自由振动

摘要： 为了研究轴向运动碳纳米管增强复合材料(carbon nanotube reinforced composite,CNTRC)板的自由振动特性,基于经典薄板理论和哈密顿原理导出轴向运动CNTRC板的运动方程,采用伽辽金法求解不同边界条件下其自由振动频率,并通过数值算例讨论碳纳米管体积分数和分布方式、轴向运动、面内力、宽厚比、边界条件等因素对自由振动的影响.结果表明,碳纳米管显著提高了板的自振频率,轴向运动降低了板的自振频率;自振频率随面内拉力的增大而提高,随面内压力的增大而降低.另外,边界条件和碳纳米管的分布方式对自由振动频率也有一定的影响.

摘要： 采用传递矩阵法对拱桥悬臂施工过程中的面内特征值问题进行求解,建立了该类桥型施工过程中面内竖弯刚度的评估方法。首先,将索和拱分别视为无垂度的张紧弦和欧拉伯努利梁,基于传递矩阵法基本理论推导了系统的总传递矩阵,考虑拱和索的边界条件以及索拱节点的位移连续性条件得到系统的特征值方程,进而计算出系统的频率和模态。同时,采用有限元分析软件ANSYS15.0建立拱桥合拢状态的有限元模型并得到频率和振型的有限元解,通过对比本文方法与有限元方法计算结果,证明本文方法和模型的正确性。然后,分别采用上述理论方法和有限元方法对拱桥合拢前半跨模型的频率和模态进行分析对比,两者结果一致进一步说明了本文方法和模型的正确性。最后,选取了索的弹性模量、初始索力以及拱桥的半径等参数,作为考虑影响结构自振频率的因素,对模型的前六阶频率进行了系统的参数分析,得出拱桥的设计参数以及合拢状态下索的设计参数对结构动力性能的影响规律,并给出相应实际工程的改善措施。

摘要： 为研究任意直四边形板的振动机理,本文基于一阶剪切变形理论推导任意直四边形复合材料层合板的振动控制方程和一般弹性边界方程,并采用无网格法对方程进行离散化处理得到结构的振动特征方程,同时结合移动最小二乘法对离散化的振动特征方程进行求解。在验证了所建模型的正确性和收敛性的前提下,研究了材料杨氏模量比、结构边界条件、结构纤维铺设方式与铺设层数对层合板振动特性的影响。研究表明:本方法能有效预测任意直四边形层合板的振动特性。纤维铺设方式为[θ,-θ]时,随着铺设角度θ的变化,板的无量纲固有频率有关于θ=90°对称的现象,其余铺设方式则没有对称性。板的无量纲固有频率随着铺设层数的增加呈锯齿状增加的趋势。

摘要： 基于Lagrange原理和假设模态法建立了旋转输液管的动力学模型.通过降阶升维的方法求解系统的特征值问题,并分析了旋转输液管自由振动特性.得到了不同端部集中质量和转速下,系统特征值随流速升高的演变轨迹.揭示了临界流速随系统参数的变化规律.研究发现,内部流体的流动对旋转输液管动力学特性存在显著影响.在某些参数组合下,系统低阶模态能够形成不同形式的内共振关系.预示了旋转输液管模型蕴含丰富的动力学现象.

摘要： 基于传递矩阵法,结合振动微分方程,提出一种计算纵肋圆柱壳自由振动特性的周向传递矩阵法。该方法基于板壳理论和圆柱壳振动控制方程,推导出圆柱壳周向传递的场传递矩阵和纵肋处的点传递矩阵,结合圆柱壳边界条件,得到频率方程,利用精细时程积分法原理,可保证计算的精度。将计算结果与有限元解进行比较,验证方法的有效性,同时比较传递矩阵法在不同传递方向上的精度,找出周向传递矩阵法和轴向传递矩阵法的适用范围。

