检索结果-内蒙古大学图书馆

湖南交通科技 2021年第4期47卷 163-169页

作者：李志勇罗征王银辉李应根宁波市交通规划设计研究院有限公司浙江宁波315000 浙大宁波理工学院土木工程建筑学院浙江宁波315000

为实现驳船撞击桥墩后对撞击力的快速估算,开展基于质量-弹簧模型的RC柱低速冲击试验,探究不同撞击速度、弹簧刚度及被撞结构截面形式对驳船撞击力及初始碰撞刚度的影响规律,将试验结果与现有规范中驳船撞击力计算公式进行对比和讨论,... 详细信息

为实现驳船撞击桥墩后对撞击力的快速估算,开展基于质量-弹簧模型的RC柱低速冲击试验,探究不同撞击速度、弹簧刚度及被撞结构截面形式对驳船撞击力及初始碰撞刚度的影响规律,将试验结果与现有规范中驳船撞击力计算公式进行对比和讨论,最后在算例中运用基于质量-弹簧模型方法与非线性接触有限元方法进行比较。结果表明:质量-弹簧模型冲击试验中,撞击力峰值随着弹簧刚度、碰撞速度和碰撞接触面积的增大而增大,但圆形柱直径的增大对撞击力峰值影响不大;现有驳船撞击力公式中,CVIA公式撞击力-撞深(P-a)曲线的初始刚度取值合理,撞击力计算结果与试验结果符合较好;基于质量-弹簧模型,将CVIA公式P-a曲线赋予的弹簧本构,能够快速确定驳船撞击力,有效提高求解效率。

关键词：驳船撞击力质量-弹簧模型 P-a曲线冲击试验

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含间隙铰连杆系统的二自由度质量-弹簧模型周期解的存在性

含间隙铰连杆系统的二自由度质量-弹簧模型周期解的存在性

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第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：高婷李静郭子玉朱绍涛北京工业大学理学部交叉科学研究院北京工业大学信息学部

含间隙铰连杆结构广泛应用于空间可展开桁架,如太阳能电池板、卫星天线、空间站等。由于间隙等非光滑因素的存在,使得可展开桁架在展开过程中不可避免地产生运动副之间的接触和分离,对整个结构的动力学特性产生影响,甚至出现空间结构失... 详细信息

含间隙铰连杆结构广泛应用于空间可展开桁架,如太阳能电池板、卫星天线、空间站等。由于间隙等非光滑因素的存在,使得可展开桁架在展开过程中不可避免地产生运动副之间的接触和分离,对整个结构的动力学特性产生影响,甚至出现空间结构失稳、指向精度下降等问题。因此,探究与其密切相关的高维分段光滑系统非线性动力学特性对于提高大型空间可展结构控制精度、运行安全等具有重要指导意义。由于系统动力学行为的复杂性,对于高维分段光滑系统周期解存在性的研究,特别是在理论与方法上还有待进一步提高和完善。本文主要研究一边固支的含间隙铰连杆系统在轴向外部谐波激励下周期解的存在性。根据铰链间隙引起的非线性结构特性,针对简化的二自由度含间隙质量-弹簧系统,通过引入适当的坐标变换,基于一阶平均理论获得该系统周期解存在的判别函数,通过Brouwer度理论获得其周期解存在的参数条件,并分析间隙等非光滑关键参数对该系统动力学行为的影响。研究结果为含间隙铰连杆系统的设计具有一定的指导意义。

关键词：含间隙铰连杆结构质量-弹簧模型分段光滑系统周期解的存在性平均理论

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圆弧形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力响应研究

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振动与冲击 2024年第5期43卷 214-222,238页

作者：余阳付涛昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆... 详细信息

为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆弧形夹芯板的运动方程解析求解。在理论模型有效性验证方面,低速冲击下蜂窝夹芯板中心最大横向位移的理论模型计算结果与ABAQUS有限元仿真结果的最大相对误差为4.9%,同时求得理论模型与已发表文献计算出的接触力最大相对误差为8%,验证了理论模型的有效性。通过理论模型研究了蜂窝胞元参数变化对蜂窝夹芯板动力响应的影响,研究结果表明:随着球形冲击器的冲击速度递增,圆弧形蜂窝夹芯板中心最大横向位移也呈现出递增的规律;圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元半径或角度的增大而减小,当蜂窝胞元半径从5 mm增加至7 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少40.28%;当蜂窝胞元角度从30°增加至60°时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少83.64%;蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元壁厚的增大而增大,当蜂窝胞元壁厚从1 mm增加至3 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性提升59.51%。通过减小胞元角度和半径,增加胞元壁厚可以提升圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性。

