检索结果-内蒙古大学图书馆

基于Volterra级数和递推最小二乘法的结构振动响应非线性特征和损伤识别

计算力学学报 2024年

作者：李雪艳赖煜山刘恩刘荣林赵卫暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室

当结构发生损伤时有可能引发结构的非线性振动，所以进行非线性识别可以检测结构损伤。而Volterra级数可以为非线性振动分析提供简明的分析模型，可以分离振动响应的线性和非线性成分，从而建立起更灵敏的非线性特征指标。在识别Volterr... 详细信息

当结构发生损伤时有可能引发结构的非线性振动，所以进行非线性识别可以检测结构损伤。而Volterra级数可以为非线性振动分析提供简明的分析模型，可以分离振动响应的线性和非线性成分，从而建立起更灵敏的非线性特征指标。在识别Volterra核时，需要输入激励响应和输出振动响应，是一个反问题求解问题。为了避免测试激励响应，本文使用不同测点的振动响应作为输入响应。为了避免矩阵求逆和病态求解问题，提出使用递推最小二乘法。研究了Volterra级数分离的各振动响应成分的特点，然后构建了非线性特征指标，进行非线性损伤位置的识别。为了消除激励位置和输入振动响应位置对非线性特征指标的影响，使用贝叶斯融合对最后的特征指标向量进行融合，最后能准确地识别出损伤位置。通过七层框架结构的多工况分析，验证了所提方法的有效性。

关键词： Volterra级数递推最小二乘法非线性特征识别损伤识别贝叶斯融合

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软基体混合胞孔材料的力学性能及抗多次冲击性能

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爆炸与冲击 2022年第6期42卷 60-68页

作者：陈松习会峰黄世清王博伟王小刚暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室广东广州510632 佛山软谷科技有限公司广东佛山528000

为了探索具有优异吸能性能的软基体混合胞孔材料的力学性能,研究该类材料在多次冲击下的冲击响应和材料的可恢复性,对一种软基体混合胞孔材料—人工软骨仿生超材料(artificial cartilage foam,ACF)进行了不同速度下的单轴拉伸和压缩实验... 详细信息

为了探索具有优异吸能性能的软基体混合胞孔材料的力学性能,研究该类材料在多次冲击下的冲击响应和材料的可恢复性,对一种软基体混合胞孔材料—人工软骨仿生超材料(artificial cartilage foam,ACF)进行了不同速度下的单轴拉伸和压缩实验,得到了ACF材料在不同应变率条件下的应力-应变曲线。并利用落锤冲击实验机对ACF材料和另一种软基体混合胞孔材料—发泡聚丙烯材料(expanded polypropylene,EPP)进行了多次冲击下的对比测试,得到了2种材料在单次和多次冲击下的动力学响应。实验结果表明:ACF材料是一种应变率敏感的材料,随着应变率的提升,材料的弹性模量、抗拉强度和抗压强度均逐渐提高;在50 J冲击能量作用下,ACF材料能够吸收96%以上的冲击能量,远高于EPP材料的70%,ACF材料具有更加优异的吸能性能;5次冲击后ACF材料的最大峰值力、最大变形量和吸能能力几乎不变。相比于EPP材料,ACF材料有良好的可恢复性,且具有稳定的多次抗冲击能力。这些研究为软基体混合胞孔材料在多次冲击防护中的应用提供了实验依据。

关键词：软基体混合胞孔材料应变率效应多次冲击可恢复性

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反对称铺设复合材料层合板非线性后屈曲分析

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应用力学学报 2023年第4期40卷 778-787页

作者：张雅倩刘轶轩吴泳芙金福松薛江红暨南大学力学与建筑工程学院 “重大工程灾害与控制”教育部重点实验室广州510632

基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对... 详细信息

基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对分析结果的影响。采用摄动法将无量纲的非线性控制方程及边界条件展开成一系列非齐次线性摄动方程组,分析各阶摄动方程的通解与特解的构造,并逐次求解,建立了反对称铺设复合材料层合板受单向均布压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。进而运用ABAQUS软件对复合材料层合板在面内压缩载荷作用下的屈曲和后屈曲进行有限元分析,结果表明理论解与ABAQUS结果十分接近,验证了理论解的正确性。在此基础上进一步讨论了铺设角度、铺设层数和拉弯耦合效应等对层合板后屈曲性能的影响。研究发现层合板的屈曲载荷受铺设角度与层数的影响较为显著,而拉弯耦合效应使板的屈后强度大大降低。

