平面内系统动力学特性的演变,并利用胞映射法对系统随啮合频率变化下的全局动力学特性进行了研究。结果表明:系统在参数平面k-ξ33内存在倍化分岔曲线、鞍结分岔曲线、Hopf分岔曲线等;阻尼系数越大,综合误差越小,系统运动越稳定;鞍结分岔对系统的全局稳定性影响较大,而Hopf分岔对系统的全局稳定性影响较小。研究结果可为齿轮系统设计和参数选择提供理论依据,研究方法也适用于其它非线性系统的双参数分岔分析。     

A GEOMETRIC THEORY IN INVESTIGATION ON MODE LOCALIZATION AND FREQUENCY LOCI VEERING PHENOMENA

According to the mapping theory in complex plane,the geometric features of eigen fre-quency loci of systems undergoing free vibrations are investigated.It is concluded that the phenomenaof curve coalescence and veering can be described in a unified manner from the singularities of map-ping from the complex parameter plane onto the complex frequency plane.The formation of a branchpoint in the parameter space is the foundation of explaining localization and veering phenornena.Bythe use of condensation to reduce the dimension of a system,the scope of application of the geometrictheory is widely expanded.The theory is applied to examples to verify the validity of the proposed ap-proach.The present work is an improvement and extension of recent work by M.S.Traintafyllou etal.,     

关于含参变量特征值轨迹偏转现象的探讨

含参变量的特征值轨迹的偏转现象出现在许多力学和理论物理问题中。本文通过两个实例,对特征值轨迹偏转现象进行了深入的探讨。先讨论了一个两维平板振动问题,通过求特征值的上、下界的方法,确定了该问题的精确特征值呈现了曲线(含一个参变量)偏转和曲面(含两个参变量)偏转现象;然后讨论了一个双震荡器的振动问题,发现当某个参数发生变化时的特征值曲线是由相交变为偏转的。且当一对特征值曲线偏转前后,两个特征向量几乎互相改变了方向;而当一对特征值曲面偏转前后,对应的特征向量的分量也发生偏转。     

Static and dynamic response of elastic suspended cables with thermal effects

Cable structures are often subjected to severe and variable environmental conditions, and their mechanical behavior is known to be particularly sensitive to different ambient factors. The paper analyzes temperature effects on the static and dynamic response of suspended inclined cables through a continuous monodimensional model including geometric nonlinearities. Uniform temperature changes are introduced through a non-homogeneous constitutive law for the material linear elasticity. Exact and approximate solutions of the equations governing the cable static equilibrium under self-weight are achieved, and the significance of the temperature-dependent variation of tension and sag are parametrically investigated. The spectral properties characterizing the free dynamics are obtained in a closed-form fashion for shallow parabolic cables within the low frequency vibration range. The sensitivity of the linear frequencies to temperature changes is discussed, outlining two thermal effects, which are distinguished by their different origins, geometric or static. For a generic temperature change, the geometric effect produces a systematic increment or reduction of all the frequencies, for both symmetric and anti-symmetric modes. The static effect stiffens or softens only the symmetric modes, and may prevail over the competing geometric effect, depending on the cable Irvine parameter. Finally, the thermal effects on the frequency veering and modal hybridization phenomena, which characterize quasi-resonant shallow cubic cables, are analyzed.     

两空间耦合下齿轮传动系统多稳态特性研究

通过将系统参数定义为参数变量, 构成参数空间,研究齿轮传动系统在参数空间和状态空间耦合下的非线性全局动力学特性,以及多参数、多初值和多稳态行为之间的关联特性.首先设计了一个两空间耦合下非线性系统多稳态行为的计算和辨识方法.其次,基于该方法并结合相图、Poincaré映射图、分岔图、最大Lyapunov指数、吸引域等,研究齿轮传动系统在不同参数平面上多稳态行为的存在区域和分布特性,以及多稳态行为在状态平面上的分布特性,揭示了参数平面和状态平面上系统可能隐藏的多稳态行为和分岔,并分析了多稳态行为的形成机理. 结果发现,两空间耦合下系统在参数平面上存在大量多稳态行为并呈"带状"分布, 状态平面上多稳态行为出现两种不同的侵蚀现象, 即内部侵蚀和边界侵蚀.分岔点或分岔曲线对初值的敏感性导致多稳态行为的出现.当齿侧间隙和误差波动在较小的范围内变化时,系统全局动力学特性受间隙和误差扰动的影响较小,受啮合频率的影响较大.两空间耦合下系统全局动力学特性变得丰富和复杂.      

2010城市地质环境与可持续发展论坛（二号通知）

用峰值振幅比定义局部化度,用平尾刚度与垂尾刚度的比值定义耦合度. 基于T 尾结构的质量失调模型,从模态峰值振幅比、失调耦合比、常规摄动和近频摄动4个角度, 提出4个不同的局部化判据来预测T尾结构模态局部化的发生. 对一个T尾结构模型局部化 振动的数值分析结果表明: (1) T尾结构系统一般具有弱耦合性,小量的失调就可以使T尾 结构发生模态局部化; (2) T尾结构一旦发生模态局部化,不但使对称一弯模态和反对称一 弯模态的振型发生较大改变,而且其模态频率也将改变,模态频率的改变在失调量的正负区 间内具有唯一性; (3) 算例验证了4个模态局部化判据的可行性和有效性,为T尾结构的模 态局部化分析和设计提供了依据.     