关键词：低速冲击蜂窝夹芯板一阶剪切变形理论质量-弹簧模型 ABAQUS有限元仿真

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质量-弹簧模型在储液容器抗震分析中的应用

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原子能科学技术 2013年第6期47卷 947-951页

作者：刘嘉一白欣然李晓轩中国核电工程有限公司北京100840 中国原子能科学研究院北京102413

核电厂有很多储液容器,对这些储液容器进行抗震分析时,液体的晃动可明显改变容器的质心和转动惯量等一些力学参数,因此,液体晃动对设备造成的载荷是不可忽略的。质量-弹簧模型是Housner理论和ASCE-4—98规范中对储液容器在地震作用下承... 详细信息

核电厂有很多储液容器,对这些储液容器进行抗震分析时,液体的晃动可明显改变容器的质心和转动惯量等一些力学参数,因此,液体晃动对设备造成的载荷是不可忽略的。质量-弹簧模型是Housner理论和ASCE-4—98规范中对储液容器在地震作用下承受的液动压力给出的简化计算模型。本工作依据Housner理论和ASCE-4—98规范,对储液容器和容器内液体建立了三维质量-弹簧有限元模型,并据此计算了核电厂的储液容器在承受水平地震载荷时液体的作用力。将计算得到的液体频率结果及对流液体对容器的作用结果与应用公式计算的结果进行比较表明,三维有限元模型的计算结果是合理、可靠的。与ASCE-4—98规范相比,将质量-弹簧模型应用到三维有限元模型中,可直接从地震输入的模型中得到板壳元或三维实体有限元上位移和应力分布结果,这样更为直观方便。

关键词：质量-弹簧模型储液容器三维抗震分析

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低速冲击下负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的动力响应

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爆炸与冲击 2023年第7期43卷 82-93页

作者：余阳付涛昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为了研究负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力学响应,采用质量-弹簧模型获得了冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力,同时基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的运动方程,采用Navier法和Duhamel积分对... 详细信息

为了研究负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力学响应,采用质量-弹簧模型获得了冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力,同时基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的运动方程,采用Navier法和Duhamel积分对蜂窝板的振动位移进行了理论解析求解。在理论验证方面,蜂窝夹芯板前5阶固有频率的数值模拟结果与理论模型计算结果的最大相对误差为6.52%,蜂窝夹芯板中心最大横向位移的数值模拟结果与理论模型计算结果的最大相对误差为6.84%,理论模型求解的接触力与文献得到的接触力的最大相对误差为8%,验证了理论模型的有效性。结果表明,随着球形冲击器冲击速度的递增,蜂窝夹芯板的最大横向位移呈现递增的规律。而在相同冲击载荷下,蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着胞元壁厚的增大而增强,随着胞元角度的增大而减弱;随着负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板长宽比以及夹芯层与顶部蒙皮层的高度比的增大,蜂窝夹芯板的横向位移减小,冲击器与蜂窝夹芯板之间的接触力增大。当蜂窝夹芯板的宽长比从1∶1变化到1∶2时,蜂窝夹芯板最大横向位移减小6.1%;当顶部蒙皮层与蜂窝芯层的高度比从1∶6变化到1∶14时,蜂窝夹芯板的最大横向位移减小5.4%,这表明蜂窝夹芯板的抗冲击性能增强,吸能效果明显。

关键词：蜂窝夹芯板低速冲击动力响应一阶剪切变形理论质量-弹簧模型

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二维连接板式声子晶体低频带隙仿真研究

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人工晶体学报 2022年第2期51卷 242-247页

作者：李天杰顾云风伍根生南京林业大学机械电子工程学院南京210037

为了能够控制低频噪声,设计了一种二维连接板式声子晶体。运用有限元法计算了该结构的色散曲线及位移场。结果表明,所设计结构在29.37~354.07 Hz存在带隙。与文献模型相比,该结构的起始频率更低,带隙更宽,说明连接板结构声子晶体更容易... 详细信息

为了能够控制低频噪声,设计了一种二维连接板式声子晶体。运用有限元法计算了该结构的色散曲线及位移场。结果表明,所设计结构在29.37~354.07 Hz存在带隙。与文献模型相比,该结构的起始频率更低,带隙更宽,说明连接板结构声子晶体更容易获得低频带隙。通过位移场的振动模态分析,并结合质量-弹簧模型,解释了带隙产生的原因。在此基础上,讨论了连接板宽度和硅橡胶包覆层开孔半径大小对带隙的影响,随着连接板的宽度减小以及硅橡胶包覆层上孔的半径减小,该结构的带隙逐渐变宽。