关键词：复合材料层合板后屈曲摄动法有限元分析

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纤维增强复合材料混合模式分层破坏数值模拟研究

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应用力学学报 2023年第3期40卷 545-557页

作者：刘志明陈静芬毛欢陈君昱暨南大学力学与建筑工程学院“重大工程灾害与控制”教育部重点实验室广州510632

本研究建立了纤维增强复合材料层合板混合模式弯曲破坏试件有限元模型,采用内聚力模型和黏结单元模拟复合材料界面层的力学行为,对现有复合材料层合板混合模式分层破坏试验进行数值模拟,预测与试验荷载-位移曲线吻合良好。根据已建立的... 详细信息

本研究建立了纤维增强复合材料层合板混合模式弯曲破坏试件有限元模型,采用内聚力模型和黏结单元模拟复合材料界面层的力学行为,对现有复合材料层合板混合模式分层破坏试验进行数值模拟,预测与试验荷载-位移曲线吻合良好。根据已建立的有限元模型,探讨了内聚力模型的材料参数如界面单元刚度、界面破坏强度、断裂能以及单元尺寸、不同材料软化法则和材料破坏准则等对弯曲试件混合模式破坏试验数值模拟准确性和收敛性的影响。结果表明,合理选择单元尺寸可保证数值模拟的精确性;合理选用材料软化法则和界面单元刚度对运算效率提高尤为关键;断裂能取值必须足够准确以获得合理的数值分析结果;界面极限强度的选择对运算结果影响微小。而材料破坏准则的选取对混合模式分层破坏数值模拟运算效率区别明显。研究结果为更有效地使用内聚力模型及黏结单元提供了参考指导作用。有利于工程师在进行复合材料层合板分层失效分析遇到收敛困难时,更好地选择相关参数和准则以保证数值计算的收敛性,精确性和运算效率。

关键词：复合材料内聚力模型黏结单元分层破坏

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中红外固体激光器的振动可靠性

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红外与激光工程 2021年第4期50卷 106-111页

作者：刘雯雯苏伟罗文豪李健坷刘人怀郑州大学力学与安全工程学院河南郑州450001 暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室广东广州510632 中国电子产品可靠性与环境试验研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室广东广州510610

基于ANSYS建立了中红外固体激光器的有限元仿真计算模型,通过模态分析获取了固体激光器的各阶固有频率、振型等模态参数。结合非接触测振技术搭建了振动模态试验平台,通过试验与仿真对比,验证了模态仿真模型的可靠性。然后,在模态仿真... 详细信息

基于ANSYS建立了中红外固体激光器的有限元仿真计算模型,通过模态分析获取了固体激光器的各阶固有频率、振型等模态参数。结合非接触测振技术搭建了振动模态试验平台,通过试验与仿真对比,验证了模态仿真模型的可靠性。然后,在模态仿真的基础上,通过谐响应分析,重点研究了激光器光学晶体组件在车载正弦扫频振动下的振动特性,获得了等效应力、总机械应变以及位移与激振频率的关系。最后,分析了影响激光器振动可靠性的关键位置,为改进设计提供了有益的参考。结果表明,2 000 Hz以内,底面固定约束的中红外固体激光器共有4阶固有频率与振型,试验与模态仿真得到的振型描述一致,且固有频率误差小于8%,车载扫频振动条件下,最大总机械应变和等效应力均出现在扩束器的输入镜边缘,沿光学晶体组件轴向的位移最大,其值约为0.14 mm。

关键词：振动可靠性中红外固体激光器非接触测振技术光学晶体组件仿真

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运输包装随机振动的加速度响应谱分析

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振动与冲击 2023年第16期42卷 37-46页

作者：杨松平王志伟暨南大学包装工程学院包装工程研究所广东珠海519070 暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室广州510632 暨南大学产品包装与物流广东普通高校重点实验室广东珠海519070

