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作者

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石墨烯增强双稳态壳动态跳跃现象研究

石墨烯增强双稳态壳动态跳跃现象研究

引用

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：刘亚泽张伟北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

双稳态壳具有两个稳定构型,通过两个稳定构型间的转换可以实现结构跳跃。石墨烯的力学性能优异,具有大变形、可再生、高分散性及良好的化学和生物相容性,已经成为纳米复合材料中的理想增强体。本文研究了石墨烯增强纳米复合材料双稳态... 详细信息

双稳态壳具有两个稳定构型,通过两个稳定构型间的转换可以实现结构跳跃。石墨烯的力学性能优异,具有大变形、可再生、高分散性及良好的化学和生物相容性,已经成为纳米复合材料中的理想增强体。本文研究了石墨烯增强纳米复合材料双稳态壳的动态跳跃现象,首先,利用有限元软件ABAQUS模拟石墨烯增强双稳态壳高温冷却固化过程,考虑中心点固支-四边自由的边界条件,在中心点施加基础激励进行仿真计算,分析了石墨烯增强双稳态壳的双稳态特性。然后,在基础激励作用下,对于中心固支-四边自由边界条件,考虑两个稳态之间的跳跃和两种曲率情况,建立了石墨烯增强双稳态壳的非线性动力学控制方程,研究石墨烯增强双稳态壳在两个稳态之间的跳跃现象,分析其动态跳跃的临界条件,研究基础激励的频率和振幅、几何尺寸和石墨烯含量等因素对其动态跳跃现象的影响,从而为石墨烯增强双稳态壳在复杂动态激励环境下的工程应用提供理论依据。

关键词：双稳态壳石墨烯增强动态跳跃现象非线性动力学

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旋转功能梯度石墨烯增强复合材料悬臂板振动特性分析

旋转功能梯度石墨烯增强复合材料悬臂板振动特性分析

引用

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：马莉张伟北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

本文将航空发动机压气机叶片简化为带有预安装角预扭转角的旋转功能梯度石墨烯增强聚合物复合材料(FG-GPLRPC)悬臂板,基体采用环氧树脂。增强体石墨烯片(GPLs)沿基体厚度方向梯度分布,考虑四种GPLs分布模式。采用改进的Halpin-Tsai模型... 详细信息

本文将航空发动机压气机叶片简化为带有预安装角预扭转角的旋转功能梯度石墨烯增强聚合物复合材料(FG-GPLRPC)悬臂板,基体采用环氧树脂。增强体石墨烯片(GPLs)沿基体厚度方向梯度分布,考虑四种GPLs分布模式。采用改进的Halpin-Tsai模型和混合规则计算了旋转FG-GPLRPC悬臂板的有效杨氏模量和泊松比。考虑弯扭耦合效应所引起的截面翘曲,基于一阶剪切变形理论,利用Chebyshev-Ritz方法对系统的固有频率和模态振型进行求解,讨论了层数、石墨烯片(GPLs)分布类型、GPLs重量分数、GPLs长宽比、GPLs宽厚比、叶片厚度、转速、预安装角、预扭转角和展弦比对旋转悬臂板固有频率的影响,研究了频率转迹和振型转移现象。结果表明,在聚合物复合材料基体中添加少量GPLs可以显著改善FG-GPLRPC旋转悬臂板的刚度,且在悬臂结构上下表面分布更多的GPLs更加有利于提高FG-GPLRPC旋转悬臂板的固有频率。

关键词：功能梯度材料石墨烯片截面翘曲 Chebyshev-Ritz法自由振动

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高频参数激励下含MRE-SMA的周期变截面超材料梁的振动带隙研究

高频参数激励下含MRE-SMA的周期变截面超材料梁的振动带隙研究

引用

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：阙文政杨晓东张伟北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

设计出具有较宽可调带隙的超材料结构对增强其减振能力是相当重要的。本文设计了一种含磁流变弹性体和形状记忆合金(即MRE-SMA系统)的周期变截面超材料梁,并对梁施加高频参数激励,以研究该梁的带隙特性。引入的MRE-SMA系统被等效为质量... 详细信息

设计出具有较宽可调带隙的超材料结构对增强其减振能力是相当重要的。本文设计了一种含磁流变弹性体和形状记忆合金(即MRE-SMA系统)的周期变截面超材料梁,并对梁施加高频参数激励,以研究该梁的带隙特性。引入的MRE-SMA系统被等效为质量-弹簧结构并作为谐振器附着在梁上。首先利用平均化方法对高频参数激励进行等效处理,获得每个超材料梁子结构的等效横向振动控制方程,之后结合传递矩阵法和布洛赫定理得到整体结构的色散关系。通过求解获得梁的带结构和振动传输特性曲线,用以表征带隙的特性。与普通周期变截面梁相比,含MRE-SMA系统的周期变截面梁可获得更宽且振动衰减能力更强的带隙。此外,通过分析磁场强度、温度以及参激频率对带隙的影响,发现通过改变MRE-SMA系统的磁场强度可以同时实现对局域共振带隙和布拉格带隙的调控,而改变温度只影响局域共振带隙。施加的高频参数激励使得梁的等效刚度增加,从而可以通过改变参激频率来实现对布拉格带隙的调控。本文的研究丰富了梁结构获得更宽可调带隙的方式。