关键词：声子晶体局域共振低频带隙减振降噪二维连接板式质量-弹簧模型

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车辆-桥墩碰撞简化动力模型研究

车辆-桥墩碰撞简化动力模型研究

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作者：陈骏合肥工业大学

学位级别：硕士

近年来,车辆撞击桥墩已成为威胁公路桥梁结构安全和正常运营的重大隐患,诸多学者对如何预测车辆的撞击力和桥墩的动力响应开展了广泛的研究。试验分析和有限元模拟虽然可以获取车辆-桥墩碰撞事故中撞击力和桥墩动力响应的时程,但需要投... 详细信息

近年来,车辆撞击桥墩已成为威胁公路桥梁结构安全和正常运营的重大隐患,诸多学者对如何预测车辆的撞击力和桥墩的动力响应开展了广泛的研究。试验分析和有限元模拟虽然可以获取车辆-桥墩碰撞事故中撞击力和桥墩动力响应的时程,但需要投入大量时间和精力。计算简单方便的等效静力法已被许多设计规范所采纳,但其忽略了重要的动力效应,如惯性效应,可能导致预测结果不准确。因此,许多研究人员开始关注如何建立数值精确、计算高效的简化碰撞模型来代替车辆和受冲击结构的复杂有限元模型。本文提出了一种简化的非线性质量-弹簧模型以替代车辆复杂有限元模型,可降低计算复杂度,大大缩短计算时间。该模型采用一个集中质量和三个并联工作的非线性弹簧对实车模型进行简化。本文建立了一套回归公式,可根据相关已知设计参数来计算非线性弹簧模型中引入的待定参数。同时,使用一系列集中质量和纤维梁单元对柱式桥墩进行简化。通过将质量-弹簧模型和被撞墩柱在多个受撞击位置进行耦合,建立了可以考虑多点撞击效应的简化耦合动力分析模型用以预测车撞过程中的撞击力和结构动力响应时程。使用复杂有限元模拟生成的基准数据对简化模型进行校准,发现本研究所提出的简化模型能够对不同撞击情景下的撞击力和结构动力响应提供高效准确的预测。本文的主要研究内容和结论总结如下: 1.开展参数分析,研究不同参数对车辆碰撞桥墩撞击力时程的影响。利用有限元软件模拟车辆-桥墩碰撞过程,研究车辆质量、撞击速度和桥墩截面尺寸改变对车撞力时程的影响。研究发现,车辆初始速度对每个峰值力的大小影响都较大。车辆质量对第一峰值力的大小影响不大,但在一定的撞击速度下,对第二峰值力大小影响较大。第一峰值力的大小与受撞墩柱的截面尺寸并没有一定的相关性,柱截面直径或边长增加会导致第二峰值力减小。 2.建立一种可有效替代车辆复杂有限元模型的单自由度非线性质量-弹簧模型。该简化模型采用分段曲线定义3个非线性弹簧的力-变形关系。将车辆总质量简化为集中质量,并使用弹簧的最优参数集生成不同车辆质量和撞击速度的撞击力时程。然后,将生成的结果与有限元车辆-桥墩碰撞模型生成的基准结果进行比较,提出了一种数值方法,用于确定简化模型中引入的未知参数的值。通过回归分析,建立了一套关于车辆质量、车辆速度、桥墩形状和截面尺寸的经验公式,根据相关已知设计参数来计算非线性弹簧模型中引入的待定参数。 3.建立一种考虑多点撞击效应的耦合动力简化模型并评估其预测精度。将提出的质量-弹簧模型耦合到撞击位置的桥墩柱上,建立了多自由度耦合动力模型,同时使用一系列集中质量和纤维梁单元对柱式桥墩进行简化。通过将质量-弹簧模型和被撞墩柱在多个受撞击位置进行耦合,建立了可以考虑多点撞击效应的简化耦合动力分析模型用以预测车撞过程中的撞击力和结构动力响应时程。使用复杂有限元模拟生成的基准数据对简化模型进行校准,研究表明,本研究所提出的简化模型能够对不同撞击情景下的撞击力和结构动力响应提供高效准确的预测。本文研究成果可为车辆-桥墩碰撞领域的研究提供可靠的理论支持,为我国钢筋混凝土桥墩抗车撞设计提供高效准确的计算模型。

关键词：车辆公路桥墩碰撞质量-弹簧模型耦合模型

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电容式微机械超声换能器的设计与仿真

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天津工业大学学报 2021年第4期40卷 84-88页

作者：高铁成远桂民王昊天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387

为满足超声传感器非接触、非浸入、完全无损及易于集成等要求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)的简单质量-弹簧理论计算模型,结合薄板振动理论,设计了传感器特征参数、谐振频率和塌陷电压等参数,并对其进行仿真验证。结果表明:... 详细信息

