光热激励下微悬臂梁在流体中的振动研究

微悬臂梁结构广泛应用于微纳电子机械系统. 在实际应用中,涂层和工作环境的变化对微悬臂梁结构动态工作模式有着不容忽视的影响. 运用流体中双层微悬臂梁的光热振动模型,研究了在激光光热驱动下,金涂层微悬臂梁在不同流体中的振动特性. 理论上得到了微悬臂梁的温度场,光热驱动力和振动变形场的解析表达式. 研究结果表明,流体环境对微悬臂梁的光热振动谱有显著的影响,主要表现在共振频率的偏移和品质因子的变化两个方面. 相比较于悬臂梁在真空中的响应,当悬臂梁在空气中振动时,共振频率向低频产生微小的漂移（0.7%）,共振峰未发生明显变化;然而,当悬臂梁在液体中振动的时候,共振频率向低频产生巨大的漂移（58%~80%）,而且品质因子发生量级上的减小,共振峰发生了畸变. 本研究对微纳探测以及原子力显微镜等仪器的设计优化,有着一定的理论指导意义.      

触变性流体在振荡载荷作用下的响应

 采用Moore型触变性流体本构方程，研究了振荡载荷作用下的应力响应. 发现：(1) 稳态情况下，描述流体内部结构状态的参量为时间的周期函数；(2)剪应力和剪应变率之间 关系为一闭合的滞后环.     

触变性流体在振荡载荷作用下的响应

采用Moore型触变性流体本构方程，研究了振荡载荷作用下的应力响应．发现：(1)稳态情况下，描述流体内部结构状态的参量为时间的周期函数；(2)剪应力和剪应变率之间关系为一闭合的滞后环。     

光热激励下功能梯度梁在流体中的振动

通过建立流体中功能梯度梁的光热振动模型,研究了在激光光热驱动下功能梯度梁在不同流体中的振动特性.将功能梯度材料的参数等效化处理得到了简化的热传导方程和振动控制方程,并求解得到了不同边界条件下功能梯度梁的温度场、光热驱动力和振动变形场的解析表达式.数值计算表明:对于本文选取的金和硅组成的功能梯度材料,梁的共振频率随梯度因...     

矩形层合平板的自由振动

本文在克希霍夫假设下推导出经典线弹性层合平板的一般运动微分方程,以及采用能量法求解的拉格朗日变分方程.其次,对对称正交铺设层合平板的纵向自由振动和四边固定矩形层合平板的横向自由振动进行了求解,并对具体算例进行计算,给出自由振动频率值.     

广义Maxwell黏弹性流体在两平板间的非定常流动

将分数阶微积分运算引入Maxwell黏弹性流体的本构方程，研究了黏弹性流体在两平板问的非定常流动．对于广义Maxwell黏弹性流体的分数阶导数模型，导出了对时间具有分数阶导数的特殊运动方程，利用分数阶微积分的Laplace变换理论，得到了流动的解析解．     

超声波作用下气泡的非线性振动

Flynn方程在引入泡内气体的压缩性修正后能够更好地描述超声波作用下液体内气泡的非线性振动。我们以此为基础通过数值分析得到了不同初始半径的气泡在同一声场中的振动位移时间图像和相轨迹,发现气泡的运动行为对其初始状态有很强的依赖关系,在频率为26.5 kHz,幅度为1.35 atm的声波作用下,初始半径小于1 μm的气泡作小幅受迫振动,大于200 μm的气泡作小幅准本征振动,不具备空化气泡特征。声场中的小气泡对声波强度变化的反应更为激烈,当增加声强度时,可将一定范围内的小幅受迫振动气泡转化为空化气泡,并且,当驱动声波压力幅值增加时,初始半径越小的气泡的最大位移增加幅度越大。驱动声波频率同样影响气泡的振动。随着声波频率的升高,空化气泡的初始半径取值区间越来越小,空化振荡也越来越弱。本文还通过高速摄影系统对换能器作用于未除气的自来水所引起的变化进行了实验研究,结果表明,超声波作用下液体内的气泡场是一个混合场,场内气泡尺寸呈一定的分布状态,不仅有空化气泡,还有毫米级的大气泡。气泡的运动行为直接影响空化效果。超声空化场是一个复杂的物理场,场内除了有气泡的振动外,还有气泡间的相互吸引、碰撞和结合。      

非保守力作用下简支梁在屈曲附近的自由振动

对受非保守载荷的简支梁在后屈曲附近的自由振动进行了研究. 基于可伸长梁的大变形理论,建立了受沿轴线分布切向非保守力作用的简支梁后屈曲附近自由振动的几何非线性模型. 在小振幅和谐振动假设下,简化得到后屈曲梁线性振动的控制方程. 采用打靶法求解振动问题的控制方程,给出了前三阶固有频率与载荷之间的特征关系曲线. 结果表明：非保守载荷作用下梁的振动响应与保守载荷作用下梁的振动响应有着明显不同.     

