基于新型广义位移的箱形梁扭转单元及应用

为了改进变截面连续箱梁桥的扭转分析理论,将截面总扭转角分解为自由翘曲扭转角和约束剪切扭转角,选取自由翘曲转角扭率作为广义位移,提出一个2节点8自由度的扭转梁段单元。从约束扭转控制微分方程出发,推导单元刚度矩阵及等效节点荷载列阵。引入应力增大系数,以反映约束扭转对初等梁应力的增大效应。数值算例验证了本文梁段单元的可靠性。最后对一个三跨变截面连续箱梁桥进行分析,结果表明,双力矩影响线与弯矩影响线较为类似,按双力矩影响线进行最不利荷载加载时最大应力值偏小;应力增大系数在集中荷载作用截面出现极值,均发生在腹板与顶板交点处;利用偏载放大系数来考虑扭转附加效应时,不宜考虑弯曲正应力较小及翘曲正应力出现极值的梁段区域。     

悬臂梁压电式能量收集器频带扩展研究

为了扩宽悬臂梁压电式能量收集器的工作频带,提出了一种新型的电学连接方案.通过将悬臂梁表面电极分为两个对称区域,实现扭转模态下正负电荷的有效收集.对悬臂梁的结构尺寸进行优化,使弯曲模态接近扭转模态的谐振频率,以扩宽压电式能量收集器频带.根据Erturk的分布参数机电模型,研究了两种模态下的输出电压与固有频率.研究结构表明...     

新型MEMS光学电流传感器的设计

提出了一种用于检测50 Hz高压交流电的新型MEMS光学电流传感器.详细介绍了器件的敏感与光学检测原理,给出了器件结构、温度补偿、滤波和工艺的设计过程,并模拟分析了器件在交流电100～3 600 A下的性能.结果表明:滤波后可得到稳定的测量光信号;温度变化±50 K时相应的测试误差为0.2%;器件在大电流下的灵敏度优于0.02 dB/A.     

错位结构全光纤扭转传感器的研究

全光纤干涉仪具有结构简单、制作方便且灵敏度高的特点,近年来已广泛应用于各种传感领域。提出了一种基于多模光纤错位熔接于两单模光纤之间的全光纤干涉仪,并将其应用于矢量扭转测量。实验证明,若以强度解调,传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度分别为-0.225 dB/（°·m）和0.148 dB/（°·m）;若以波长解调,传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度则为-0.259 nm/（°·m）和0.222 nm/（°·m）。不管采用哪种解调方法,传感器在0～180°范围内的线性拟合度都大于97%。提出的全光纤扭转传感器结构简单且性能良好,可以用于建筑形貌及结构健康监控等工程应用。提出的全光纤干涉仪在未来还可用于其他领域的传感测量,如温度、曲率等。     

AN ANALYSIS OF A CYLINDRICAL THIN SHELL AS A PIEZOELECTRIC TRANSFORMER

The vibration of a circular cylindrical piezoelectric ceramic shell with tangential poling is investigated for transformer application and an analytical solution is obtained.Numer- ical calculations of the output voltage,input admittance and the efficiency of the transformer are presented.The results indicate that the structure analyzed can be used as a piezoelectric transformer with a certain harmonic driving frequency and matching load impedance.     

平面偏心结构的三维能力谱方法

基于单自由度模型的性态评估方法,无法考虑偏心结构平扭耦联效应且不便于考虑双向地震动输入,存在很大的局限性.本文在对水平偏心结构模态分析的基础上,利用OpenSees构建等效三自由度模型(ETDOF),将该模型用于双向地震动作用下偏心结构平扭耦联简化计算和性态评估.在对ETDOF模型进行振动特性分析的基础上,基于等位移原...     

光纤陀螺保偏光纤环几何轴向磁敏感性理论研究

在光纤陀螺中,磁场会造成法拉第相位误差。实验结果表明,轴向磁敏感性较径向更为明显。在轴向磁场作用下,在保编光纤中传播的正反两束光会产生一个与磁场有关的非互易相位差。研究了由光纤在光纤环上螺旋缠绕引起的几何轴向磁敏感性,利用耦合模方程和有限元分析法,从理论上推导出了保偏光纤陀螺在轴向磁场作用下,产生的几何法拉第非互易相位差的具体表达式,并对理论结果进行了仿真分析。研究表明,光纤环中光纤几何扭转引起的圆双折射是产生几何法拉第相位误差的主要原因。另外,轴向磁敏感性会随着半径的减小而增大。     

弹性基础上无缝轨道应力分析的半解析法

从钢轨应力分析的要求出发,提出了弹性基础上开口厚壁杆的半解析计算方法.轨道截面上沿纵向的正应力分为弯曲正应力和约束扭转正应力,弯曲正应力可以根据弹性基础梁的弯曲理论求得,而约束扭转正应力将采用本文的半解析方法.把钢轨的横截面离散为有限单元,将位移(z方向)解表示为横截面上一个离散的数值函数(称为拟扇性坐标ω(x,y))与长度方向上的解析函数相乘的形式.用最小势能原理求解横截面上拟扇性坐标ω的有限元解和长度方向上解析函数表达式.以75kg钢轨为算例,计算了ω、-((e)ω)/((e)x) y和x-((e)ω)/((e)y)的结果,通过它们可以进一步计算钢轨中的约束扭转正应力和截面上的剪应力.     

对矩形截面杆弹性自由扭转的探讨

利用柱体扭转问题的经典弹性力学解析解,结合自编电算程序绘制了沿截面控制线 上剪应力的分布图,同时利用ANSYS有限元分析软件模拟了等直矩形截面杆的自由扭 转问题. 将各种材料力学教材中的截面剪应力分布图与准确计算结果进行了比较,并 对截面剪应力分布规律进行了总结.     

一种新型静电驱动的单轴扭转微镜

基于MEMS技术的微镜在投影显示、光学扫描和光通信等领域中都具有重要的应用价值.本文提出了一种新型的静电驱动的单轴扭转微镜,这种MEMS微镜采用标准体硅工艺和绝缘连接工艺制成.由于驱动力作用线和扭转中心之间存在一定的距离,使得微镜在梳齿驱动器的横向静电力驱动下,发生一定角度的扭转.测试中发现了微镜初步设计中的薄弱环节,经过改进后可望进一步改善微镜的性能.