达朗贝尔法的推广及其在简支梁自由振动中的应用

达朗贝尔法和分离变量法是求解弦、杆、轴的自由振动微分方程（波动方程）的两种基本方法；达朗贝尔法把振动位移处理成运动方向相反的两组无限多个行波的叠加，分离变量法则把振动位移处理成无限多个驻波的叠加，所以亦称前者为行波法，称后者为驻波法．这两种方法所得到...     

求匀质杆纵向振动的行波法

求匀质杆纵向振动的行波法陈立群（上海交通大学，上海２０００３０）对于连续体的振动，机械振动教材中通常用分离变量法（驻波法）来研究，将连续体的振动视为无限多个驻波的叠加．这里我们将行波法应用于匀质杆的纵向振动，因而可知有限连续体的振动也可视为无限多个行...     

求匀质杆纵向振动的行波法

求匀质杆纵向振动的行波法陈立群（上海交通大学，上海２０００３０）对于连续体的振动，机械振动教材中通常用分离变量法（驻波法）来研究，将连续体的振动视为无限多个驻波的叠加．这里我们将行波法应用于匀质杆的纵向振动，因而可知有限连续体的振动也可视为无限多个行...     

两端铰接的细长柔性圆柱体涡激振动响应特性数值研究

目前细长柔性圆柱体涡激振动响应的研究方法主要包括实验方法、计算流体动力学方法以及半经验模型方法. 鉴于实验方法研究成本较高、计算流体动力学方法计算时间较长,本文基于尾流振子模型对线性剪切来流下两端铰接的细长柔性圆柱体涡激振动响应特性进行了半经验模型方法研究. 先建立了柔性圆柱体结构振子以及尾流振子之间的耦合模型,紧接着基于二阶精度中心差分格式对耦合模型先离散后迭代进行求解. 对不同剪切参数下柔性圆柱体涡激振动响应的振动波长、振动频率、振动位移以及响应频率随时间的变化特性等参数进行了分析. 分析结果表明:圆柱体的涡激振动响应由驻波和行波混合组成. 当无量纲弯曲刚度较小时,在圆柱体两端附近,驻波占主导;而在圆柱体中间段附近,行波占主导. 当无量纲弯曲刚度较大时,在圆柱体整个长度区间上均为驻波占主导. 随着剪切参数的增大,振动位移以及振动波长均逐渐减小,而振动频率和频率带宽均逐渐增大.      

锅炉省煤器和空气预热器振动可靠性分析的研究

提出了锅炉尾部受热面的振动可靠性分析方法。该方法把卡门漩涡频率和声学驻波频率处理为随机变量，使用概率设计法确定锅炉省煤器和管式空气预热器避开声振动的可靠度。文中给出了管式空气预热器振动可靠性分析的实例。     

有界弦的行波解及其与驻波解的关系

 有界弦的振动是介绍数学物理方程求解方法和了解 连续体振动、波动运动形态的一个典型例子. 给出了它的行波解, 并揭示了行波 解与驻波解的关系, 可以帮助加深对弦的运动形态的了解.     

两端铰接的细长柔性圆柱体涡激振动响应特性数值研究

目前细长柔性圆柱体涡激振动响应的研究方法主要包括实验方法、计算流体动力学方法以及半经验模型方法.鉴于实验方法研究成本较高、计算流体动力学方法计算时间较长,本文基于尾流振子模型对线性剪切来流下两端铰接的细长柔性圆柱体涡激振动响应特性进行了半经验模型方法研究.先建立了柔性圆柱体结构振子以及尾流振子之间的耦合模型,紧接着基于二阶精度中心差分格式对耦合模型先离散后迭代进行求解.对不同剪切参数下柔性圆柱体涡激振动响应的振动波长、振动频率、振动位移以及响应频率随时间的变化特性等参数进行了分析.分析结果表明:圆柱体的涡激振动响应由驻波和行波混合组成.当无量纲弯曲刚度较小时,在圆柱体两端附近,驻波占主导;而在圆柱体中间段附近,行波占主导.当无量纲弯曲刚度较大时,在圆柱体整个长度区间上均为驻波占主导.随着剪切参数的增大,振动位移以及振动波长均逐渐减小,而振动频率和频率带宽均逐渐增大.     

