检索结果-内蒙古大学图书馆

应用力学学报 2025年第2期42卷 323-331页

作者：程志伟侯秀慧浙江大学航空航天学院杭州310058 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室西安710072

在内凹六边形蜂窝(re-entrant hexagonal honeycomb,RHH)构型的基础上,通过往其胞元内部嵌入斜撑结构,提出了一种强化型的内凹蜂窝(enhanced re-entrant honeycomb,ERH)结构。通过准静态压缩试验研究了其静力学性能,揭示了ERH单胞的变... 详细信息

在内凹六边形蜂窝(re-entrant hexagonal honeycomb,RHH)构型的基础上,通过往其胞元内部嵌入斜撑结构,提出了一种强化型的内凹蜂窝(enhanced re-entrant honeycomb,ERH)结构。通过准静态压缩试验研究了其静力学性能,揭示了ERH单胞的变形机制。采用有限元模拟的方法,对ERH在低速(10 m/s)和高速(100 m/s)冲击载荷作用下的动力学响应进行了研究,具体分析了其变形模式、动态泊松比以及能量吸收能力等。研究发现,往胞元内部嵌入斜撑结构,对原结构的负泊松比特性不会产生很大的影响,反而能够增强蜂窝结构抵抗冲击变形的能力。通过对2种蜂窝结构比吸能的对比分析可知,ERH单位质量吸收的能量较RHH在低速和高速冲击载荷下分别能提高38.53%和13.85%,说明嵌入的斜撑结构同样能提高蜂窝结构的能量吸收能力。

关键词：负泊松比蜂窝准静态压缩面内冲击变形模式比吸能

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考虑材料各向异性的熔丝制造PLA点阵结构弹性各向同性设计

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力学学报 2022年第5期54卷 1291-1302页

作者：王书恒戴时吴鑫伟马永彬邓子辰西北工业大学工程力学系西安710129 复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室西安710072

增材制造技术的兴起激发了国内外学者对结构创新设计的热情.然而,增材制造材料的各向异性为结构力学性能的预测与设计带来了一定的困难.为了准确预测熔丝制造聚乳酸(PLA)材料和点阵结构的弹性性能,并实现点阵结构的弹性各向同性设计,首... 详细信息

增材制造技术的兴起激发了国内外学者对结构创新设计的热情.然而,增材制造材料的各向异性为结构力学性能的预测与设计带来了一定的困难.为了准确预测熔丝制造聚乳酸(PLA)材料和点阵结构的弹性性能,并实现点阵结构的弹性各向同性设计,首先,本文采用正交各向异性弹性模型来描述PLA材料的弹性行为,通过实验和计算得到了正交各向异性模型需要的9个独立的弹性常数.然后,设计了一种力学性能可调的二维组合桁架点阵结构,基于代表体元法,在不考虑材料各向异性的情况下推导出了其平面内等效弹性性能的解析表达式及弹性各向同性条件.最后,根据PLA材料的各向异性调整点阵结构内部杆件的弹性模量和厚度,并基于代表体元法重新推导出了点阵结构平面内等效弹性性能的解析表达式及其弹性各向同性条件.研究结果表明,正交各向异性弹性模型适用于描述熔丝制造PLA材料的弹性行为,基于该模型能够准确预测PLA材料在任意方向上的弹性模量.在预测与设计熔丝制造点阵结构的力学性能时需要充分考虑材料的各向异性.在考虑材料的各向异性之后,基于代表体元法调整点阵结构的几何尺寸,能够实现部分点阵结构的弹性各向同性设计.

