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2010年全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：缪幸圆李国清尹潇然徐巍 430074 湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号华中科技大学力学系 430074 湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号华中科技大学力学系 430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

采用状态空间法和傅里叶级数,本文给出了置于粘弹性地基上压电板弯曲问题的解析解,重点考虑了部分电极表面上作用分布的或集中的机电荷载的情况,研究了压电板弯曲时力电行为与各种结构和材料参数之间的关系.研究发现:在机械作用占主导... 详细信息

采用状态空间法和傅里叶级数,本文给出了置于粘弹性地基上压电板弯曲问题的解析解,重点考虑了部分电极表面上作用分布的或集中的机电荷载的情况,研究了压电板弯曲时力电行为与各种结构和材料参数之间的关系.研究发现:在机械作用占主导的载荷条件下,粘弹性地基上压电板的力电行为类似于弹性板弯曲蠕变行为;而在电压作用占主导的载荷条件下,压电板的力电行为可归类为电松弛而且电致变形并非简单弯曲变形形式.研究还发现载荷在部分电极的分布情况对压电板的行为有重要影响:一方面,随部分电极板面积的增大压电板的挠度也非线性增大;另一方面,在电极覆盖面的附近存在应力集中和电场集中的现象,尤其在点电荷或集中力作用下电极与压电板交界面处的应力与电场集中十分严重,而高粘性的弹性地基有助于减缓这些局部效应.最后,文中还研究了板的力电行为与板的长高比关系,结果表明:随着板的长高比增加,板中力电场随时间的变化越显著;对于板长高比大于6以上的压电薄板,无论载荷情况板中力电场沿厚度的变化基本都呈线性变化,而对于压电厚板,力电场沿厚度的变化呈现非线性变化,尤其因粘弹性地基的作用增强了这种非线性,即在考虑粘弹性地基上压电板动力响应时简单的层间弯曲变形(layer-wise)或低阶剪切板假设已经不能成立.

关键词：粘弹性地基压电板弯曲变形力电行为

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基于Timoshenko梁阻抗单元的压电智能梁谐振分析

基于Timoshenko梁阻抗单元的压电智能梁谐振分析

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2010全国固体力学大会

作者：尹潇然周维李国清徐巍缪幸圆华中科技大学土木工程与力学学院力学系，武汉，430074 武汉理工大学国际教育学院，武汉，430070 华中科技大学土木工程与力学学院力学系，武汉，430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室，武汉，430074

近年来，国内外关于压电材料与智能结构的研究已经蓬勃发展起来，尤其是受压电激励或传感结构的高频振动问题引起人们广泛的兴趣．论文基于Timoshenko梁理论，考虑压电梁系统中的转动惯量和剪切效应，推导了弹性梁和双压电晶片夹层梁这... 详细信息

近年来，国内外关于压电材料与智能结构的研究已经蓬勃发展起来，尤其是受压电激励或传感结构的高频振动问题引起人们广泛的兴趣．论文基于Timoshenko梁理论，考虑压电梁系统中的转动惯量和剪切效应，推导了弹性梁和双压电晶片夹层梁这两种阻抗单元的阻抗方程，利用有限个阻抗单元以及它们的任意组合，模拟含压电激励器的智能梁系统．通过两个数值算例，分析了不同支承条件下压电智能梁的简谐振动，并与其它方法得到的结果进行了对比．研究发现：在前5阶模态，论文结果与有限元结果相吻合，而且在高于三阶模态的结果中，论文结果优于由Bernonlli-Euler梁得到的结果．因此，在分析受压电激励或传感梁结构的高频振动时，应舍弃Bernonlli-Euler梁理论而采用本文提出的分析方法．

关键词： Timoshenko梁阻抗单元压电智能结构简谐振动剪切效应

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水分子扩散阻力对IPMC致动特性的影响

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力学学报 2009年第3期41卷 342-349页

作者：龚亚琦樊建平王乘华中科技大学土木工程与力学学院结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

基于Tadokoro理论模型,采用有限元方法对离子交换膜金属复合材料(ionic polymermetal composite, IPMC)的电致动特性进行了数值模拟.通过比较求解控制方程中不考虑水分子扩散阻力和考虑水分子扩散力的两种计算模型,着重探讨和比较了水... 详细信息

基于Tadokoro理论模型,采用有限元方法对离子交换膜金属复合材料(ionic polymermetal composite, IPMC)的电致动特性进行了数值模拟.通过比较求解控制方程中不考虑水分子扩散阻力和考虑水分子扩散力的两种计算模型,着重探讨和比较了水分子扩散阻力对钠离子携带周围水分子的迁移运动规律和变形过程中各个特征物理量的影响.结果表明,控制方程中增加水分子扩散阻力这一非线性项,对最终的宏观挠曲位移影响并不明显;但是对于钠离子浓度、等效应变、内部平衡力分布等物理量影响很大;这种影响还具有区域性特征,主要集中于电极板附近区域,其他区域影响较弱.控制方程中增加水分子扩散力可以更准确地描述钠离子在迁移过程各物理量的变化规律.

