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变厚度矩形板的固有频率公式王忠建,饶德军摘 要:研究了变厚度矩形薄板的自由振动特性,以获得更简便的方法计算变厚度矩形板的固有频率.首先构造了一种合适的振型函数,再利用Ritz法对不同边界条件下的变厚度矩形薄板的自由振动频率参数进行了计算.提出了计算单一方向变厚度矩形板固有频率参数的计算公式,简化了变厚度矩形板自振频率的计算,方便工程应用.分析了泊松比对薄板自由振动频率参数的影响,扩大了文中提出的变厚度矩形板自振频率参数计算公式的应用范围.关键词:矩形板;自由振动;固有频率;......
弯剪复合载荷作用下复合材料层合板屈曲的强度校核方法袁坚锋,尼早,陈保兴中国商飞上海飞机设计研究院摘 要:基于复合材料各向异性板的大挠度方程,采用Ritz法和最小势能原理推导出了正交各向异性复合材料层合板在面内弯曲载荷作用下临界屈曲弯矩的解析解;给出了面内弯剪复合载荷作用下复合材料层合板屈曲的强度校核方法,并将本文方法所得结果与用有限元法(FEM)所得结果进行了比较.结果表明,本文方法与有限元方法相吻合,并且形式简洁,便于工程应用.关键词:复合材料层合板;面内弯曲载荷;弯剪复合载荷;屈曲;有限元法;正交各向异性材料;......
硬涂层悬臂层合板固有特性的解析分析孙伟,刘小舟,王茁,朱明伟东北大学机械工程与自动化学院摘 要:基于Ritz理论,研究了解析求解硬涂层悬臂层合板固有特性的方法.用中性面的位移表征硬涂层悬臂层合板的应变能和动能,然后推导出硬涂层悬臂层合板自由振动的运动方程,并给出求解该复合结构固有频率,模态振型,模态损耗因子的方法.以涂覆NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的T300/QY89l1型层合板为对象进行了实例研究,分别采用本文方法和ANSYS软件求解该复合结构的固有特性,通过结果比对证明了本文方法的合理性.实践表明,将硬涂层视为复合结构一个特殊的层和采用量纲反变换,可有效获得具有工程意义的硬涂层层合板固有特性参数.关键词:硬涂层;悬臂层合板;复合结构;固有特性;解析分析;......
多层次修正的纤维增强复合薄壳振动响应分析李晖1,2,周正学1,2,吴腾飞1,2,韩清凯1,21. 东北大学机械工程与自动化学院2. 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室摘 要:采用多层次修正技术对纤维增强复合薄壳的振动响应进行了分析.首先,考虑了复合薄壳纤维方向的影响,并采用Ritz法求解获得了复合壳的振动响应.其次,利用多层次修正技术和测试获得的实验数据,对复合薄壳的几何参数和物理参数进行修正,进而获得了较为精准的理论模型.最后,以T300碳纤维/树脂基复合薄壳为例,搭建了激光旋转扫描测试系统,并获得了前6阶固有频率,模态振型和振动响应.修正后计算获得的共振响应数据与实验测试共振响应数据的误差在5. 2%~14. 3%之间,处于允许的范围内,进而验证了该分析方法的正确性.关键......
FDM薄板振动特性的理论与实验研究姜世杰,史银芳,SIYAJEU Yannick,闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院摘 要:熔融沉积成型(FDM)是一种能够直接打印出具有复杂几何形状零件的快速成型技术.然而,FDM在振动性能方面很难与传统加工方式相媲美,需要对其进行更为实际的振动特性分析,为此首次提出FDM 3D打印薄板的振动特性理论建模方法.以悬臂边界条件下FDM薄板为研究对象,基于经典层合板理论,采用双向梁函数组合法表示振型函数,并通过Ritz法求解获得了复合薄板的固有特性;搭建了FDM 3D打印薄板的固有特性测试实验台,以获得薄板的模态振型和固有频率;计算与实验结果验证了理论计算方法的正确性和可靠性.关键词:熔融沉积成型;振动特性;3D打印薄板;理论建模;测试系统;......
