复合材料层合结构悬臂梁振动特性试验

以复合材料层合结构悬臂梁为研究对象，推导层合结构悬臂梁振动特性公式，计算层合梁的低阶固有频率。采用电测和光测两种试验方法，对复合材料层合结构悬臂梁的振动特性开展研究，并分析不同测试方法、传感器类型、测点数量、激励方式等对测试结果的影响。将理论与试验相结合，得到一种可应用于复合材料层合结构悬臂梁振动测试的试验方法。综合比较电测法与光测法中所有悬臂梁振动测试的试验方法，研究结果表明采用光纤式激光测振仪为优选。光纤式测振仪光学头与被测试件的垂直距离为0.5 m，采用锤击瞬态激励方式的采样时间为5 s，由该方法测量取得的悬臂梁振动试验数据误差最小。     

某钻探船总体振动固有特性研究

为避免船舶共振情况的发生,采用三维有限元法对某钻探船进行了总体振动频率计算分析.借助PAT-RAN/NASTRAN软件建立整船三维有限元模型,结合船舶设计初期的重量重心分布直接分析计算.研究了钻探船全船固有频率与固有振型,将全船固有频率与船上振动激励源的激振频率进行对比分析,得到船体总振动固有频率储备系数.经计算,该船的总振动固有频率与激励源的激振频率错开范围均满足中国船级社(CCS)的衡准要求,船上激励源均不会引起船体共振问题;并根据固有频率与质量关系,验证了附连水质量对船体固有频率的影响,为振动预报提供了参考.     

基于MR阻尼器的单自由度系统减振特性分析

在不同频率和振幅的正弦激励下,研究了基于磁流变阻尼器的单自由度弹簧阻尼系统的振动特性,分析了磁流变阻尼器的减振控制效果.主要通过建立磁流变阻尼器的振动实验模型,并在不同激励工况下测试了系统的振动特性.研究结果表明:系统在低频区30Hz内随着激励振幅和频率的提高减振效果越好,且激励频率对减振效果的影响更明显.当激励频率与系统一阶固有频率接近时,系统也具有良好的减振效果.     

不同温度下含裂纹压气机叶片的模态特征和振动特性分析

本文选取含裂纹悬臂梁模拟含裂纹压气机叶片,基于无质量扭转弹簧和呼吸式裂纹刚度模型,得到一种不同环境温度下含裂纹压气机叶片的模态特征和振动特性的分析方法。通过弹性模量引入温度模块,利用无质量扭转弹簧连续条件得到关于含裂纹梁的特征方程,分析环境温度和裂纹深度对含裂纹梁固有频率的影响;利用悬臂梁的强迫弯曲振动方程,引入呼吸式裂纹刚度模型,改变激振力频率,分析环境温度及激振频率对含裂纹梁振动位移响应的影响。结果表明,环境温度越高,含裂纹梁的固有频率越小,梁的振动位移响应越大。同时,激振频率的选取也具有一定影响。     

海流作用下悬浮隧道缆索的运动响应

考虑参数激励频率,利用涡激振动方程,应用伽辽金和龙格库塔数值积分法,计算出不同流速下参数激励对缆索1阶振动的影响;进一步计算隧道—缆索耦合作用下缆索的振动响应。计算结果表明参数激励为缆索固有频率2倍时,缆索响应最大;隧道对缆索振动有明显的抑制作用。     

空间不均匀流场诱发螺旋桨振动的实验研究

[目的]为获得空间不均匀流场诱发的螺旋桨振动随其固有频率的变化关系,进行实验研究。[方法]实验获得两种几何外形相同而材料不同的七叶大侧斜螺旋桨在不同工况下的动应变。实验中的空间非均匀流场由螺旋桨上游400 mm处布置的4阶或6阶尾流窗产生。在尾流窗下游100 mm处布置激光多普勒测试系统,测得流场的轴向速度分布。利用贴在桨叶不同位置的应变片测试系统测得桨叶振动应变。[结果]获得了桨叶振动随螺旋桨转速与尾流窗变化的规律,在均匀来流条件、4阶和6阶不均匀来流条件下,动应变频谱的最大峰值分别出现在轴频、4倍轴频和6倍轴频处。明确了非均匀流场激励下桨叶固有模态对其振动响应的影响,当6倍轴频激励力的频率与塑料桨的固有频率一致时发生共振,桨叶振动的幅度最大。[结论]本研究表明设计人员设计螺旋桨时,除关注其水动力性能外,应考虑其固有频率的影响。     