某港口工程地基处理中的强夯影响范围研究

强夯法是地基处理的一种常用方法,而确定强夯影响范围是强夯法应用的关键。结合某港口工程地基处理的实测资料,分析强夯振动在深度和广度上的影响范围,进而得出振动的位移、速度、加速度随距夯击点距离增大而逐渐衰减的曲线关系式。     

分数导数型本构关系描述粘弹性梁的振动分析

本文研究粘弹性梁在周期激励作用下的受迫振动问题。梁的材料满足Kelvin-Volgt分数导数型本构关系。基于动力学方程、本构关系和应变－位移关系建立了小变形粘弹性梁的振动方程。采用分离变量法分析粘弹性梁的自由振动,导出模态坐标满足的常微分－积分方程和模态函数满足的常微分方程,对于两端简支的截面梁给出了固有频率和模态函数。对于简谐激励作用下粘弹性梁的受迫振动,利用模态叠加得到了稳态响应。最后给出数值算例说明本文方法的应用。     

基于区域分解的环肋圆柱壳-圆锥壳组合结构振动分析

提出了一种区域分解法来分析不同边界条件下环肋骨圆柱壳-圆锥壳组合结构的振动特性.首先把组合壳体分解为自由的圆柱壳、圆锥壳段;视环肋骨为离散元件,根据肋骨与圆柱壳段之间的变形协调条件,将肋骨的动能和应变能附加于圆柱壳段能量泛函中.然后基于分区广义变分和最小二乘加权残值法将所有分区界面的位移协调方程引入到组合壳体的能量泛函中.圆柱壳段、圆锥壳段位移变量的周向和轴向分量分别采用Fourier级数和Chebyshev多项式展开.以自由-自由、自由-固支和固支-固支边界条件的环肋骨组合壳体为例,采用区域分解法分析了其自由振动及在不同激励下的振动响应.通过与有限元软件ANSYS结果进行对比,发现两种方法计算结果非常吻合,验证了区域分解方法的计算精度和高效性.     

不同剪切率来流作用下柔性圆柱涡激振动数值模拟

采用浸入边界法对细长柔性圆柱在线性剪切流条件下的涡激振动进行三维数值模拟。细长柔性圆柱振动采用三维索模型模拟,其两端铰接,质量比为6,长细比为50,无量纲顶张力为496。来流为线性剪切流,剪切率从0到0.024变化,最大雷诺数为250。研究发现:剪切流作用下柔性立管横流向振动表现为驻波模式,而顺流向振动表现为行波-驻波混合模式。随着剪切率增大,振动频谱呈现多频响应,振动能量逐渐向低频转移。阻力系数平均值随着展向变化,脉动阻力系数和升力系数的均方根值均表现为“双峰”模式。流固能量传递系数沿立管轴向的分布表明,振动激励区集中于高流速区,而振动阻尼区多位于低流速区。剪切率较小时,圆柱的泻涡为平行交叉模式;剪切率较大时,圆柱的泻涡为倾斜泻涡模式,且由于泻涡频率沿立管轴向变化,尾流发生涡裂现象,形成泻涡频率不同的胞格结构。      

用强迫力法求解弹性支承梁的固有振动

本文将强迫力法引入弹性支承梁固有振动的计算问题，把具有多个弹性支承的梁按自由粱米处理，而将支承反力看作作用于梁上的强迫力。最后利用各支承点的位移约束条件建立了系统的频率方程和以各支反力为基本未知量的线性方程组．     

基于平均法的旋转薄壁圆柱壳非线性行波振动研究

应用Donnell's简化壳理论,在考虑阻尼和几何非线性的情况下,基于平均法对旋转的薄壁悬臂圆柱壳在法向激振力作用下的非线性行波振动进行了研究.在分析过程中,首先,引入考虑阻尼及几何非线性的薄壁圆柱壳非线性波动方程,进行降阶处理后,得到模态坐标下的振动方程;其次,对模态方程进行平均化处理,确定转换矩阵,进行变量的幅值相角化,从而得到自治的标准化方程组;最后,由系统谐波共振周期解对应平均方程稳态解的原理,得到幅频特性方程.根据上述所得结果,进行了系统参数振动及稳定性研究,并进一步将结果与谐波平衡法及数值解作了比较.     