关键词：熔丝制造正交各向异性点阵结构代表体元法弹性各向同性设计

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新型负刚度吸能结构力学特性分析

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力学学报 2021年第7期53卷 1940-1950页

作者：侯秀慧吕游周世奇朱志韦张凯邓子辰西北工业大学力学与土木建筑学院西安710129 复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室西安710072

负刚度结构作为一种具有广泛应用前景的力学超材料,在吸能、减振及降噪等领域呈现出显著的优势,但传统负刚度结构较低的比能吸收效率以及多稳态非自主回弹等特征,严重限制了其工程应用.为解决该问题,通过单胞构型设计,提出了一种新型可... 详细信息

负刚度结构作为一种具有广泛应用前景的力学超材料,在吸能、减振及降噪等领域呈现出显著的优势,但传统负刚度结构较低的比能吸收效率以及多稳态非自主回弹等特征,严重限制了其工程应用.为解决该问题,通过单胞构型设计,提出了一种新型可自主回弹的三维负刚度结构.该结构利用串联的负刚度单胞在加载-卸载过程中,曲梁胞元的自主反弹,实现结构循环加载和多次重复利用;通过凹槽深度设计抑制单胞多稳态的出现,并且通过调整侧壁厚度,控制曲梁屈曲模态的形式,从而增大负刚度临界载荷差值,实现吸能效率的显著提升.随后为实现在复杂载荷环境下的高吸能,对结构尺寸进行梯度设计,提出了一种梯度负刚度结构,利用有限元方法比较分析梯度负刚度结构与均匀负刚度结构在不同载荷作用下的吸能效果.研究结果表明,该梯度结构因微结构尺寸的不同,具有不同的负刚度临界载荷最大值,从而使其在不同的冲击载荷环境下,在实现自主回弹的基础上,均呈现出较好的吸能效率.该新型负刚度结构为振动控制和结构重组等工程应用提供了技术支持.

关键词：负刚度结构自主回弹多稳态多孔结构能量吸收

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微尺度手性晶格中波传播研究

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哈尔滨工程大学学报 2022年第9期43卷 1314-1319页

作者：赵鹏程张凯傅云婵邓子辰西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072 西北工业大学复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室陕西西安710072

针对微尺度手性晶格中波传播研究的波传播问题,本文研究了尺寸效应对其波传播特性的影响。基于修正耦合应力理论,建立了微尺度欧拉梁的运动方程,并结合有限单元法和Bloch定理得到了考虑尺寸效应的微尺度手性晶格的能带结构。研究发现:... 详细信息

针对微尺度手性晶格中波传播研究的波传播问题,本文研究了尺寸效应对其波传播特性的影响。基于修正耦合应力理论,建立了微尺度欧拉梁的运动方程,并结合有限单元法和Bloch定理得到了考虑尺寸效应的微尺度手性晶格的能带结构。研究发现:尺寸效应对微尺度结构的能带结构和带隙特性有显著影响。修正耦合应力理论引入的尺度参数增强了微尺度欧拉梁的弯曲刚度,使色散曲线的频率增大。此外,通过将考虑尺寸效应的色散表面的等频面与基于经典理论所得结果进行比较,得到了尺寸效应对波传播方向特性的影响规律。

关键词：波传播微尺度手性晶格修正耦合应力理论有限单元法能带结构带隙布洛赫定理等频面

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一般宏观应力状态下凹角蜂窝结构的屈曲性能分析

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应用数学和力学 2023年第1期44卷 12-24页

作者：周世奇侯秀慧邓子辰西北工业大学力学与土木建筑学院西安710129 复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室西安710072

基于凹角蜂窝的负Poisson比拉胀效应,对其屈曲力学性能进行了有限元仿真分析,得出区别于传统正六边形蜂窝结构的两种屈曲模态.为了研究这两种屈曲模态的屈曲强度以及产生机理,采用梁柱理论对其进行了理论分析.根据梁-柱方程和平衡关系... 详细信息