鞍形膜结构在冲击载荷作用下的振动特性

以鞍形膜结构为研究对象,研究了冲击载荷作用下鞍形膜结构的振动问题。首先推导了冲击载荷作用下的结构振动非线性微分方程,该方程中考虑了膜材的正交异性,空气阻尼以及膜材变形的几何非线性。然后假设一小球以某确定的冲击速度差冲击膜面,模拟冲击荷载。最后利用随机摄动法求解方程,得到鞍形膜结构振动响应的位移函数,通过该函数分别对膜面预张力、拱跨比以及小球速度差进行参数分析。同时,对鞍形膜结构的振动进行数值模拟,并与解析理论作对比分析。结果表明鞍形膜结构振动位移会随着膜面预张力或拱跨比的增大而减小,同时也会随着速度差的增大而增大。由此可知该理论模型研究鞍形膜结构在冲击载荷作用下的振动特性是可行的,得到的结果能够准确地预测膜结构响应规律。     

爆炸载荷作用下离散平板运动速度的工程计算

选择轴对称结构作为研究对象,在合理的假设条件下,导出了离散平板运动速度的解析表达式。该式不仅可用于进行离散平板运动速度的工程计算,也可用于进行类似结构破片速度的工程估算。同时结合牛顿切应力公式,导出了整体平板的临界断裂厚度估算式。     

氮化硅陶瓷平板振动模态参数的研究

本文采用压电陶瓷片测振技术,试验分析了氮化硅陶瓷平板的固有频率及模态阻尼比,试验结果与有限元计算结果比较吻合。本文还对氮化硅陶瓷平板与普通钢平板做了对比试验,结果表明氮化硅陶瓷平板的固有频率及模态阻尼比都较高。     

高速泄流下平板的振动与稳定性

本文对高速泄流下流体——弹性平板的耦合振动和因流体流动所激起弹性平板的动力稳定性进行理论分析和实验研究。文中将弹性平板作为二维悬臂以及其它约束条件下的薄板同一侧三维理想不可压缩流体相互耦合作用,以扩展的Galerkin方法求得不同泄流速度下系统振动的半解析解及弹性平板的动力稳定性条件。给出耦合振动系统的特征方程: det{ρ_(1mnij)λ~2+ρ_(2mnij)Vλ+ρ_(3mnij)V~2+ρ_(4mnij)}=0并编写出相应的FORTRAN计算程序,算出平板的频谱随流速的变化以及当量流速随平板相对厚度的变化对振动稳定性的影响。实验所得一阶基频与计算值基本吻合。     

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。     

裂纹板在双轴载荷作用下的稳定性和振动分析

四边简支矩形板,如图1所示。在坐标轴x上有一长为c_2-c_1=2ea的穿透裂纹,在x方向和y方向分别受压力N_x和N_y作用,板并经受横向振动。作为处理问题的一种方法,可以把长为b_1+6_2宽为a的一块板看成沿x轴相互支持的两块板。假定板     

高台基木结构在交通载荷作用下的振动响应研究

以西安钟楼为研究背景, 建立了钟楼-土层-隧道结构三者共同作用的三维有限元模型, 通过动力有限元分析得到了模拟地铁列车载荷作用下钟楼的振动响应规律; 根据现场全天候监测, 得到了钟楼在地面交通载荷作用下的振动响应; 在此基础上, 利用SRSS方法将二者进行叠加, 从而得到了钟楼木结构在地面和地下交通载荷共同作用下的动力响应, 并根据规范对其进行 了评估, 所得结论为今后相近古建筑在交通振动载荷作用下的响应分析及评估提供 了参考依据.     

柔韧扁球壳在静载荷作用下的非线性振动

本文研究了均布静载荷作用下柔韧扁球壳的非线性自由振动问题,其静力边值问题采用线性解,在此平衡构型的基础上,通过引入Ｇｒｅｅｎ函数,将动力协调方程及对应的边界条件转化为等的积分方程,并把摄动变分法于动力平衡方程的变分形式,得出其非线性固有频率和振幅间的二次近似特征关系。     

含ER流体板结构的振动特性研究

本文制作了含电流变体夹层梁和模拟飞机蒙皮结构的含电流变体加筋层合板,采用响应幅频法,测试了在不同电场强度梁和层合加筋板结构各阶固有频率和振幅的变化;并着重测试了加筋层合板结构在改变板材料、电流变体作用面积等条件时各阶频响特性的变化。实验结果表明,随着电场强度的增加,夹层梁的频响特性有很大变化;而层合板的固有频率变化不大,但振幅却有显著变化,其中铝－层合加筋板的频响幅值的变化率达到５０．１％。     

随机噪声作用下梁结构的非线性振动研究

考虑随机噪声影响,研究一端固支一端夹支的梁结构在横向外激励扰动下的非线性振动。首先,基于里兹-伽辽金法得到梁的振动控制方程并将其无量纲化,随后引入随机噪声进一步得到系统的随机动力学模型。在此基础上考虑高斯白噪声和有界噪声,分别研究2种随机噪声对梁结构随机动力学行为的影响,并利用随机Melnikov法求出系统的混沌阈值,得到2种随机噪声影响下系统的三维混沌阈值图。由数值计算结果可知,阻尼系数、外激励幅值和随机噪声对梁结构的振动都有影响,且阻尼小、外激励幅值大和随机噪声强都更容易导致随机系统产生混沌运动。此外,通过本研究可以分析比较不同随机噪声(如高斯白噪声和有界噪声)对梁结构振动状态的影响,从而以抑制梁结构在随机噪声影响下产生混沌运动为目的,提出更好的降噪方法。     

风作用下单元式幕墙的振动控制分析

本文主要对安装在高层建筑中每层楼面上单元式幕墙的优化设计开展研究，在研究时应用文中所提出的高层建筑物的主体结构与单元式幕墙协同作用的状态控制方程，以及使用振动员优控制方程来优化设计单元式幕墙结构，通过对协同结构的优化控制方程进行最佳控制方案的寻取，从而可以使单元式幕墙在高层建筑工程的设计上给予更安全和经济的应用。所以本文所提出的高层建筑工程中单元式幕墙的优化控制方程在设计中具有很实际的意义，文中最后用一实例来讨论。     

振荡剪切力作用下的电流变流体黏弹性研究

利用HAAKE RS600流变仪对电流变体进行了强制振荡实验研究,得到了流体在不同 剪切应力幅和振荡频率下,电流变体储能模量、损耗模量、损耗因子随剪切应力和 剪切频率的变化规律.