过阻尼搓板势系统的随机共振

研究在周期信号和高斯白噪声共同作用下过阻尼搓板势系统的随机共振.由于用直接模拟法研究随机系统所用时间较多,考虑用半解析的方法对系统的随机共振现象进行研究.在弱周期信号极限下,结合线性响应理论和扰动展开法提出一种计算系统线性响应的矩方法.在此基础上,利用Floquet理论和非扰动展开法将矩方法扩展到系统非线性响应的计算.通过直接数值模拟结果和矩方法所得结果的比较展示了矩方法的有效性并采用均方差作为量化指标给出其适用的参数范围.研究结果表明,以系统的功率谱放大因子作为量化指标,发现在适当的参数条件下,系统的共振曲线有一个单峰出现,说明过阻尼搓板势系统存在随机共振现象.而且在一定范围内调节偏置参数时,共振曲线的峰值随偏置参数的增大而增大;在调节驱动幅值时,随机共振效应随驱动幅值的增大而增强.     

孔结构金属装甲抗弹能力的数值模拟北大核心CSCD

采用数值模拟方法研究了高速弹体冲击下孔结构金属装甲的抗弹能力,系统讨论了弹体冲击速度、入射角、弹着点、孔径、孔间距等因素对抗弹能力的影响。结果表明,在弹道极限速度附近,随着弹体冲击速度的增加,弹着点效应逐渐变得不明显;弹体垂直入射不对称弹着点时会出现明显偏转,而倾斜入射时即使在对称弹着点上也会出现明显的偏转现象;当弹体入射角度大于45°时,弹体剩余速度和侵彻深度出现较明显的下降,当入射角度大于65°时,出现弹跳现象。     

基于数字散斑相关实验测量的材料构型力的计算方法

材料构型力学主要研究材料中的缺陷(夹杂、空穴、位错、裂纹、塑性区等)的构型(形状、尺寸和位置)改变时,所引起的系统自由能的变化。本研究将基于数字散斑相关技术,实验测量材料试件的位移场分布,随后通过材料构型力的定义式,计算求得弹塑性材料中缺陷构型力的分布。其方法概括如下:位移场通过数字图像相关技术测得;应变及位移梯度场利用三次样条拟合获得;线弹性材料应力通过简单线弹性本构方程获取,而塑性材料的表面应力场通过Ramberg-Osgood本构方程计算求得;弹塑性应变能密度分布则由应力-应变曲线数值积分获得。该方法对普通弹性材料或者弹塑性材料均适用,可以用于各种不同的缺陷及缺陷群的材料构型力测量。     

基于DDES的畸变模拟器性能影响研究

通过地面试车台总压畸变模拟器模拟高空畸变环境是评估进气畸变对发动机性能影响的重要途径。然而目前畸变模拟器存在稳、动态畸变指数难以调节问题,极大限制了畸变模拟范围。以国家军用标准推荐的弦月式插板为基础,考虑工程实践的可行性,探索性地提出轴向串联和周向多区组合畸变模拟器构型;采用“性价比”高且对大分离流动预测更加准确的延迟分离涡模拟数值方法,在准确性验证的基础上,以稳、动态畸变指数以及两者的比值为描述畸变模拟器性能的重要参数,评估插板深度以及构型对畸变模拟器性能的调控能力,发现堵塞面积与动态畸变指数的关联关系并给出两者的关联函数,为提地面畸变试验中畸变指数的调节提供依据。     

单晶铜中的类层错四面体稳定性

层错四面体作为受核辐照作用金属材料中一类常见的三维缺陷,会极大的改变材料塑性变形行为。本文借助分子静力学和分子动力学方法,针对不同构型、不同尺寸的类层错四面体,考察了不同形状空位团簇演化为类层错四面体的位错反应机理和形成能变化趋势,研究了类层错四面体附近空位形成能分布特征和最小空位形成能随类层错四面体尺寸增大的变化规律,分析了含不同构型、不同尺寸的类层错四面体铜单晶体的微观变形机理和单晶体屈服应力随类层错四面体尺寸增大的变化规律。研究发现：类层错四面体通过Silcox-Hirsch机制形成,且经历了空位团簇坍塌、Frank位错环分解和Shockley位错交汇形成层错四面体棱边三个过程;类层错四面体附近最小空位形成能随着类层错四面体尺寸变化而变化,且变化趋势与类层错四面体构型在稳态、亚稳态和非稳态之间过渡相关,稳态无尖端类层错四面体的最小空位形成能变化趋势表现出明显的尺寸效应;剪切会导致含类层错四面体铜单晶体产生两类层错四面体位错开动模式,即：斜面Shockley偏位错滑移和层错四面体底面压杆位错分解,且含类层错四面体的单晶体屈服应力基本上随着类层错四面体尺寸增大而逐渐减小。     