基于凹角蜂窝的负Poisson比拉胀效应,对其屈曲力学性能进行了有限元仿真分析,得出区别于传统正六边形蜂窝结构的两种屈曲模态.为了研究这两种屈曲模态的屈曲强度以及产生机理,采用梁柱理论对其进行了理论分析.根据梁-柱方程和平衡关系建立包含杆端弯矩和杆端转角的方程组,利用屈曲临界条件建立稳定方程,得到屈曲强度的解析表达式.采用增材制造技术打印凹角蜂窝试件,对其屈曲性能进行实验验证.结果表明,双轴加载条件的不同会引起屈曲模态的显著变化;区别于传统蜂窝结构,凹角蜂窝的负Poisson比拉胀效应使其在双轴受拉状态下发生屈曲失稳;双轴应力状态下的屈曲失效界面分析获得了典型的屈曲分岔现象.这项研究对凹角蜂窝因失稳而破坏以及利用凹角蜂窝失稳实现特殊力学性能的研究具有一定的指导意义.

关键词：凹角蜂窝屈曲模态负Poisson比

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多稳态力学超材料带隙特性及调控研究

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动力学与控制学报 2023年第7期21卷 5-11页

作者：刘宏余江张凯邓子辰西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 西北工业大学复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室西安710072 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

多稳态力学超材料具有多重稳定状态和几何重构特性,在变形吸能和能带调控等方面有重要的研究价值.本研究提出了一种多稳态力学超材料.该超材料是由具有双稳态特性的曲杆和相关实体支撑结构组成.结合有限单元法和布洛赫定理,计算了结构... 详细信息

多稳态力学超材料具有多重稳定状态和几何重构特性,在变形吸能和能带调控等方面有重要的研究价值.本研究提出了一种多稳态力学超材料.该超材料是由具有双稳态特性的曲杆和相关实体支撑结构组成.结合有限单元法和布洛赫定理,计算了结构的能带结构,分析了不同稳态条件下结构的带隙特性,得到了几何参数对结构带隙的影响规律,并研究了由5×5个单胞组成的阵列结构中部分单胞变形时,整体结构的传输率.研究发现,双稳态连杆的变形状态可显著改变结构的带隙,尤其是在低频范围内产生了更宽的带隙.整体结构中局部一行或一列单胞变形即可在该方向对应带隙频率范围内实现弹性波传播的衰减.

关键词：多稳态力学超材料带隙特性带隙调控布洛赫定理

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高斯白噪声和周期力下临界过渡的慢化

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中国科学：技术科学 2019年第12期49卷 1603-1604页

作者：马晋忠许勇徐伟李永歌 KURTHS Jürgen 西北工业大学理学院应用数学系西北工业大学复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室华中科技大学数学中心 Potsdam Institute for Climate Impact Research Department of Physics Humboldt University

1模型考虑如下双稳富营养化模型:dx/dt=α-x+x^8/x^8-1+Acos(ωt)+η(t),(1)其中, x代表磷浓度,α为磷输入率(控制参数),η(t)是噪声强度为σ的高斯白噪声.

关键词：高斯白噪声平均首次穿越时间 MV

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手性晶格中弹性波带隙和方向性的研究

手性晶格中弹性波带隙和方向性的研究

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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：赵鹏程张凯赵诚邓子辰西北工业大学力学与土木建筑学院复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室

手性晶格结构不仅能实现负泊松比,而且具有独特的动力学特性,受到学术界的广泛关注。本文从带隙和方向性两个方面分析了手性晶格的波传播特性。手性晶格由刚性连接的梁设计而成,通过特定的阵列方式组装成整体结构,使结构表现出手性特征... 详细信息

手性晶格结构不仅能实现负泊松比,而且具有独特的动力学特性,受到学术界的广泛关注。本文从带隙和方向性两个方面分析了手性晶格的波传播特性。手性晶格由刚性连接的梁设计而成,通过特定的阵列方式组装成整体结构,使结构表现出手性特征。利用有限元方法离散单胞结构,采用标准的组装程序得到刚度和质量矩阵,建立单胞的动力学模型,利用布洛赫定理推导出单胞的周期边界条件,进而求解出手性晶格的色散关系和群速度。使用有限元软件计算单胞结构的振动模式和整体结构的传输特性,验证手性晶格中带隙的存在并分析带隙产生的原因,分析手性角度对带隙分布的影响。利用有限元软件模拟手性结构的定向波特性,与群速度相对应,分析几何参数对能量流动的影响规律。我们发现弹性波在手性晶格中只沿着特定方向传播,当手性角增大时,弹性波的传播速度减小,传播方向逆时针旋转。结果表明,手性晶格在隔振和多功能设计方面具有潜在的应用前景。