摘要： 基于一阶剪切理论和移动最小二乘法,提出分析弹性地基圆形加肋板线性弯曲的静力和自由振动问题的无网格方法。对弹性地基采用Winkler地基模型,对圆形加肋板则将平板和肋条分开考虑,通过位移协调条件建立两者的参数转换方程。平板和肋条均采用一系列点来离散,用移动最小二乘法建立的形函数来分别描述两者的位移场,再分别通过最小势能原理和Hamilton原理导出弹性地基的静力弯曲和弯曲自由振动控制方程,最后采用完全转换法处理边界条件。以一系列不同基床系数、荷载、边界、肋条布置方式的弹性地基圆形加肋板为例,研究所提出方法的收敛性和稳定性,并将计算结果与有限元、文献结果对比。研究表明该方法可以有效分析弹性地基圆形加肋板线性弯曲的静力和自由振动问题,且肋条位置改变时,可避免网格重构。

摘要： 给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下的自由振动控制方程,并利用改进傅里叶法对控制方程进行求解。数值算例表明,此方法具有较高的精度和计算效率;对蜂窝壳体的参数分析表明,系统固有频率随芯层厚度比的变化规律取决于弹性地基刚度,随蜂窝厚度比地增大而降低,随胞元角度及铺层方向的改变而波动变化。

摘要： 为研究共固化阻尼薄膜夹嵌复合材料固支梁的自由振动特性。将1阶剪切变形理论、变分原理和Hamilton原理相结合,建立了共固化阻尼薄膜复合材料梁自由振动的理论模型,提出使用伽辽金法求解该模型在固支边界条件下的自由振动理论解。通过构建有限元模型、制作阻尼薄膜夹嵌复合材料梁试件与所搭建的试验平台,分别将理论解与模拟结果、试验结果进行对比,验证了理论模型的有效性;最后,进一步探究了阻尼层在复合材料中的分布以及结构几何参数对阻尼薄膜夹嵌复合材料梁动力学性能影响的规律,为阻尼薄膜复合材料梁结构的优化设计提供理论依据。

摘要： 采用谱几何法建立了热环境下功能梯度环板自由振动分析模型。首先,在该模型中假设材料特性与温度相关,且沿结构厚度方向呈现连续梯度变化;其次,通过在边界处设置不同类型的边界弹簧来模拟任意边界条件,并且基于一阶剪切变形理论推导出热环境下功能梯度环板结构的能量方程;然后,利用谱几何法和傅里叶正余弦函数来描述结构位移容许函数,进而采用Rayleigh-Ritz法获得功能梯度环板结构热振特性分析理论模型。通过热环境下功能梯度环板频率特性对比算例发现,该模型具有良好的计算准确性,并且适用于多种边界条件。最后,给出功能梯度环板结构的参数化研究,研究结果表明,环境温度、边界条件、梯度指数的变化均会对结构的热振特性产生影响。

摘要： 以某带空冷、静压泵装置双子系统的典型内燃电传动车组动力包为研究对象,分别考虑构架刚性和柔性建立动力学模型,研究中间构架柔性对带双子系统的双层隔振系统模态特性和谐响应的影响。研究表明:构架柔性对机组整机振动能量的影响很小,最大仅有0.58%;考虑构架柔性后,构架上的振动响应在整个频段上仍是以刚体振动模态响应为基础,对于构架结构振动响应的影响表现为在(20~40)Hz两条振动响应曲线相互交错;在40Hz以上,构架结构振动响应表现为在刚体振动模态响应曲线基础上的叠加。

摘要： 自由振动反映结构动力特性,是抗震分析和结构设计的重要基础.近年来,基于单元能量投影(EEP)法的自适应有限元分析己在一系列线弹性及非线性问题中取得成功,而有限元线法(FEMOL)自适应分析在二维自由振动问题的应用也被证实是有效的.在此基础上,本文进一步提出二维自由振动问题的自适应有限元分析方法.通过将特征值问题线性化,合理引入二维线性问题的EEP超收敛计算和自适应求解技术,本法可得到满足精度要求的自振频率和按最大模度量满足用户给定误差限的振型.本文以弹性薄膜为例,介绍了这一进展,并给出数值算例以表明该方法的有效性和可靠性.

摘要： 基于水力振动理论分析水轮机特性曲线不同区域的自由振动衰减特性,水轮机特性曲线可根据自由振动特性划分成若干区域,相同区域的自由振动特性呈现一致性;对可逆式机组甩负荷过程进行数值模拟,结果表明:在可逆式机组甩负荷过程所经历的区域中,制动工况区与反水泵工况区水轮机阻抗为负值,具有自由振动不衰减的特性,容易产生幅值逐渐加强的振荡压力.