潜艇推进轴系纵向振动模型与解析研究

[目的]为了解决潜艇推进轴系纵向振动问题,[方法]将复杂的潜艇推进轴系简化为均匀阶梯轴系连续模型,采用波分析(WPA)法对各均匀轴段的纵向振动传递关系进行推导。结合实际推进轴系边界条件,给出推进轴系纵向振动在螺旋桨激励下的稳态响应。进一步对推进轴系纵向振动的第1阶固有频率的无量纲公式进行推导,并分析结构参数对固有频率的影响。[结果]将理论计算值与有限元软件仿真结果及实验测试值进行对比,证明了均匀阶梯轴系连续模型的可靠性,可应用于推进轴系纵向振动研究分析。得到的第1阶无量纲公式为后续对潜艇推进轴系纵向振动的分析打下基础。[结论]研究成果具有一定的工程应用价值。     

基于水弹性力学的SWATH船结构振动与噪声分析

文章以三维水弹性力学理论为基础,提出了综合考虑波浪与设备机械激励下的船体结构振动分析方法,并对小水线面双体船的船体振动响应特性进行了分析,预报了该船体的固有频率特性,及在试验工况与航行时受发电机激励下的局部结构振动响应,并与实船测量结果进行了对比。结果表明,该方法对于船体总振动、及船体受机械激励作用下的强迫振动分析预报是有效的,可应用于工程设计。同时,利用水弹性方法对SWATH船在波浪中的辐射噪声与近场噪声进行了预报,数值预报结果与试验进行了对比,表明该方法在噪声分析中也是可行的。     

基于欧拉梁的管路吸振器振动特性研究

针对用吸振器控制管路系统振动线谱传递的问题,本文用欧拉梁振动理论建立横向激励下管路—吸振器的连续体振动模型,用有限元方法验证模型的准确性,研究激励及吸振器安装位置、控制对象和支撑刚度等对控制效果的影响规律。研究表明,激励及吸振器安装位置对吸振器抑振效果影响很大,以管路系统模态频率或激励频率为控制对象时存在较大差异,管路的支撑刚度只在一定范围内对系统一阶固有频率有重要影响。     

舱内液体附加质量对船体振动影响的模型实验研究

基于船体结构模型实验研究了舱内液体附加质量对船体总体振动低阶固有频率的影响.实验以钢质船模为研究对象,采用306DF结构模态分析系统进行实验研究,得到了几种不同装载量下的总体振动低阶固有频率.根据奇点分布法编程计算得到不同舱内水位高度下的附加质量,在进行结构有限元计算的时候考虑了附加质量的影响.将模态实验值与结构有限元计算结果进行了分析比较.     

船舶上层建筑整体纵向固有频率算法研究

将上层建筑视为弹性固定在主船体上的阶梯形变断面高腹梁，采用力学方法推导出了上层建筑整体纵向振动固有频率公式，推导中，仍将上层建筑整体纵向固有频率视为由下述两部分串联合成：上层建筑根部刚性固定在主船体上的剪弯振动固有频率fs;上层建筑根部弹性固定在主船体上的刚体转动固有频率fr.本文重点研究了上层建筑刚体转动固有频率算法。经实船振动测试，证明本文提出的算法是可行的。     

含裂纹梁自由振动分析

研究了含常开裂纹矩形截面梁的自由振动问题.通过一计及裂纹对梁局部柔度影响的无质量扭簧模拟裂纹所在截面,建立起与含裂纹梁等效的力学模型;基于完整梁自由振动方程的基本解,推导出含裂纹梁的传递矩阵;以简支梁和悬臂梁为例,结合具体的边界条件,导出它们相应的频率方程.基于泰勒展开,给出了求解该频率方程的一种迭代算法.该文的方法能够简便地计算含裂纹梁的固有频率.     

