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第十届全国动力学与控制学术会议

作者：杨佳慧张伟于天俊北京工业大学非线性振动与机械结构强度重点实验室北京 100124

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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

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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：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

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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：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

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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：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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基于多传感器加速度测量的轨道不平顺估计研究

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内蒙古工业大学学报（自然科学版） 2023年第2期42卷 116-122页

作者：李长坤何浩郭翔鹰北京工业大学材料与制造学部北京100124 非线性振动与机械结构强度北京市重点实验室北京100124

轨道不平顺是产生列车振动的主要根源,对车辆轨道系统的安全和稳定性会造成潜在的风险。针对目前采用单个传感器较难达到对不同波段不平顺检测的问题,提出了一种基于构架姿态解算和未知输入观测器的轨道不平顺估计方法,通过多传感器测... 详细信息

轨道不平顺是产生列车振动的主要根源,对车辆轨道系统的安全和稳定性会造成潜在的风险。针对目前采用单个传感器较难达到对不同波段不平顺检测的问题,提出了一种基于构架姿态解算和未知输入观测器的轨道不平顺估计方法,通过多传感器测量车辆和转向架的动态响应来识别垂向和横向轨道不平顺。首先,分析了不同工况下构架位姿的运动特性以及轨道不平顺辨识的准确性,由超限位置的相关性可知轨道不平顺辨识方法可以准确地检测超限位置。其次,进行了实测轨道不平顺激励作用下的试验测试,通过与综合检测列车的轨道不平顺测量结果对比,表明该方法具有很好的准确性。因此,所提出的方法可以有效降低监视轨道基础设施的成本,同时可为后续轨道检测设备研发和工务养护维修等提供参考。

关键词：轨道不平顺状态监测姿态解算车辆动力学综合检测列车

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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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横向和纵向荷载下石墨烯/Al层状梁的弯曲特性

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复合材料学报 2023年第12期40卷 6897-6909页

作者：程超颜建伟朱兆铭谭鑫华东交通大学土木建筑学院南昌 330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌 330013 华东交通大学土木建筑学院南昌 330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌 330013 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京 100022

采用分子动力学(MD)方法模拟了石墨烯(GNs)/Al层状梁在横向荷载和纵向压缩下的弯曲变形,探究了层状梁弯曲特性的影响因素.从横向荷载下的弯曲结果可见,由于层间作用的影响,层状梁的弯曲刚度随着GNs层数的增加而不断降低.GNs/Al层状梁的... 详细信息

采用分子动力学(MD)方法模拟了石墨烯(GNs)/Al层状梁在横向荷载和纵向压缩下的弯曲变形,探究了层状梁弯曲特性的影响因素.从横向荷载下的弯曲结果可见,由于层间作用的影响,层状梁的弯曲刚度随着GNs层数的增加而不断降低.GNs/Al层状梁的弯曲机制并非由GNs和Al组分特性的简单相加,这使经典连续力学难以适用于高各向异性的层状材料中.在单轴纵向压缩中,GNs使细长的层状梁在塑性变形前更易发生屈曲行为.发生屈曲的临界应力σcr和临界应变εcr主要受层状梁中重复层厚度的影响,尤其在重复层厚度不足 2 nm时,σcr和εcr急剧降低.屈曲后的弯曲变形中,位错形核的拉-压不对称性使原子缺陷仅从受压缩的地方产生.随着GNs层数的增加,重复层间距离降低,层状梁的柔韧性随之增加.

关键词：石墨烯/Al层状梁分子动力学弯曲变形弯曲刚度屈曲

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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

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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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