摘要： 本文采用双互易边界元法分析了薄壁轴对称结构自由振动的特征值以及特征模态.首先,将位移和面力的分量展开为傅里叶级数,采用径向基函数插值域积分里的位移,再采用双互易法将域积分转化为子午面边界的积分,得到的边界积分方程可用于轴对称结构受非对称载荷的动力学分析.对于薄壁结构,采用双曲正弦变换处理近奇异积分可以有效提高积分精度.最后给出了薄壁圆筒自由振动的算例,验证了该方法的可行性以及精度高的优点.

摘要： 根据虚位移原理和Kirchhoff-Love壳理论推导了薄壳自由振动分析等几何方法的列式.等几何分析采用等参思想,将精确描述几何模型的NURBS基函数同时用来表征结构分析的位移场函数,避免了有限元方法中存在的几何建模误差.而且,等几何方法易于实现单元间的高阶连续性,能满足Kirchhoff-Love壳单元之间的C1连续性.将几个典型薄壳自由振动分析的等几何法结果与精确解和其他数值解进行了比较,展示了等几何方法精确和高效的优点.

摘要： 本文结合修正的余能原理以及解析试函数方法,构造了一个三结点的三角形Mindlin板单元.由于内力试函数预先满足了所有的控制方程以及合理地选取了单元边界位移模式,此单元能够得到极佳的静力问题解答.此外,结合三角形等参元的集中质量矩阵,本文提出的单元可以很好地应用到自由振动问题的求解中去.

摘要： LNG泵塔若设计不当,在船舶主机或螺旋桨激振作用下会发生共振.目前的相关规范中,缺少对LNG泵塔自由振动分析时泵塔附加质量计算方法的详细说明.本文基于有限元方法,研究了泵塔固有频率对附加质量的敏感性.结果表明,管道和撑杆的附加质量对一阶横向和一阶纵向模态固有频率有一定的影响,且随装载状态升高而影响增大.基座和泵机的附加质量对一阶横向和一阶纵向模态固有频率基本没有影响,其主要影响扭转模态.最后基于理论分析,给出了LNG泵塔自由振动分析中附加质量的取值建议.

摘要： 经典颤振导数模型存在物理意义不明确的弱点.Zhang和Gao提出的气弹偏心模型是对该物理意义模糊性的一种修正.但气弹偏心模型只能在特定的条件下使用,应用范围有限.本文提出了一种较为通用的,适用于多自由度节段模型试验的改进颤振导数模型,并进一步推导了该模型在自由振动工况下的辨识方程.与经典颤振导数模型的定义不同,该模型中每个颤振导数均只与单一折算频率的振动信号相关联,因此具有明确的物理意义;又与气弹偏心模型不同,该模型具有与经典模型相似的通用形式,不依赖于气弹系统的特殊性能,具有良好的适应性.同时,新模型中颤振导数的辨识过程较为简单直接,可以通过Hilbert变换基于控制方程两端的瞬时平衡关系得到,能够较好地反映出气弹振动系统的时变性.

摘要： 等几何分析是一种以非均匀有理B样条基函数为形函数的新型数值求解方法.该方法具有描述几何模型精确、网格细化方法简单、对具有任意连续性的基函数升阶容易以及计算精度较高等优势.本文通过数值计算,研究了加筋壳的振动特性,并将结果与Nastran和Ritz法的结果进行了对比,表明了该方法的正确性.

摘要： 用双重互易边界元法分析了轴时称薄壁结构自由振动的特征值和特征模态.首先,基于三维弹性力学的位移基本解推导出轴对称情况下的位移基本解以及相应的面力基本解.以轴对称问题的位移基本解作为权函数推导出频率独立的弹性体自由振动的边界积分方程,采用适当的全局形函数近似域内的位移场,利用互易性原理将边界积分方程中由惯性带来的域积分项转换到边界积分.然后,采用数值方法离散边界计算系数矩阵,将自由振动问题转换成代数特征值问题.采用双曲正弦变换处理薄壁结构问题中出现的近奇异积分,提高精度.最后,给出两个算例验证该方法高精度的优点.

