梯形载荷作用下功能梯度简支梁弯曲的解析解

基于应力函数法,对梯形分布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲问题的解析解进行了研究。首先引入了一个应力函数,根据平面应力问题的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了应力函数及各向应力的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了各向应变与位移的显式解析表达式。在算例中,分别采用文中方法和经典理论对均质各向同性梁进行求解,验证了文中方法的正确性;并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数 n 对应力和位移分布的影响。     

冰载荷冲击下的船舶推进轴系瞬态扭转振动响应分析

传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用 Newmark 法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。 Newmark 法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。     

水管路系统低噪声配置研究

管路系统的水力功能和振动噪声性能相互影响皆为设计目标。舰船领域中冷却水管路系统长期开启,管路系统振动及船外辐射噪声受到关注。为实现船外辐射噪声的控制,有必要建立水力和声学的协调设计技术。文章以低噪声配置原则为管路系统设计指导,基于复杂水力管网计算方法进行管系合理配置,基于管系等效水梁及管系—船体声固耦合整体建模方法进行振动及船外辐射噪声计算评估,形成了水力与声学协调的管路系统低噪声配置技术流程。以典型冷却水管路系统为对象,初步测试验证了配置原则和计算方法。     

基于MIMO法的行星齿轮减速器的模态试验

针对行星齿轮减速器,采用MIMO方法进行模态试验,将方案一(弹性绳悬挂)和方案二(弹性绳和充气轮胎混合支撑)两种形式下高频信号和低频信号得到的六组试验数据用LMS模态分析软件进行处理,得到七阶模态频率及其振型,及各阶模态的模态质量、模态刚度和模态阻尼等信息。最后分别对两种方案进行模态可信度和有效性分析,分析结果表明,两种方案在模态参数估计上都能取得相对合理的结果,方案二在获取低频模态信息方面效果较好,而方案一在获取高频模态信息方面效果较好,具体应用时应根据所关心的频段和模态参数选取不同方案的数据进行参考。     

规则迎浪中船舶参数横摇的三维时域预报方法研究

参数横摇是船舶因复原特性改变而引起的典型非线性现象。文章采用三维时域方法预报规则迎浪中船舶的参数横摇运动。该方法引入匹配面将流域分为内域和外域,内域中采用Rankine源来满足物面条件和线性自由面条件,而外域中应用时域格林函数来满足线性自由面条件和远场辐射条件。数值方法中,Froude-Krylov力和恢复力是通过对船舶瞬时湿表面积积分获得,同时考虑了横摇、垂荡和纵摇三自由度之间的耦合作用,以及非线性横摇阻尼的影响。数值结果与试验结果吻合很好,说明该方法可以有效地预报参数横摇。     

上凸型内孤立波场中顶张力立管极值响应分析

为研究上凸型内孤立波作用下立管的响应问题,建立了顶张力立管在上凸型内孤立波场中的运动方程,流体作用力通过Morison方程求解,上凸型内孤立波引起的速度和加速度用两层流体KdV方程计算;采用有限元法离散控制方程,并用Newmark-β法在时域内求解。通过数值模拟探索上凸型内孤立波作用下顶张力立管的位移、弯矩、应力、顶底端转角等极值响应规律,并分析内孤立波幅值、上下两层流体密度差、顶部张力及壁厚对立管响应的影响。研究结果表明,上凸型内孤立波会引起顶张力立管的位移、弯矩、应力及顶底端转角显著增大;由于上凸型内孤立波引起的海水剪切作用剧烈,导致上下两层流体中立管位移反向。     

悬索桥索鞍位置的分离计算法

关于索鞍位置计算,已有的计算方法较为繁琐或仅适用于单圆曲线索鞍,针对这种情况,将单圆曲线索鞍位置计算的分离计算法推广到复合圆曲线索鞍位置的计算中,从力学关系和几何关系出发推导得到了复合圆曲线索鞍位置计算的解析公式和由解析公式求解的牛顿-拉斐森迭代算法。改进约束条件,给出合理的迭代初值计算公式,确保了索鞍位置迭代计算快速收敛于真实解。归纳提出了理论顶点的顺延悬链线交点定义法和切线交点定义法的概念,探讨了两种定义法所得的索鞍位置计算公式或计算结果之间的必然联系。算例表明:该精确方法正确可行,近似方法也具有较高的精度,可供悬索桥施工、设计人员参考。     

汽油机燃油动态特性的标定

在空燃比传输延迟时间和UEGO传感器(宽域氧传感器)响应时间常数确定以后,利用燃油扰动法打破油膜平衡状态,用UEGO传感器记录汽油机混合气空燃比的变化过程,采用最小二乘法对空燃比测量值进行处理,从而得到燃油动态特性参数值。介绍了标定过程及数据处理方法,并对标定结果进行了验证。     

基于有限元技术的汽车支架拓扑优化设计研究

用变密度法建立了结构拓扑优化数学模型,阐述了利用有限元法进行结构拓扑优化的过程。以汽车上某支架为例,在有限元软件Hypermesh中进行拓扑优化设计,并对优化结构进行了台架试验。试验结果表明,结构拓扑优化结果与载荷大小无关;基于有限拓扑优化方法得到的结构优化方案是合理的受力承载结构。     

桥梁有限元软件中实现荷载效应分项的方法

为完成新公路桥规的各项检算,需在计算软件中把荷载效应进行分项,把恒载分为自重、预应力的一次力(主效应)和二次力(次效应)、收缩徐变效应。完成此项工作需要解决2个关键问题,其一是拆除临时单元或约束要按照内力分项分批完成;其二是为了能准确计算预应力的主效应,需计算出预应力的永存有效应力。通过算例说明上述问题的解决方法。