力锤敲击作用下内嵌自主移动钢球欧拉梁碰撞减振性能研究

结合内嵌自主移动质量子系统梁／板实验平台实验结果,对力锤敲击作用下,内嵌自主移动钢球欧拉梁碰撞减振系统进行研究。采用线性弹簧-阻尼模型模拟钢球与梁之间的碰撞机制,通过分析建立了整个碰撞系统的分段线性动力学方程;运用无量纲化、假设模态法及高阶模态截断等方法导出系统的状态空间方程。数值计算结果表明,内嵌自主移动钢球对欧拉梁...     

力-压电混合弹性超材料梁的带隙调节特性

为实现宽带低频减振,本文将力振子和串联负电容的压电分流振子分别置于基体上下两侧,设计了混合弹性超材料梁。基于传递矩阵法建立了理论模型,用于计算混合弹性超材料梁的频散关系和动态有效参数,通过有限元法进行了验证。分别采用理论方法和数值方法研究了电路元件参数对混合弹性超材料梁的带隙和振动衰减特性的调节机理,通过与单振子超材料的带隙对比,分析了两种振子间的相互影响。结果表明：电路元件参数主要影响压电分流振子产生的带隙的位置、宽度及带隙内的振动衰减程度;两种振子的带隙重叠区域不一定为通带;两种振子会因为负动态有效刚度范围靠近而相互影响。本研究将为此类超材料的设计提供参考依据。     

Multi-Scale Prediction of Thermal and Mechanical Properties of C/SiC Braided Composites北大核心CSCD

C/ SiC composites have been widely used in aerospace, national defense, and chemical industries due to their excellent mechanical and thermal properties. Accurate knowledge about the mechanical/ thermal properties of C/ SiC composites is very important for their efficient application in related fields. Based on the representative volume element (RVE) and periodic boundary conditions, a micro/ meso single-cell model for C/ SiC composites was established in view of the non-uniform and multi-scale characteristics of fiber bundles, such as the volume fraction, the interweaving mode, and the weaving dimension. The finite element software ABAQUS was used to predict the micro-scale thermal and mechanical properties of the fiber bundle, and the fiber bundle properties were introduced into the mesoscopic model to analyze and obtain the macroscopic thermal and mechanical properties of the composite. Based on this multi-scale correlation analysis method, the thermal conductivity and thermal expansion coefficient of fiber bundles and C/ SiC composites were further studied at the operating temperatures ranging from 27~1 227 ℃. The study has certain guiding significance for the application of C/ SiC composites in engineering. © 2023 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.     

铁电陶瓷PZT53多轴力电耦合下的屈服行为

研究了不同拉-扭与压-扭比例载荷和电场耦合作用下铁电陶瓷PZT53的屈服行为。通过自己设计的力电加载装置,结合材料试验机和电压放大器对PZT53在多轴力电耦合载荷作用下应力-应变行为进行测量,结合陈和卢的理论,得出了极化和未极化的PZT53陶瓷在多轴力载荷下的初始屈服面和破坏面。结果表明初始屈服面类似于Drucker-Prager屈服面,本文提出了一个屈服准则,较好的符合实验结果。实验发现PZT53陶瓷破坏行为符合最大拉应力破坏准则。对于极化的PZT53陶瓷,还研究了偏置电场对应力-应变行为的影响,结果表明偏置电场大于0．6kV／mm时,PZT53陶瓷的屈服现象消失。本文工作为发展铁电陶瓷PZT53的多轴力电耦合唯象本构模型提供了实验基础。     

基于方向性探头的双轴塑性变形定量涡流检测研究

核电结构服役过程中,构件可能由于地震等意外载荷产生塑性变形,危害结构安全。实际构件的受力变形大多是复杂的双轴,目前对双轴塑性变形的检测研究尚较少。本文针对核电站中典型的奥氏体不锈钢材料,在基于其单轴塑性变形和电磁属性关系的基础上,首先结合莫尔圆理论建立双轴塑性变形条件下材料的周向电磁属性分布计算公式,并进行了实验验证,同时基于实验结果得到切应变对电导率影响较小的结论;然后,提出三相品字形方向性探头构型,通过数值模拟分析其检测机理,基于皮尔逊相关系数建立双轴塑性变形定量涡流检测方法,并对该方法进行了数值验证;最后,制作品字形传感器,搭建实验系统,进而通过实验验证了本研究所开发的双轴塑性变形定量检测方法的有效性。