关键词：离子交换膜金属复合材料 Tadokoro模型水分子扩散力有限元法致动特性

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凸集模型非概率可靠性在桥梁评估中的应用

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华中科技大学学报（自然科学版） 2009年第12期37卷 120-123页

作者：陈旭勇樊建平华中科技大学土木工程与力学学院华中科技大学结构分析与安全评定湖北省重点实验室湖北武汉430074

根据在役桥梁的作用效应区间特点,引入凸集模型非概率可靠性理论方法,在非概率可靠性指标常用的3种求解方法(即定义法、转化法和优化法)的基础上,对基于区间变量的在役桥梁非概率可靠性评估进行了研究.考虑检测手段的局限性,存在难以获... 详细信息

根据在役桥梁的作用效应区间特点,引入凸集模型非概率可靠性理论方法,在非概率可靠性指标常用的3种求解方法(即定义法、转化法和优化法)的基础上,对基于区间变量的在役桥梁非概率可靠性评估进行了研究.考虑检测手段的局限性,存在难以获取在役桥梁概率模型中的全部统计参数的问题,给出了在役桥梁非概率可靠性评估方法的一般步骤,并对一座实桥分别进行了概率和非概率的可靠性评估,同时进行了时变可靠性分析和寿命预测.研究结果表明,在原始数据不充分情况下,对在役桥梁进行非概率可靠性评估是可行的和合理的.

关键词：桥梁可靠性分析评估凸集模型非概率可靠性区间变量

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横向流引起含松动支承细长圆柱体的失稳与非线性振动

横向流引起含松动支承细长圆柱体的失稳与非线性振动

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第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：王琳华中科技大学力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

研究了细长悬臂圆柱体在横向流和端部松动支承作用下的Hopf分岔与混沌振动。圆柱体振动方程的特点是含有时滞项和松动支承产生的非线性力。基于Galerkin方法,将圆柱体结构离散为5自由度模型。研究表明,当横向流的速度逐渐增大且超过某... 详细信息

研究了细长悬臂圆柱体在横向流和端部松动支承作用下的Hopf分岔与混沌振动。圆柱体振动方程的特点是含有时滞项和松动支承产生的非线性力。基于Galerkin方法,将圆柱体结构离散为5自由度模型。研究表明,当横向流的速度逐渐增大且超过某一临界值时,圆柱体将出现颤振失稳,它与自由端的松动支承将发生碰撞,从而产生强有力的非线性力;随着流速的继续增大,出现了包括混沌在内的多种复杂的运动行为。数值计算还发现,松动支承的位置对系统的全局动力学行为也有影响。

关键词：横向流松动支承圆柱体 Hopf分岔混沌

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横向流引起热交换器管道失稳与振动的非线性动力学模型

横向流引起热交换器管道失稳与振动的非线性动力学模型

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中国力学学会学术大会'2009

作者：王琳倪樵华中科技大学力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

基于准稳定流体理论,考虑同轴方形阵列(in-linesquare array)中的某一柔性管道,建立管道振动的非线性运动方程。与以往的理论模型相比,计入了因管道横向运动产生的非线性轴力项。首先研究了不含松动支承的管道模型。当流速超过Hopf分岔... 详细信息

基于准稳定流体理论,考虑同轴方形阵列(in-linesquare array)中的某一柔性管道,建立管道振动的非线性运动方程。与以往的理论模型相比,计入了因管道横向运动产生的非线性轴力项。首先研究了不含松动支承的管道模型。当流速超过Hopf分岔的临界值(UH)后,管道的振动将以极限环形式出现;由于运动方程中引入了非线

关键词：热交换器管道横向流非线性动力学模型

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压电激励和传感无限梁的振动模型

压电激励和传感无限梁的振动模型

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2009年全国压电和声波理论及器件技术研讨会暨2009年全国频率控制技术年会

作者：李国清徐巍尹潇然匡友弟 430074 华中科技大学土木工程与力学学院力学系 430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室 430074 华中科技大学土木工程与力学学院力学系

采用压电驱动和传感技术，实现诸如输油管道和铁路轨道等大跨度结构的健康检测，始终受到工业部门的极大关注，这类问题需要压电驱动和传感无限长梁的振动作为理论基础。首先分析无限长梁的弯曲振动，引入一个弹簧-阻尼单元，考虑半无... 详细信息

采用压电驱动和传感技术，实现诸如输油管道和铁路轨道等大跨度结构的健康检测，始终受到工业部门的极大关注，这类问题需要压电驱动和传感无限长梁的振动作为理论基础。首先分析无限长梁的弯曲振动，引入一个弹簧-阻尼单元，考虑半无限长梁无穷远端的边界条件，建立另一端的变形速度和弯曲内力之间的联系，从而获得了一个2×2的阻抗矩阵，它代表着半无限长弹性梁的动力特性。按照一定间距分布压电柱激励和传感的无限梁系统，可划分为半无限长梁、压电柱、有限长梁的组合系统，分别给出它们的阻抗方程并考虑其中的连续条件，联立求解阻抗方程组可得出问题的数值解。进一步考虑在双压电片弯曲驱动或传感下无限梁的弯曲振动。类似地，沿着梁的轴线将系统模型化为半无限长梁、双压电片.弹性梁复合梁、有限长梁的组合系统，也给出它们的阻抗方程和联立求解方法。以在压电柱横向激励和双压电片弯曲激励下半无限长悬臂梁和无限长梁为数值算例，除采用本文方法获得数值解答以外，还采纳Wang和Lai提出的无限弹性梁有限元模型，获得了上述算例的有限元计算结果。对比分析表明：本文方法的计算结果与有限元结果吻合很好，从而说明所提出的模型和方法对分析压电激励和传感无限梁的振动问题是十分有效的。

关键词：无限梁压电激励传感检测输油管道铁路轨道振动分析

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