熔丝加工成型薄板的动力学特性及响应姜世杰,孙明宇,董天阔,陈丕峰东北大学机械工程与自动化学院摘 要:通过熔丝加工成型(fused filament fabrication,FFF)理论与实验相结合,研究了悬臂边界条件下FFF薄板的固有特性和振动响应.首先,针对FFF薄板的分层和正交各向异性等特点,基于正交多项式法对其进行理论建模.然后,通过Ritz法获取FFF薄板的固有特性,再利用频域振动方程解析研究薄板内任意一点的振动响应.最后,以聚乳酸(PLA) FFF薄板为例,实验研究了其固有特性和动态响应,以分析验证理论模型的正确性.结果表明:本文建立的FFF薄板理论模型,能够准确预测出薄板的固有特性和动态响应结果,理论模型可靠.关键词:熔丝加工成型;固有特性;振动响应;正交多项式法;实验研究;......
热环境下纤维增强树脂复合薄壁圆柱壳的强迫振动响应李晖1,2,吕海宇1,2,李则霖1,2,周娜1,闻邦椿11. 东北大学机械工程与自动化学院2. 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室摘 要:研究了热环境下纤维增强树脂复合薄壁圆柱壳强迫振动响应的理论求解方法.考虑了基础激励载荷的影响,并依托板壳理论,复弹性模量等方法,在确立了受热后材料与结构的本构关系,物理方程及能量方程基础上,建立了该类型纤维增强树脂复合薄壁圆柱壳在热环境下的理论模型.利用双向梁函数法表示振型函数,在引入比例阻尼的基础上,通过Ritz法和振型叠加法成功求解获得了频域振动响应.以TC300碳纤维/环氧树脂复合薄壁圆柱壳为研究对象,测试获得前3阶振动响应曲线.研究发现,相对于测试获得的前3阶共振响应结果,理论计算获得的共振响应误差......
基于物理中面的压电功能梯度板几何非线性弯曲分析李双蓓1,2,3,吴海1,崔凯11. 广西大学土木建筑工程学院2. 广西防灾减灾与工程安全重点实验室3. 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室摘 要:基于物理中面的概念,建立了压电功能梯度板(FGM)几何非线性静力弯曲的基本方程,利用Ritz法研究了材料性质,梯度指数等对FGM板考虑几何非线性时弯曲变形的影响,并通过不同的电压施加方式探讨了压电材料对FGM板变形控制的规律.与已有文献结果对比分析表明,本文建立的方程和采用的方法是可靠的;基于几何非线性方程求解功能梯度材料板的静力变形时,计算偏差随着物理中面与几何中面位置偏差的增大而增大,在利用压电材料对FGM板的变形进行控制时,宜采用物理中面.关键词:功能梯度板;压电材料;静力弯曲;物理......
阻尼层厚度对嵌入式共固化复合材料阻尼结构损耗因子的影响王绍清1,2,梁森2,乔艳梅3,刘炳国1,翟彦春1,21. 潍坊科技学院山东省高校设施园艺实验室2. 青岛理工大学机械工程学院3. 歌尔股份有限公司摘 要:用Ritz法研究了各应力分量的应变能,并计算了嵌入式共固化复合材料阻尼结构的损耗因子,得到了损耗因子随阻尼层厚度变化的规律.结果表明:当薄板总厚度不变,阻尼层厚度由2 mm增加到5.5 mm时,损耗因子随着阻尼层厚度的增大而增大,阻尼层较厚时,损耗因子对阻尼层厚度的变化不再敏感;当复合材料层厚度不变时,增加阻尼层的厚度可以使损耗因子增大,阻尼层厚度较厚时,阻尼层厚度的变化对损耗因子的影响较小;与复合材料层厚度不变时相比,薄板总厚度不变时,阻尼层较厚时对损耗因子的影响更小.关键词:复......
基于改进模拟退火算法的复合材料层合板频率优化孙士平1,2,张卫红11. 西北工业大学机电学院2. 南昌航空大学航空制造工程学院摘 要:针对复合材料层合板频率优化问题,结合可行规则法和直接搜索模拟退化算法,提出了一种自适应模拟退火(SA)改进算法.层合板优化目标是基频,频率带隙以及给定基频和带隙约束的层合板厚度.设计变量包括铺层角度和铺层数两种离散变量.改进算法的自适应新点产生模块采用依赖温度的动态调整搜索半径,改善了直接搜索模拟退化(DSA)算法易陷入局部极值的缺陷,而可行规则法的引入提高了SA算法求解约束问题的效率和简易性.采用Ritz法进行频率响应分析以考虑弯扭耦合影响.不同铺层数,角度增量和长宽比时的层合板3类算例结果显示:改进算法能有效求解层合板频率优化,可获得更多或更好的铺层顺序全局优化解......