正切型运输包装系统的加速度随机振动响应谱理论尚未进行系统研究,然而产品加速度响应是评价产品包装有效性的关键指标,而且很大一部分包装材料在一定变形范围内符合正切型的力-位移关系。将考虑关键部件的运输包装随机振动模型化为两... 详细信息

正切型运输包装系统的加速度随机振动响应谱理论尚未进行系统研究,然而产品加速度响应是评价产品包装有效性的关键指标,而且很大一部分包装材料在一定变形范围内符合正切型的力-位移关系。将考虑关键部件的运输包装随机振动模型化为两自由度正切型包装系统,建立了系统的加速度响应谱求解方法,讨论了所提方法的适用范围,并采用数值模拟验证了所提方法的有效性。在此基础上,进一步探究了加速度响应谱对于外激强度和系统参数的敏感性,分析了正切型系统的硬弹簧非线性效应。随着激励水平提高,由于正切型刚度“硬弹簧”非线性作用,从而使产品主体的一阶响应峰值点频率及关键件一阶、二阶响应峰值点频率向右偏移逐渐增大;存在一个最佳的系统非线性特征参数β*,使关键件的一阶响应峰值或响应总体能量最小;系统的阻尼比、频率比、关键部件与产品的质量比对响应起着十分明显的“多阶调频调节带宽”作用。所提方法不仅能够有效地预测产品主体和关键件的响应,也为包装优化设计提供理论依据。

关键词：运输包装随机振动关键部件加速度响应功率谱

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高低周循环弯曲金属梁强度弱化至破坏的模拟

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华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第1期51卷 9-15页

作者：肖衡李紫韬詹林王思宇暨南大学力学与建筑工程学院广东广州510632 暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室广东广州510632 浙江大学航空航天学院浙江杭州310013

基于全程耗散新弹塑性模型,给出金属梁高低周弯曲疲劳破坏的全程统一模拟结果.在不涉及通常引入的损伤变量及特设失效判据的基础上,直接表征金属梁在循环弯曲过程中弯曲强度全程渐变弱化直至丧失的复杂行为.在考虑金属材料从强化到软化... 详细信息

基于全程耗散新弹塑性模型,给出金属梁高低周弯曲疲劳破坏的全程统一模拟结果.在不涉及通常引入的损伤变量及特设失效判据的基础上,直接表征金属梁在循环弯曲过程中弯曲强度全程渐变弱化直至丧失的复杂行为.在考虑金属材料从强化到软化转变的基础上,导出金属梁在循环弯曲过程中截面上非均匀应力-应变和弯矩-曲率的显式关系,并分析金属梁的非线性循环弯曲响应及强度弱化效应,由此直接导出破坏循环数随曲率幅值变化的弯曲疲劳特征曲线,无须借助较为耗时的有限元手段.数值结果表明模型预言与梁循环弯曲的实际疲劳特征一致.

关键词：金属梁拉伸和压缩应力-应变关系强化和软化循环弯曲疲劳特征

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基于CACO算法的结构多损伤识别

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振动工程学报 2010年第5期23卷 523-529页

作者：余岭徐鹏暨南大学力学与土木工程系广东广州510632 暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室广东广州510632

结构多损伤识别是结构健康监测领域的一个具有挑战性的研究课题,数学上,它通常可以转化为连续函数的约束优化问题。介绍连续优化蚁群算法(CACO)的基本原理、从离散ACO到CACO的实现、寻优路径的构建、以及信息素更新和挥发的数学建模,尝... 详细信息

结构多损伤识别是结构健康监测领域的一个具有挑战性的研究课题,数学上,它通常可以转化为连续函数的约束优化问题。介绍连续优化蚁群算法(CACO)的基本原理、从离散ACO到CACO的实现、寻优路径的构建、以及信息素更新和挥发的数学建模,尝试探寻将CACO算法应用于结构多损伤识别问题的可行性并进行数值仿真和实验研究。通过两层刚架多损伤数值仿真以及三层建筑框架结构4种损伤的实验研究,结果表明:采用CACO算法对结构多损伤进行识别不但能够准确定位结构多损伤,而且还可以有效识别其损伤程度。由此可见,CACO算法应用于结构多损伤识别的效果是显而易见的。