转动柱壳动力特性的精确解法

为研究转动柱壳的动力特性，在基于结构真实偏微分方程的基础上，提出一种精确解法，因而不用离散结构。应用这一方法需先求出由于转动的离心力带来的初始应变。然后通过对边界条件的处理，获得对应于变系数微分方程组的特征值问题，经过算例验证，本方法是可行的。通过算例，总结了转动圆柱壳行波振动的一般性质。     

时间尺度函数法求解无阻尼达芬方程

提出了求解无阻尼达芬方程自由振动的新方法—时间尺度函数法。基于高斯-切比雪夫求积公式得到了达芬方程自由振动频率的精确解,消除了后续求解过程中振动频率未知的问题。将自由振动解表述为关于时间尺度函数的简谐函数,代入相轨迹方程导出了时间尺度微分方程,改变了达芬方程的求解途径。应用分离变量法和幂级数展开进行分析,发现达芬方程的时间尺度函数应当包含时间的线性项和周期函数项,进而提出了恰当的时间尺度函数表达式。通过引入求解条件确定了待定系数,得到了无阻尼达芬方程自由振动新解,并证明了该解在平衡点和极限位移点上没有误差。由于没有引入任何与弱非线性相关的近似假设,本方法在强非线性条件下具有高精度,当α=1、ε=100、A=10000时,自由振动位移的最大相对误差仅为0.011%左右。     

复合材料旋转壳自由振动分析的新方法

提出了一种半解析区域分解法来分析任意边界条件的复合材料层合旋转壳自由振动. 沿壳体旋转轴线将壳体分解为一些自由的层合壳段, 视位移边界界面为一种特殊的分区界面;采用分区广义变分和最小二乘加权残值法将壳体所有分区界面上的位移协调方程引入到壳体的能量泛函中, 使层合壳的振动分析问题归结为无约束泛函变分问题. 层合壳段位移变量采用Fourier 级数和Chebyshev 多项式展开. 以不同边界条件的层合圆柱壳、圆锥壳及球壳为例, 采用区域分解法分析了其自由振动, 并将计算结果与其他文献值进行了对比. 算例表明, 该方法具有高效率、高精度和收敛性好等优点.     

基于行波型超声马达的超声波振动减摩试验研究

提出了行波型超声马达振动减摩的几何模型,采用电磁电机驱动、电磁电机结合一路驻波振动驱动及行波型超声马达驱动3种驱动方式模拟行波型超声马达摩擦驱动特点,借助超声马达摩擦特性模拟试验装置,引入摩擦系数降低率的概念,研究了电机转速、预压力、超声波激励电压和摩擦材料等对定、转子摩擦副摩擦系数的影响.结果表明:在较高相对滑动速度、小预压力及大振幅条件下,超声波振动减摩现象显著.     

求解不连续中厚板自由振动的微分容积单元法

基于区域叠加原理和微分容积法，发展了一种新型的数值方法——微分容积单元法，用以分析具有不连续几何特征的中厚板的自由振动。根据板的不连续情况将其划分为若干单元，在每个单元内用微分容积法将控制微分方程离散成为一组线性代数方程．在相邻的单元连接处应用位移连续条件和平衡条件，引入边界约束条件后得到一套关于各配点位移的齐次线性代数方程，由此可导出求解系统固有频率的特征方程。本文用子空间迭代法求解特征方程，并以开孔板、混合边界条件板和突变厚度板为例研究了方法的收敛性和计算精度。     

射线寻迹法分析旋转不等截面圆环结构的动态响应

用射线寻迹法分析了旋转不等截面圆环的自由响应和受迫响应问题。首先,建立了单元局域坐标系,用行波、快衰和近场波动表示波在单元结构内的振动位移;其次,将激励力视为一种特殊的不连续节点,激励点两端为两个不同单元,考虑不同单元之间通过转递系数和转换矩阵耦合,并引入反射矩阵和透射矩阵处理行波在单元间的传播;再次,将结构的稳态响应表达为波动所有迹的叠加,而将自由振动表达为波幅矢量初始迹为零的情况;最后,根据波传递规则将弹性波动的反射矩阵和透射矩阵进行集成,对独立波动单元进行总装,从所得的动力学模型得到旋转不等截面圆环的响应。在给出了行波在该动态模型中传播特性的基础上,由数值算例可以发现旋转状态下圆环的各阶响应频率都高于静止状态下的响应频率。研究内容有助于高速轴承保持架、MEMS转子等的动态特性的精确计算。     

区间参数振动系统的动力优化

对具有区间参数的多自由度振动系统的不确定性优化问题，提出一种新的区间优化方法．利用泰勒展开和函数的区间扩张，将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题．该方法应用于多自由度线性扭振系统，并把区间设计变量的中值和不确定性半径取作优化参数．算例表明该方法是有效的．