关键词：超材料梁周期变截面参数激励 SME-SMA 振动带隙

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四角点简支双稳态复合材料层合壳动态跳跃研究

四角点简支双稳态复合材料层合壳动态跳跃研究

引用

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：吴美琦张伟北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

采用理论方法和Abaqus有限元模拟方法,首次研究了四角简支双稳态复合材料层合壳的动态跳跃问题。考虑到双稳态层合壳的横向剪应力不可忽略,本文理论建模采用一阶剪切变形层合壳理论。为了充分反映结构潜在的二次失稳问题,引入了一种新... 详细信息

采用理论方法和Abaqus有限元模拟方法,首次研究了四角简支双稳态复合材料层合壳的动态跳跃问题。考虑到双稳态层合壳的横向剪应力不可忽略,本文理论建模采用一阶剪切变形层合壳理论。为了充分反映结构潜在的二次失稳问题,引入了一种新的非线性应变-位移关系。双稳态复合材料层合壳受到基础激励作用。利用切比雪夫多项式法求解了系统的固有频率和振型,并与Abaqus有限元模态分析结果进行了比较。选取与弯曲模态对应的近似方程,利用伽辽金离散法推导了u、v、w方向的非线性常微分方程。此外,利用四阶龙格-库塔算法,根据相应的参数共振响应,对双稳态复合材料层合壳的非线性振动特性和动态跳跃特性进行了研究。状态参数空间中的分岔图、时间历程图和相图被获得。采用Abaqus隐式动力分析模块对四角简支双稳定层合壳的振动进行了数值模拟。理论计算结果与有限元计算结果吻合较好

关键词：四角点简支双稳态复合材料层合壳非线性振动动态跳跃

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双稳态复合材料层合板非线性动力学研究

双稳态复合材料层合板非线性动力学研究

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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：董挺张伟曹东兴北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

可变体飞行器是未来飞行器发展的方向,可变体结构的关键技术在于既能够承载又能够实现较大程度变形。双稳态复合材料层合板由于其特有的属性成为可变体结构的最佳选择。双稳态复合材料层合板具有两种不同的稳定构型,这两种稳定构型的状... 详细信息

可变体飞行器是未来飞行器发展的方向,可变体结构的关键技术在于既能够承载又能够实现较大程度变形。双稳态复合材料层合板由于其特有的属性成为可变体结构的最佳选择。双稳态复合材料层合板具有两种不同的稳定构型,这两种稳定构型的状态不需要持续的能量输入就能维持,因此它能够满足两种不同气动条件的外形布局。本文主要对双稳态复合材料层合板在局部状态下即某一个稳态下的非线性动力学进行研究。首先根据瑞利李兹法和第二类拉格朗日方程求解得到双稳态复合材料层合板处于某一个稳态下的前十二阶频率和振型,进而根据经典板理论和冯卡门大变形建立双稳态复合材料层合板的局部动力学与控制方程,通过哈密顿原理得到双稳态复合材料层合板的非线性偏微分动力学与控制方程,利用伽辽金截断,偏微分方程被转换为二自由度非线性常微分方程组,最后根据Runge-Kutta法运用matlab软件对常微分方程组进行数值模拟,得到系统在外激励作用下的时间历程图和相图。

关键词：可变体飞行器双稳态复合材料层合板非线性动力学哈密顿原理

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移动荷载作用下功能梯度氧化石墨烯增强曲梁的非线性动响应分析

移动荷载作用下功能梯度氧化石墨烯增强曲梁的非线性动响应分析

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中国力学大会-2021+1

作者：王春晓王岳武张伟机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京工业大学

介绍本文基于三阶剪切变形理论(TSDT)开发了包括一种von Kármán几何非线性功能梯度弯曲梁模型,在所提出的模型中加入了梯形形状因子,消除了由几何曲率引起的误差。控制运动方程由拉格朗日方程导出,并使用标准Newmark迭代法结... 详细信息

介绍本文基于三阶剪切变形理论(TSDT)开发了包括一种von Kármán几何非线性功能梯度弯曲梁模型,在所提出的模型中加入了梯形形状因子,消除了由几何曲率引起的误差。控制运动方程由拉格朗日方程导出,并使用标准Newmark迭代法结合Newton-Raphson法求解。进行了一些比较,表明我们模型的结果与半解析解非常吻合。之后,通过利用所提出的模型,集中研究了由石墨烯氧化物(GO)纳米填料增强的功能梯度多层弯曲梁在移动载荷下的非线性瞬态响应。通过实施改进的Halpin-Tsai细观力学方法来确定GO聚合物纳米复合材料的有效模量,并使用混合规则计算其质量密度和泊松比。假定弯曲梁位于粘-Pasternak基础上,研究了GO纳米填料的重量分数、分布模式和尺寸对承受移动载荷的纳米复合材料弯曲梁的非线性动态响应的影响。此外,半径跨度比和粘-Pasternak基础对弯曲梁非线性动力响应的影响也作为子主题进行了讨论。