关键词：手性结构波传播有限单元法带隙特性

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弹性蜂窝板中的高频边界态与角态

弹性蜂窝板中的高频边界态与角态

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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：洪放张凯齐力源丁斌邓子辰西北工业大学力学与土木建筑学院工业和信息化部复杂系统动力学与控制重点实验室

拓扑角态和拓扑边缘态是拓扑绝缘体的重要性质。目前对高阶拓扑绝缘体中角态的研究多集中在低频带隙上。在高频带隙处,由于面内外能带的混杂,单纯的面内或面外弹性波角态的预测方法并不适用。针对此问题,本研究提出了一种具有面外宽频... 详细信息

拓扑角态和拓扑边缘态是拓扑绝缘体的重要性质。目前对高阶拓扑绝缘体中角态的研究多集中在低频带隙上。在高频带隙处,由于面内外能带的混杂,单纯的面内或面外弹性波角态的预测方法并不适用。针对此问题,本研究提出了一种具有面外宽频带隙的弹性谷声子晶体蜂窝板,以实现高频带隙中边缘态的调控和角态的预测。首先通过调谐蜂窝板内圆形谐振腔的位置打开Dirac点形成了面外高频宽带隙;其次,通过设计具有参数梯度变化的结构,实现了群速度的调制,得到了拓扑保护边缘波的彩虹捕获现象;最后,通过体极化公式计算得到Wannier中心的位置,由此准确预测了蜂窝板高频带隙中拓扑角态的位置,并进一步研究了高频角态在具有复杂界面的系统中的谷选择性。通过仿真和实验,验证了拓扑保护边缘波的彩虹捕获现象以及角态的谷选择性和鲁棒性。通过调节面外激励的频率,可以实现系统界面不同角点处角态的选择性激发。

关键词：高阶拓扑绝缘体高频拓扑态彩虹捕获谷极化角态

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弹性波在旋转对称格栅结构中传播的理论与实验研究

弹性波在旋转对称格栅结构中传播的理论与实验研究

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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：赵诚张凯赵鹏程西北工业大学力学与土木建筑学院复杂系统动力学与控制工业和信息化部重点实验室

传统的格栅结构由直梁单元组装而成,很难实现针对结构的低频宽带振动抑制。本研究设计了一种具有弯曲梁单元的旋转对称格栅结构,并通过理论分析、数值模拟和实验验证研究了该结构的波传播特性和振动抑制性能。首先建立了结构的波传播解... 详细信息

传统的格栅结构由直梁单元组装而成,很难实现针对结构的低频宽带振动抑制。本研究设计了一种具有弯曲梁单元的旋转对称格栅结构,并通过理论分析、数值模拟和实验验证研究了该结构的波传播特性和振动抑制性能。首先建立了结构的波传播解析模型,通过求解复杂多自由度系统的本征值问题,成功地得到了二维结构的色散结果。进一步研究了结构的几何参数和长细比对带隙分布和波传播方向(群速度)的影响。与此同时进行了有限元数值模拟,研究了受激励下,弯曲梁格栅结构中弹性波的各向异性行为以及位移和透射系数的瞬态响应。通过对带隙和波传播的方向性进行比较,理论与有限元数值模拟结果吻合良好。另外通过实验验证了这种结构可以实现低频多宽带的振动衰减特性。本文计算了弯曲梁格栅结构中弹性波的色散特性,并发现了在弯曲梁格栅结构中存在多条低频带隙和弹性波的定向传播特性。此外,这种类型的结构可以很容易地根据需求缩放为不同的尺寸。

关键词：弹性波传播格栅结构带隙群速度

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