摘要： 微分求积有限元方法在作为一种高阶有限元在曲边区域问题的求解上取得了成功。本文针对二维区域研究利用NURBS描述单元区域，使得所有的单元区域能够有统一的表示方法，解决了大单元需要精确描述单元区域的问题，也克服了混合函数方法存在的缺点,并给出了偏心扇形板的算例.

摘要： 一种用于模拟地震振动的六自由度地震模拟振动装置，包括一个支撑平台，所述支撑平台包括支撑地震模型的台面，所述台面由多个结构相同的动作单元拼接而成，每个动作单元均可独立垂直于台面上下运动，支撑平台通过一个第一平台框支撑在一个第二平台框上在水平面内运动。本发明的六自由度地震模拟振动装置可以通过多个动作单元拼接而成的台面提供在垂直方向上局部拆分地上下运动，从而能够直接对地震模型的土体部分进行局部作动，通过对模型土体进行分离的连续作用，可使模型土体产生真实的剪切效果，并且还可以通过第一平台框和第二平台框提供水平方向的前后、左右运动，以此构成了六个自由度的全方位的地震模拟。

摘要： 本发明涉及一种用于模拟直升机振动的单自由度振动系统，属于直升机模拟试验技术领域，其包括：控制系统，控制系统根据采集到的真实直升机的传感器信号经过处理得到真实直升机的振动数据，将所述振动数据传递给振动系统；振动系统，振动系统与控制系统电联，且接收控制系统输出的振动数据，并按振动数据进行振动。本发明的用于模拟直升机振动的单自由度振动系统逼真还原了该直升机的振动感受，振幅和频率测试结果显示和真机振动谱一致，振动模拟准确。

摘要： 本说明书一个或多个实施例提供一种多自由度振动试验的角振动直接测量装置，包括：依次通信连接的输入模块、运算模块和输出模块；所述输入模块与线振动传感器连接，接收线振动传感器传输的线振动信号，并将接收的线振动信号传输到运算模块；运算模块接收输入模块传输的线振动信号，对所述线振动信号进行加法运算和数成运算，获得角振动信号，并将角振动信号传输到输出模块；输出模块接收运算模块传输的角振动信号，并将接收的角振动信号传输到数据采集及测量仪器。通过接收线振动传感器传输的线振动信号，对线振动信号进行加法运算和数成运算，得到角振动信号，实现了对角振动的精确测量，并能够实时监测角振动的响应情况。

摘要： 本实用新型公开了一种基于多自由度装置及其高精度灯具振动模拟系统，所述系统包括：安装基座、多自由度运动机构和夹紧装置，安装基座的底部与振动工作平台连接，安装基座的顶部与多自由度运动机构中齿条通过螺栓固定连接，安装基座的内侧与多自由度运动机构中滑块相互配合，加速度传感器安装在多自由度运动机构的末端，夹紧装置与安装基座的地板通过螺栓固定连接，夹紧装置装夹直线电机末端圆柱面。本实用新型通过控制多自由度运动机构，实现坐标系统的X、Y、Z方向平动和转动，可以精确的模拟灯具总成装车后的安装角度，加速度传感器用于检测本实用新型的共振频率。本实用新型能够精确的模拟灯具装车后的安装位置及角度，保证本实用新型的可靠性。

摘要： 本发明提供了一种三自由度大振幅自由振动风洞试验装置，属于桥梁风洞试验装置技术领域。桥梁三自由度耦合大振幅自由振动风洞试验装置包括刚性试验模型、刚性圆杆、刚性吊臂、带有凹槽的圆弧块、轻质高强细绳、线性拉伸弹簧、定滑轮和轴承。本装置可有效解决传统三自由度振动试验装置中水平放置侧向弹簧下挠以及大振幅条件下竖向弹簧侧向倾斜，进而导致无法保证线性竖向刚度、线性扭转刚度和线性侧向刚度的问题；本装置简单，安装方便，易于调节初始攻角，在振动过行程中由于避免了弹簧下挠和倾斜，因此即使在大幅振动过程中仍然能够保证系统的线性刚度和非常稳定的振动频率，使得大振幅条件下桥梁三维非线性气动特性研究成为可能。