为满足超声传感器非接触、非浸入、完全无损及易于集成等要求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)的简单质量-弹簧理论计算模型,结合薄板振动理论,设计了传感器特征参数、谐振频率和塌陷电压等参数,并对其进行仿真验证。结果表明:由该模型得到的理论计算结果和软件仿真结果,经对比其误差在4%之内,能很好满足设计要求,并验证了简单质量-弹簧模型的可行性;在标准大气压和外加塌陷电压作用下,薄板挠度约为空腔高度减去薄板挠度(只在大气作用下的薄板挠度)时的1/3;设计的一阶谐振频率为530 kHz的低频传感器可用于空耦超声检测。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) COMSOL有限元仿真质量-弹簧模型空耦传感器

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新型柔性限高架碰撞动力响应分析

新型柔性限高架碰撞动力响应分析

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作者：熊凯文华中科技大学

学位级别：硕士

限高架是保护道路、桥梁、隧道的重要安全设施。近年来,超高车辆与限高架的撞击事故不断发生,造成车辆损坏、乘员伤亡、限高架倒塌、交通堵塞等严重后果。因此,本文依托武汉市桥梁管理维修处的限高架改造项目,以“以人为本”为设计理念... 详细信息

限高架是保护道路、桥梁、隧道的重要安全设施。近年来,超高车辆与限高架的撞击事故不断发生,造成车辆损坏、乘员伤亡、限高架倒塌、交通堵塞等严重后果。因此,本文依托武汉市桥梁管理维修处的限高架改造项目,以“以人为本”为设计理念,提出一种基于刚性限高架改装的新型装配式柔性限高架,配置橡胶缓冲层、弹簧铰支座、横梁薄弱点三级防护措施,减小超高车辆与限高架撞击事故造成的损失。本文主要内容包括:(1)使用LS-DYNA建立刚性限高架有限元模型,从美国碰撞研究中心(NCAC)模型数据库中选取一辆半承载式客车作为碰撞车辆,分析车辆与刚性限高架碰撞过程中的动力响应和损伤特征,为新型柔性限高架的设计提供理论基础。(2)根据以上分析结果和实际工程需求,提出新型柔性限高架的设计理念和结构选型方法,建立精细化的柔性限高架有限元模型进行碰撞分析,并与刚性限高架分析结果对比。结果表明,柔性限高架能明显减小撞击事故对车辆、驾乘人员、限高架的损伤。(3)对新型柔性限高架进行参数设计,研究限高架横梁壁厚、弹簧铰支座的弹簧刚度、车辆质量、车辆撞击速度等因素对撞击过程的影响,提出最合理的限高架设计参数,并进行构件试验和实车碰撞试验,结果表明新型柔性限高架在实际工程中对车辆有足够限制作用,且损伤较小。(4)提出限高架和车辆的碰撞问题的简化力学模型——三自由度质量-弹簧模型,建立动力微分方程,通过准静态加载有限元模拟试验得到车辆与限高架的变形刚度参数,从撞击力、位移等方面对比简化模型与有限元模型的计算结果,结果表明,质量-弹簧模型在车辆与限高架碰撞问题中有较高精确度。

关键词：限高架碰撞动力响应有限元分析碰撞试验质量-弹簧模型

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撞击载荷下的碳纳米管阵列动力学响应

撞击载荷下的碳纳米管阵列动力学响应

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北京力学会第二十五届学术年会

作者：李江波刘华北京航空航天大学固体力学所

本文研究碳纳米管阵列受到物块低速撞击时的接触力变化、变形规律和能量吸收特点,分析中忽略应变率效应。通过改变碳纳米管阵列沿高度方向的参数特性,分析了由于碳纳米管阵列沿高度方向的密度非均匀性等因素引起的碳纳米管阵列动力学响... 详细信息

本文研究碳纳米管阵列受到物块低速撞击时的接触力变化、变形规律和能量吸收特点,分析中忽略应变率效应。通过改变碳纳米管阵列沿高度方向的参数特性,分析了由于碳纳米管阵列沿高度方向的密度非均匀性等因素引起的碳纳米管阵列动力学响应规律。计算结果表明,当改变碳纳米管阵列沿高度方向的密度时,从底部沿高度方向密度递减时碳纳米管阵列具有更佳的能量吸收效果。

关键词：碳纳米管阵列质量-弹簧模型撞击载荷动力学响应

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