旋转薄板的一种高次动力学模型与频率转向

对固结于转动刚体上柔性薄板的刚柔耦合动力学和频率转向特性进行了深入研究,建立了系统的高次刚柔耦合动力学模型,该动力学模型计入了由于横向变形而引起的面内纵向缩短项,即非线性耦合变形量,并且完整保留了与非线性耦合变形量相关的所有项. 研究表明,高次耦合模型不仅适用于小变形问题,而且还适用于大变形问题,弥补了一次近似耦合模型在处理大变形问题上的不足. 旋转悬臂薄板相邻两阶模态间既有柔和的频率转向现象也有剧烈的频率转向现象. 柔和的频率转向伴随着的振型转换的过程是连续的,而剧烈的频率转向伴随着的振型转换的过程则是不连续的. 相隔多阶模态间存在传递性频率转向,并伴随着振型转移.      

考虑尺度效应的夹层楔形多孔梁动力学分析

基于修正偶应力理论, 研究了具有大范围旋转中心刚体-功能梯度夹层Euler-Bernoulli楔形多孔柔性微梁系统的动力学特性.楔形梁是中间层为不完全功能梯度层, 两表层为均质材料的功能梯度夹层结构, 它可以减小传统夹层结构由于层与层之间材料属性的不同导致脱粘类型损伤的影响.采用假设模态法描述变形, 考虑具有捕捉动力刚化效应的非线性耦合项, 计及von Kármán几何非线性应变, 运用第二类Lagrange方程, 导出了适用于较大变形的高次刚柔耦合动力学方程.对在平面内做大范围运动的中心刚体-功能梯度夹层Euler-Bernoulli楔形多孔微梁的动力学特性进行了详细研究.研究表明: 功能梯度夹层楔形梁表层结构高度、旋转角速度、功能梯度幂指数、尺度参数、孔隙度以及各层结构的体积分数对系统的动力学特性都有很大的影响; 功能梯度夹层楔形梁综合了功能梯度直梁和楔形梁的特性, 其相对于功能梯度直梁的固有频率增大, 同时使得孔隙度对结构固有频率变化趋势的影响不再与功能梯度直梁相同; 由于柔性梁变形能中具有横向与轴向的耦合势能, 系统在稳态下的平衡位置发生了迁移现象; 系统随着尺度参数的变化发生了频率转向与振型转换.      

Some dynamical behavior of the Stuart-Landau equation with a periodic excitation

The lock-in periodic solutions of the Stuart-Landau equation with a periodic excitation are studied. Using singularity theory, the bifurcation behavior of these solutions with respect to the excitation amplitude and frequency are investigated in detail, respectively. The results show that the universal unfolding with respect to the excitation amplitude possesses codimension 3. The transition sets in unfolding parameter plane and the bifurcation diagrams are plotted under some conditions. Additionally, it has also been proved that the bifurcation problem with respect to frequence possesses infinite codimension. Therefore the dynamical bifurcation behavior is very complex in this case. Some new dynamical phenomena are presented, which are the supplement of the results obtained by Sun Liang et al.     

Influence of couple-stresses on stress concentrations around the cavity

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍｏｆｍｅｃｈａｎｉｃｓｒｅｓｅａｒｃｈｄｏｍａｉｎ .Ｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏｐｏｌａｒｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｔｈｅｏｒｙ ,ｉｔｉｓｍｏｒｅａｂｓｏｒｐｔｉｖｅ .Ｉｔｉｓｗｅｌｌ＿ｋｎｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｍｉｃｒｏｐｏｌａｒｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｔｈｅｏｒｙｕｓｕａｌｌｙｇｉｖｅｓａｌｏｗｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｃｈａｎｇｅｓｔｈｅｓｔｒａｎｇｅｎｅｓｓａｔｔｈｅｔｉｐｏｆｔｈｅｃｒａｃｋ .Ｔｈｅｓ…     

Nonlinear vibration analysis of micro-plates based on strain gradient elasticity theory

In this study, non-linear free vibration of micro-plates based on strain gradient elasticity theory is investigated. A general form of Mindlin’s first-strain gradient elasticity theory is employed to obtain a general Kirchhoff micro-plate formulation. The von Karman strain tensor is used to capture the geometric non-linearity. The governing equations of motion and boundary conditions are obtained in a variational framework. The Homotopy analysis method is employed to obtain an accurate analytical expression for the non-linear natural frequency of vibration. For some specific values of the gradient-based material parameters, the general plate formulation can be reduced to those based on some special forms of strain gradient elasticity theory. Accordingly, three different micro-plate formulations are introduced, which are based on three special strain gradient elasticity theories. It is found that both geometric non-linearity and size effect increase the natural frequency of vibration. In a micro-plate having a thickness comparable with the material length scale parameter, the strain gradient effect on increasing the non-linear natural frequency is higher than that of the geometric non-linearity. By increasing the plate thickness, the strain gradient effect decreases or even diminishes. In this case, geometric non-linearity plays the main role on increasing the natural frequency of vibration. In addition, it is shown that for micro-plates with some specific thickness to length scale parameter ratios, both geometric non-linearity and size effect have significant role on increasing the frequency of non-linear vibration.