基于动刚度法的水面船舶桨-轴-船体耦合系统

为分析在低频段内船体两侧螺旋桨激励相位差对船体振动的影响,基于动刚度法建立水面船舶桨-轴-船体耦合系统的横向振动3梁耦合模型。将动刚度法的计算结果与有限元法进行对比,表明动刚度法具有良好的精度。分析桨-轴-船体耦合系统的垂向固有振动特性。在低频段内该系统主要表现为船体梁的振动,推进轴系对船体梁的固有特性影响较小。对左右双桨分别施加不同相位差的单位垂向简谐力,计算由各轴承位置输入至船体梁的功率流。结果表明,双桨激励相位差的增大会使输入至船体梁的功率流变小。因此,在对桨-轴-船体耦合系统的横向振动控制方面,应重点关注双桨激励相位差较大时的工况。     

Analytical and experimental study of free vibration of beams carrying multiple masses and springs

The structures in engineering can be simplified intoelastic beams with concentrated masses and elastic spring supports.Studying the law of vibration of the beams can be a help in guidingits design and avoiding resonance. Based on the Laplace transformmethod, the mode shape functions and the frequency equations ofthe beams in the typical boundary conditions are derived. Acantilever beam with a lumped mass and a spring is selected toobtain its natural frequencies and mode shape functions. Anexperiment was conducted in order to get the modal parameters ofthe beam based on the NExT-ERA method. By comparing theanalytical and experimental results, the effects of the locations ofthe mass and spring on the modal parameter are discussed. Thevariation of the natural frequencies was obtained with the changingstiffness coefficient and mass coefficient, respectively. The findingsprovide a reference for the vibration analysis methods and thelumped parameters layout design of elastic beams used inengineering.     

考虑剪切变形的自由阻尼悬臂梁瞬态响应近似解析解

考虑了阻尼层的剪切变形,利用Hamilton原理推导出了自由阻尼悬臂梁的控制方程,计算了自由振动的频率;然后根据模态叠加的方法构造悬臂梁的挠度函数,再利用虚功原理推导出集中力突然撤去的情况下的自由阻尼悬臂梁瞬态响应近似解析解,并和不考虑阻尼层剪切变形的计算结果进行了比较。分析发现,计算自由阻尼悬臂梁的瞬态响应时要考虑阻尼层的剪切变形。     

一种结构变频率特性主动控制方法

本文基于神经网络控制算法,研究了结构变频率特性主动控制方法,构建了控制系统整体框架,推导了整个控制系统的算法。同时,搭建了悬臂壳结构变频率特性主动控制实验台,利用附加在悬臂壳结构上的激振器,进行壳体表面多个位置的振动控制即结构变频率特性主动控制,从而完成与目标预设频谱的逼近,实验证明了该方法的可行性。     

Free transverse vibration analysis of an underwater launcher based on fluid-structure interaction

A pneumatic launcher is theoretically investigated to study its natural transverse vibration in water. Considering the mass effect of the sealing cover, the launcher is simplified as a uniform cantilever beam with a top point mass. By introducing the boundary and continuity conditions into the motion equation, the natural frequency equation and the mode shape function are derived. An iterative calculation method for added mass is also presented using the velocity potential function to account for the mass effect of the fluid on the launcher. The first 2 order natural frequencies and mode shapes are discussed in external flow fields and both external and internal flow fields. The results show good agreement with both natural frequencies and mode shapes between the theoretical analysis and the FEM studies. Also, the added mass is found to decrease with the increase of the mode shape orders of the launcher. And because of the larger added mass in both the external and internal flow fields than that in only the external flow field, the corresponding natural frequencies of the former are relatively smaller.     

基于单向求解、双向流固耦合的悬臂平板绕流涡激振动特性对比研究

本文采用双向流固耦合研究一端固定的二维平板(展向无限长)涡激振动特性,通过流场和结构之间力和位移的相互传递来实现双向耦合。同时,对不同雷诺数下的平板绕流涡激振动进行了计算,并与单向求解算法进行了对比。计算结果表明,当涡脱落频率接近结构固有频率时,将出现频率锁定现象,同时结构将产生极大的位移响应。在锁定雷诺数区域中,双向流固耦合结构位移响应明显小于单向求解算法,而在其他非锁定区间,两种算法差别较小。     

大型舰船总振动固有频率近似计算研究

基于我国舰船的设计规律,提出了一种精确计算大型舰船总振动固有频率所需初始数据的虚拟设计方法。以某舰船为原型,设计出177～200 m船长范围内系列虚拟船型主尺度及船体等值梁数据。计算出系列舰船虚拟船型船体的总振动固有频率值,扩展了船体总振动固有频率近似公式中统计系数的统计样本范围,利用扩展的统计样本数据提出了适合估算大型舰船船体总振动固有频率的经验公式。