关键词：功能梯度分布模式纳米填料氧化石墨烯动响应分析移动荷载

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变转速旋转叶片的非线性振动分析

变转速旋转叶片的非线性振动分析

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中国力学大会-2015

作者：李丽姚明辉张伟北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

将叶片简化为崮定在轮毂上、具有预扭转角和预安装角的旋转悬臂复合材料层合板,得到叶片的非线性常微分运动方程。考虑悬臂板的内共振关系,利用渐进摄动法进行摄动分析,得到悬臂板系统的平均方程,基于平均方程,研究高速旋转叶片的分叉... 详细信息

将叶片简化为崮定在轮毂上、具有预扭转角和预安装角的旋转悬臂复合材料层合板,得到叶片的非线性常微分运动方程。考虑悬臂板的内共振关系,利用渐进摄动法进行摄动分析,得到悬臂板系统的平均方程,基于平均方程,研究高速旋转叶片的分叉和混沌动力学行为。以稳态转速为参数,对平均方程进行数值模拟,得到此种共振情况下的分岔图,相图,波形图。

关键词：非线性振动旋转叶片变转速

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伸展运动悬臂梁失稳后的能量分析

伸展运动悬臂梁失稳后的能量分析

引用

中国力学大会-2015

作者：刘明杨晓东北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

主要研究判断伸展运动悬臂梁失稳的方法以及梁失稳后能量的变化趋势。

关键词：悬臂梁伸展运动

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环形桁架结构动力学实验研究

环形桁架结构动力学实验研究

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第十届动力学与控制学术会议

作者：张伟李亚南北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

随着科技的不断进步与发展,空间天线的需求量也日益增加,以及对其各项性能指标的要求也不断提高。可展开天线的出现与兴起使得人类对太空有了更深的认识。空间环形桁架可展开天线作为一种新型结构形式,具有大口径、轻质量、高收纳率等优... 详细信息

随着科技的不断进步与发展,空间天线的需求量也日益增加,以及对其各项性能指标的要求也不断提高。可展开天线的出现与兴起使得人类对太空有了更深的认识。空间环形桁架可展开天线作为一种新型结构形式,具有大口径、轻质量、高收纳率等优点,在对可展开天线的研究中得到了广泛的关注,在移动通讯、电子侦察等领域均有涉及。由于天线在在其展开以及工作的过程中,会受到太阳风、宇宙碎片以及发动机等因素带来的冲击,引起结构的振动。为确保天线能够顺利的展开,并在展开以后达到预期的精度和使用寿命,需要对环形桁架天线的动力学性能进行相应的研究。本文主要通过实验的方法对口径1.8m的环形桁架天线实验模型进行动力学实验分析,测试其固有频率及对应模态振型,研究其动力学响应。本文在深入理解环形桁架天线结构及其展开过程及原理的基础上,试制了口径为1.8米的环形桁架天线实验模型,并设计制造相应的重力卸载装置;采用锤击法对环形桁架整体结构进行实验模态分析,将结构悬挂于重力卸载装置以模拟自由的边界条件,得到结构的固有频率及对应模态振型,并利用模态置信准则对其实验结果进行验证分析,并对环形桁架结构进行振动分析,分析其各关节点在不同频率激励下的位移情况,确定其共振频率,通过对比两类实验结果,分析其实验研究的准确性。

关键词：环形桁架天线动力学实验模态分析锤击法

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旋转石墨烯增强预扭悬臂板非线性动力学研究

旋转石墨烯增强预扭悬臂板非线性动力学研究

引用

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：顾晓军张伟北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室

叶片作为航空发动机的关键部件,对飞行安全至关重要。本文研究了功能梯度石墨烯增强旋转预扭复合材料悬臂板在外激励和参数激励联合作用下的主共振和非线性振动特性。将叶顶间隙气流泄露引起的轴向激励简化为非均匀面内激励。利用一阶... 详细信息

叶片作为航空发动机的关键部件,对飞行安全至关重要。本文研究了功能梯度石墨烯增强旋转预扭复合材料悬臂板在外激励和参数激励联合作用下的主共振和非线性振动特性。将叶顶间隙气流泄露引起的轴向激励简化为非均匀面内激励。利用一阶剪切变形理论、von-Karman非线性几何关系、Lagrange方程,推导出了功能梯度石墨烯增强旋转预扭复合材料悬臂板的三自由度非线性常微分运动方程。利用MATLAB软件,采用Runge-Kutta方法分析了功能梯度石墨烯板(FGGP)增强旋转预扭复合材料悬臂板在面内激励和横向激励下的主共振和非线性动力学行为。通过频率响应曲线、力响应曲线、分岔图、最大Lyapunov指数、相图、波形和Poincare映射,研究了FGGP增强旋转预扭复合材料悬臂板在外激励和参数激励下的非线性动力响应。

关键词：旋转预扭板石墨烯主共振混沌振动

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