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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>>

《机电技术》2017年04期
机电技术

轴向运动体系横向振动控制的研究进展

非线性动力学的研究始于法国著名数学家H.Poincare,在研究中,他提出了动力系统全局定性的概念,开创了非解析时代,奠定了非线性动力学研究的理论基础[1]。轴向运动体系的动力学和稳定性的研究是随着非线性动力学的发展而逐渐发展起来的,它也是自然界和工程技术中十分常见的运动体系,广泛应用于军事、航空航天、土木、机械等工程领域中。如动力传送带、电梯缆绳、硬式空中加油管、航天器展开的附件、机器人伸展的手臂等,在适当的假设条件下,都可以模型化为轴向运动的弦线、梁和板等。对轴向运动体系振动问题的研究,国内外诸多学者已经取得了很多的成绩,研究方向目前主要集中在弦线、梁和板这3种典型的物理模型上。1轴向运动弦线1.1研究背景对轴向运动弦线的研究,最早可以追溯到Skutch于1897年提出由分开两孔所支持的轴向运动弦线上,或者是更早的Aiken于1878年的实验观测和分析。之后,许多学者采用不同方法和模型对轴向运动弦线做了大量的研究工作,并取得...  (本文共4页) 阅读全文>>

《工程力学》2013年04期
工程力学

轴向运动超薄梁的非局部动力学分析

轴向运动系统在工程中非常常见,比如磁带、带锯、缆索、生产过程中的纸张、纤维等,这些设备中有很多可以简化为两端受初始张力的轴向运动梁。考虑到轴向运动速度以及张力的影响,此类系统往往会发生振动现象,而其中又以横向振动为主,纵向振动及扭转振动等相比可忽略不计。对于轴向运动宏观梁的动力学问题,目前已有很多研究[1―4]。这些研究对于指导宏观尺度下的轴向运动类梁结构有一定的工程意义,但是却无法直接移植到小尺度的物体中,这其中一个重要的原因就是尺寸效应问题。很多研究表明,小尺度下物体的力学性能与宏观尺度下有着很大的不同,甚至完全相反,因此这也给宏观经典力学在处理小尺度结构时带来了一定的困难。例如,经典弹性理论给出的微裂纹尖端应力是奇异的,这在物理意义上难以解释,同时与实验现象和原子模拟结果也背道而驰[5]。既然宏观尺度下的经典弹性理论在处理小尺度问题时,显得无能为力,在这种情况下,各种新理论体系也就应运而生了,比如本文将要应用到的非局部理论...  (本文共6页) 阅读全文>>

《振动与冲击》2013年13期
振动与冲击

轴向运动导电薄板的磁弹性振动

面内轴向运动结构在现代工程领域和日常生活中较为常见,例如运行中的传输带、轧制板带和磁悬浮运输装备等,而对其在复杂条件下运动机理的描述也是人们关注的研究课题,具有理论和实际意义。目前,国内外学者在轴向运动梁、传输带等轴向运动结构振动问题的理论研究中取得了一些研究成果,但对于轴向运动板壳结构处于电磁场复杂环境条件下的耦合振动问题,尚未见到相关文献报道。Pellicano[1]针对外激励载荷作用下轴向运动系统的复杂动态响应问题进行了研究,给出了较为细致的理论和试验结果;陈树辉等[2]应用多元L-P法研究了轴向运动梁的内共振问题;陈立群等[3-4]研究了变速轴向运动粘弹性梁的参数振动问题,分析了粘弹性阻尼、速度和张力对稳定性区域的影响;Banichuk等[5]和Lin[6]研究了不同边界条件下轴向运动薄板的横向振动,并对稳定性进行了分析;Joohong等[7]讨论了轴向运动速度和面内拉力对薄板动力特性的影响效应。另一方面,针对电磁场环境...  (本文共5页) 阅读全文>>

《上海大学学报(自然科学版)》2012年01期
上海大学学报(自然科学版)

超临界平面耦合轴向运动梁的静平衡分岔

动力传送带、空中缆车索道、高楼升降机缆绳等工程元件,均可模型化为轴向运动梁,其物理模型如图1所示.作为典型的陀螺连续系统,由于陀螺项的存在,使得针对轴向运动梁振动的分析广受关注[1-5].考虑几何非线性,轴向运动梁的振动通常遵循横向与径向(轴向)相耦合的平面运动规律.Thurman等[6]首先提出了轴向运动梁平面耦合运动的控制方程.Tabarrok等[7]推导出了另外一种耦合平面的控制方程,而且基于静态梁的特征函数对控制方程进行了离散.Riedel等[8]在Galerkin截断的基础上,运用多尺度方法研究了轴向运动梁横向与径向耦合的非线性受迫振动.沈建和等[4]通过增量谐波平衡法研究了横向与径向耦合的平面受迫振动响应.这些针对平面耦合控制方程的研究工作都具有一个共同特点,即通过某种途径将耦合方程简化,仅保留少量低阶非线性项.而文献[2,9]则直接利用数值方法研究了未加简化的亚临界轴向运动梁的平面耦合运动.图1轴向运动梁模型Fig...  (本文共4页) 阅读全文>>