摘要： 本发明公开一种扭转和竖弯振动频率比可调的耦合自由振动风洞试验装置，属于桥梁风洞试验装置技术领域。该装置包括刚性试验模型、轻质刚性杆、轻质刚性圆轮毂、细绳、线性拉伸弹簧、碳纤维绳和轻质小轮毂。本发明通过方便地调换小轮毂直径、碳纤维绳直径和长度等措施调整振动系统的扭转刚度。本装置构造简单，安装方便，避免以往的繁琐工作，仅采用一种直径大轮毂即可实现多种扭转和竖弯振动频率比试验工况；既可以大幅节省更换大轮毂的更换时间，也可以方便实现以往方法难以实现比较高的扭转和竖弯振动频率比试验工况。

摘要： 本发明提供了一种三自由度大振幅自由振动风洞试验装置，属于桥梁风洞试验装置技术领域。桥梁三自由度耦合大振幅自由振动风洞试验装置包括刚性试验模型、刚性圆杆、刚性吊臂、带有凹槽的圆弧块、轻质高强细绳、线性拉伸弹簧、定滑轮和轴承。本装置可有效解决传统三自由度振动试验装置中水平放置侧向弹簧下挠以及大振幅条件下竖向弹簧侧向倾斜，进而导致无法保证线性竖向刚度、线性扭转刚度和线性侧向刚度的问题；本装置简单，安装方便，易于调节初始攻角，在振动过行程中由于避免了弹簧下挠和倾斜，因此即使在大幅振动过程中仍然能够保证系统的线性刚度和非常稳定的振动频率，使得大振幅条件下桥梁三维非线性气动特性研究成为可能。

摘要： 本发明涉及一种可用于振动筛的多自由度振动装置，包括支架、振动筛和振动器，在支架和振动筛之间分别设置有位于竖直方向上的竖直弹簧和位于水平方向上的水平弹簧，竖直弹簧的两端分别通过铰接方式与支架和振动筛连接，水平弹簧的两端分别通过铰接方式与支架和振动筛连接，使振动筛形成各个方向上的自由振动。本发明振动装置有垂直和水平的振动弹簧，可进行上下和左右两个方向的振动，且每个振动弹簧两端通过铰接分别与振动筛和支架连接，使得振动筛在各个方向上都能自由振动；本发明具有结构形式简单，使用安装方便，工作效率高的特点，能够在振动器的作用下，使筛分工作更加充分。

摘要： 本发明公开一种扭转和竖弯振动频率比可调的耦合自由振动风洞试验装置，属于桥梁风洞试验装置技术领域。该装置包括刚性试验模型、轻质刚性杆、轻质刚性圆轮毂、细绳、线性拉伸弹簧、碳纤维绳和轻质小轮毂。本发明通过方便地调换小轮毂直径、碳纤维绳直径和长度等措施调整振动系统的扭转刚度。本装置构造简单，安装方便，避免以往的繁琐工作，仅采用一种直径大轮毂即可实现多种扭转和竖弯振动频率比试验工况；既可以大幅节省更换大轮毂的更换时间，也可以方便实现以往方法难以实现比较高的扭转和竖弯振动频率比试验工况。

摘要： 本实用新型涉及一种可用于振动筛的多自由度振动装置，包括支架、振动筛和振动器，在支架和振动筛之间分别设置有位于竖直方向上的竖直弹簧和位于水平方向上的水平弹簧，竖直弹簧的两端分别通过铰接方式与支架和振动筛连接，水平弹簧的两端分别通过铰接方式与支架和振动筛连接，使振动筛形成各个方向上的自由振动。本实用新型振动装置有垂直和水平的振动弹簧，可进行上下和左右两个方向的振动，且每个振动弹簧两端通过铰接分别与振动筛和支架连接，使得振动筛在各个方向上都能自由振动；本实用新型具有结构形式简单，使用安装方便，工作效率高的特点，能够在振动器的作用下，使筛分工作更加充分。