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轴向运动粘弹性梁的横向振动分析

轴向运动梁是一种重要的工程元件,在动力传送带、磁带、纸带、纺织纤维、带锯、空中缆车索道、高楼升降机缆绳、单索架空索道等多种工程系统中都有着广泛的应用,因而轴向运动连续体横向振动及其控制的研究有着重要的实际应用价值。同时,轴向运动连续体作为典型陀螺连续系统,由于陀螺项的存在,对其振动的分析也有着重要的理论意义。轴向运动梁控制方程中的非线性项是由梁的大变形引起,梁的弯曲变形引起轴向应力的变化,这种非线性项即所谓几何非线性。Wickert提出准静态假设,认为因梁弯曲变形而引起的应力变化,沿梁的轴向近似均匀分布,应力取梁应力的一个平均值,得到了轴向运动梁非线性振动的积分-偏微分方程。在本文中,我们分析梁上微单元的受力情况,利用牛顿第二定律得到梁非线性振动的偏微分方程,在这种非线性模型,梁的轴向应力在梁的整个轴是不再是一个静态值,而是与轴向坐标有关的一个变量。在本文的轴向运动梁振动的分析中,我们还要考虑梁材料的粘弹性。这种粘弹性阻尼的存在  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

《动力学与控制学报》2016年06期
动力学与控制学报

轴向运动功能梯度粘弹性梁横向振动的稳定性分析

引言轴向运动梁是一种重要的工程构件,在动力传送带、磁带、纺织纤维、带锯、空中缆车索道、升降机缆绳等工程系统中应用广泛.轴向运动梁的横向振动会带来某些影响,比如带锯的横向振动会影响到切割质量,其稳定性值得关注.关于轴向运动梁的动力学与控制问题已经得到了广泛的研究[1-8].比如,z等[1]基于多尺度法研究了轴向变速运动梁的振动及稳定性.罗炳华等[5]建立了轴向运动梁受移动载荷作用的有限元模型,并提出了描述运动梁节点约束状态的节点生死方法.Yang和Zhang[8]考虑纵横向耦合情况下轴向运动梁的非线性振动,应用多尺度法得到了系统在内外共振时的稳态响应.随着科技的进步,工程结构中很多关键部件要求材料性能具有可设计性,以适应其特殊的工作和受载环境.功能梯度材料[9-16]就是其中之一,它通常由两种不同性能的材料组成,且组织成分和显微结构均呈连续性变化,这有利于集两种材料的优良特性于一体.这方面,Yang等[9]基于二维弹性理论研究了...  (本文共9页) 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

轴向运动粘弹性夹层梁的横向振动分析

在工程中,轴向运动体系有着非常普遍的应用,它广泛存在于航空航天、电子、土木、军事、机械等相关行业中。磁带、空中缆车索道、能量传输带、锯片、输流管道、高楼升降机缆绳等各种工程系统元件,都是轴向运动体系的典型例子。这些设备的大幅横向振动可能会影响工作质量,也可能改善工作条件。因此,研究轴向运动体系的振动特性及其控制对工程的设计和改善有着重要的意义。目前对轴向运动梁的研究比较常见,而对轴向运动夹层梁的研究还不多见。事实上,夹层结构由于优良的综合性能已经越来越多地应用于工程结构中。所以正确的计算分析轴向运动夹层结构的力学性能,对设计夹层结构也是十分必要的。所以本文针对轴向运动夹层梁的横向振动开展了如下研究:(1)通过材料本构关系及变形几何关系,结合轴向运动夹层梁微元段的受力情况,基于达朗伯原理建立了四阶偏微分线性横向振动方程。建模中采用了欧拉-伯努利梁理论,没有考虑剪切变形及转动惯量的影响。(2)讨论了轴向运动粘弹性夹层梁在两边简支边界...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

《动力学与控制学报》2013年04期
动力学与控制学报

轴向运动粘弹性夹层梁的横向振动

引言粘弹性夹层材料广泛应用于列车车厢、汽车和航天器展开附件、风力机叶片、飞机蒙皮、高速飞行导弹、潜艇等的减振降噪.Mote[1-3]和Chen[4-5]等人的研究表明,物质的轴向运动将诱发产生横向振动,振动强度与运动速度、初始轴力等密切相关,并且运动速度达到或超过某临界值时,将导致运动失稳,因此对轴向运动粘弹性夹层梁的研究具有非常大的工程应用价值.轴向运动的材料的稳定性问题受到众多学者的关注.Mote[1-3]引领了最早的关于轴向运动的研究,Chen和Yang[4]利用多重尺度法研究了轴向运动粘弹性梁的稳定性,Yang和Chen[5]利用多重尺度法研究了两种非线性情况下轴向运动粘弹性梁的强迫振动,Ames[6]研究了平面周期激励下移动螺纹线的运动,他指出此运动是非线性的,而且由于临界速度的影响,运动会出现大的跳跃,Thurman和Mote[7]利用摄动法研究了线性和非线性基本周期的偏差和速度之间关系,Tabarrok[8]研究的...  (本文共6页) 阅读全文>>

《应用数学和力学》2006年01期
应用数学和力学

微分本构粘弹性轴向运动弦线横向振动分析的差分法

引言工程中的许多运动系统如汽车的蛇型传动带、线切割机床的放电镍丝、磁带和运动纺织纤维等,忽略抗弯刚度,都可以模型化为轴向运动弦线·轴向运动弦线的横向振动是工程中一个常见的问题,这方面的研究已有100多年的历史[1]·早期的研究集中在线性模型和弹性模型·近年来,研究的注意力转向更复杂的非线性系统如多条弦线的复杂系统和粘弹性弦线的振动问题等[2]·由于问题的数学模型归结为非线性微分方程或微分/积分方程,一般没有解析的结果·近似解析方法如摄动方法等目前广泛用于弦线系统的研究,但这种研究有公式繁杂和近似精度低的缺点,难以用于工程计算·数值方法有较好的实用性和较高的精度,许多有效的方法已使用在弦线振动的分析中·如Galerkin方法、半离散的有限差分法和有限元法等[2~5]·许多技巧如Laplace变换和行波函数等的应用改进了算法的效率和精度[6~8]·粘弹性弦线的本构关系有多种形式,如微分本构的Standard模型和Kelvin模型,积...  (本文共7页) 阅读全文>>

《沈阳航空工业学院学报》2009年03期
沈阳航空工业学院学报

轴向运动粘弹性板横向振动分析的有限差分方法

对于轴向运动板,早在1982年,Ulsoy[1]把大型带锯齿的叶片简化为轴向运动板来研究,分析了板的耦合横向振动和扭转振动。1997年,Lin[5]研究了轴向运动弹性板的振动和稳定特性。2007年,周银峰、王忠民[3]研究了轴向运动粘弹性板的横向振动特性。本文采用有限差分法,分析了四边简支边界条件下轴向运动粘弹性薄板的横向振动特性,通过数值计算,得到了该边界条件下轴向运动粘弹性板的运动速度和横向振动的无量纲复频率之间的关系,另外讨论了四边简支粘弹性板的固有频率关于粘弹性系数的变化,重点分析了矩形薄板的粘弹性系数、轴向无量纲运动速度对其横向振动特性的影响。差分法[2,4]主要是将振动微分方程变换成一组有限个线性代数方程式,其未知数的个数等于方程式的数目。随着电子计算机的应用,在求解线性代数方程组时,通常均有现成的程序可循,故使用差分法,更有实用意义。1数学模型如图1所示的粘弹性矩形薄板,板厚为h,材料密度为,ρ初始弹性模量为E,抗...  (本文共5页) 阅读全文>>