关键词：连续优化蚁群算法结构损伤识别结构健康监测

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CFRP加固钢板的粘结界面剥离破坏

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复合材料学报 2021年第12期38卷 4090-4105页

作者：李腾宁志华吴嘉瑜暨南大学力学与建筑工程学院“重大工程灾害与控制”教育部重点实验室广州510632 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055

II型界面破坏是碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢板常见的破坏方式之一。为揭示CFRP加固钢板粘结界面破坏的力学机制,开展了单剪试验和双剪试验分别研究了CFRP-钢板界面力学性能及破坏过程,并采用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向... 详细信息

II型界面破坏是碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢板常见的破坏方式之一。为揭示CFRP加固钢板粘结界面破坏的力学机制,开展了单剪试验和双剪试验分别研究了CFRP-钢板界面力学性能及破坏过程,并采用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向应变分布进行监测。对比两个试验的破坏模式发现,双剪试件的粘结界面主要发生II型破坏,界面破坏的主要力学原因是剪应力;而存在偏心加载的单剪试件,粘结界面上的剪应力和偏心加载引起的弯矩共同作用,使粘结界面发生I/II型混合模式失效。在II型破坏模式下,不同粘结长度的极限荷载及粘结滑移值随着粘结长度的增大而增大,但当粘结长度超过有效粘结长度后,极限荷载及极限滑移值基本保持不变。而在所讨论的偏心加载引起的界面I/II型混合破坏模式下,不同粘结长度的极限荷载基本不变。基于试验数据得到的双线性粘结-滑移关系建立了有限元模型,对CFRP加固钢板的II型界面粘结破坏行为进行分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。

关键词： CFRP加固钢板双剪试验单剪试验数字图像相关技术粘结-滑移关系

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聚氨酯蘑菇状仿生微纤维的混合黏附破坏分析

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材料导报 2024年第10期38卷 248-254页

作者：鲁雯雨宁志华彭焘陈海燕金延暨南大学力学与建筑工程学院 “重大工程灾害与控制”教育部重点实验室广州510632 沈阳市建设工程质量监督站沈阳110071

在仿生学领域壁虎因具有优越的攀爬能力而被广泛研究。为对壁虎仿生微结构的垂直攀爬功能进行设计,本工作对壁虎仿生微纤维与垂直表面之间的黏附机制进行了深入研究。采用双线性内聚力模型对聚氨酯(PU)蘑菇状仿生微纤维与刚性基体之间... 详细信息

在仿生学领域壁虎因具有优越的攀爬能力而被广泛研究。为对壁虎仿生微结构的垂直攀爬功能进行设计,本工作对壁虎仿生微纤维与垂直表面之间的黏附机制进行了深入研究。采用双线性内聚力模型对聚氨酯(PU)蘑菇状仿生微纤维与刚性基体之间的界面黏附行为进行研究。运用压缩+剪切、剪切加载、拉伸+剪切分别模拟壁虎足部的附着、滑移及分离等爬行动作,探讨壁虎爬行过程中的黏附破坏机理。结果表明,在剪切加载、拉伸+剪切混合加载下,界面均发生法向和切向的混合黏附破坏;在压缩+剪切混合加载下,界面发生切向脱黏或混合黏附破坏取决于压缩载荷的大小。法向载荷通过改变微纤维与基体的接触面积来实现对切向黏附承载力的调控。斜向加载下界面的黏附承载力与载荷倾角有关,对于所选用的聚氨酯蘑菇状仿生微纤维,当斜向压力的倾角小于52°时,界面的切向黏附承载力随着斜向压力倾角的增大而增大;最优的斜向拉力方向为17°,沿该方向可用最小的拉力实现界面的脱黏。

关键词：壁虎仿生黏附聚氨酯(PU)蘑菇状微纤维黏附机制混合黏附破坏

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