检索结果-内蒙古大学图书馆

固体力学学报 2020年第2期41卷 182-192页

作者：周志昆朱笔达黄敏生华中科技大学力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

通过低能离子辐照,金属玻璃中会产生类似空位的微观结构缺陷,称为准空位.论文基于分子动力学模拟,研究了引入准空位的Cu50Zr50金属玻璃在单轴拉伸下的塑性变形行为,讨论了准空位的体积分数、分布区域对金属玻璃增韧效果的影响,探究了准... 详细信息

通过低能离子辐照,金属玻璃中会产生类似空位的微观结构缺陷,称为准空位.论文基于分子动力学模拟,研究了引入准空位的Cu50Zr50金属玻璃在单轴拉伸下的塑性变形行为,讨论了准空位的体积分数、分布区域对金属玻璃增韧效果的影响,探究了准空位在不同循环载荷作用下对金属玻璃的增韧效果.研究结果表明:引入准空位可以有效地增强金属玻璃的韧性;随准空位体积分数的增大,金属玻璃的变形模式发生了从脆性剪切破坏到均匀塑性变形的明显转变,使金属玻璃发生韧脆转变的临界准空位体积分数约为0.5%;准空位分布范围更广时,增韧效果更好;在循环载荷作用下,准空位的引入对金属玻璃韧性的提高仍然明显,当拉伸应变达到30%时,依旧能观察到非常均匀的塑性变形.对于一般的金属和合金,辐照引入的空位和间隙原子以及由此进一步演化形成的孔洞、析出相、位错环或层错四面体通常使得材料更加脆化.然而,对于金属玻璃而言,辐照形成的空位不易扩散和进一步演化,反而可能增加该材料的韧性.

关键词：金属玻璃准空位增韧剪切带分子动力学

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声表面波谐振器频率-温度行为分析

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固体力学学报 2020年第3期41卷 248-257页

作者：张艳明江山金俊胡洪平华中科技大学力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

声表面波(SAW)器件以其优良的性能广泛应用于雷达、通讯和日常用品等领域.然而,随着器件工作频率的不断升高,温度对器件频率稳定性的影响也越来越严重.因此,研究声表面波器件的温度效应,并在变温情况下保持SAW器件的频率稳定性至关重要... 详细信息

声表面波(SAW)器件以其优良的性能广泛应用于雷达、通讯和日常用品等领域.然而,随着器件工作频率的不断升高,温度对器件频率稳定性的影响也越来越严重.因此,研究声表面波器件的温度效应,并在变温情况下保持SAW器件的频率稳定性至关重要.论文采用增量型的拉格朗日方程分析受温度影响的声表面波频率漂移问题.用频率-温度系数(TCF)作为评价频率-温度行为的标准.设计了一个具有温度补偿层的双层SAW谐振器模型,降低了器件的频率-温度系数.通过尺寸优化,LiNbO_3-AlN结构的SAW谐振器在25℃(参考温度)下的频率-温度系数TCF接近0 ppm/℃.SAW谐振器的波长为4μm,谐振频率为1214.9 MHz.

关键词：声表面波(SAW) 频率-温度行为增量型拉格朗日方程 TCF

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考虑挠曲电效应的压电纳米薄板力-电-热耦合特性研究

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固体力学学报 2020年第5期41卷 444-454页

作者：宋铭鄢之华中科技大学力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

挠曲电效应是由应变梯度引起的,与尺度相关的力电耦合效应.基于Kirchhoff板假设和挠曲电理论,论文推导了温度和电压作用下的压电薄板力-电-热耦合微分控制方程,定量分析了微分控制方程中非线性项的影响,并针对四周固支压电薄板采用Ritz... 详细信息

挠曲电效应是由应变梯度引起的,与尺度相关的力电耦合效应.基于Kirchhoff板假设和挠曲电理论,论文推导了温度和电压作用下的压电薄板力-电-热耦合微分控制方程,定量分析了微分控制方程中非线性项的影响,并针对四周固支压电薄板采用Ritz法求解,数值计算了压电薄板的弯曲和振动行为.在研究温度和挠曲电效应对薄板耦合特性和力学行为的影响时,论文分别考虑了材料系数不随温度变化和随温度线性变化两种情况.以PZT-5H为例,作者讨论了挠曲电和温度对压电薄板的横向位移和固有频率的影响.研究结果表明挠曲电效应对压电纳米薄板的力学行为影响很大,且具有明显的尺寸效应.此外,薄板对温度变化非常敏感.因此,可通过挠曲电效应和温度来调控压电纳米薄板的多场耦合特性和力学行为,进而优化基于压电薄板的NEMS/MEMS中传感器、作动器等电子器件的性能.

关键词：挠曲电效应压电纳米薄板力-电-热耦合尺寸效应

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利用含多孔介质微穿孔周期结构增强声吸收

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声学学报 2020年第2期45卷 258-266页

作者：乔厚何锃赵超江雯彭伟才华中科技大学力学系武汉430074 湖北省结构分析与安全评定重点实验室武汉430074 中国舰船研究设计中心船舶振动噪声重点实验室武汉430064

为获得理想吸声性能,提出了一种由多孔材料,微穿孔板及空气层构成的周期复合结构,并利用微穿孔板理论和等效流体多孔材料模型,结合等效电路法进行了分析。结果表明,复合结构显著增强了微穿孔板结构的中低频吸声性能,但其高频性能较单独... 详细信息

为获得理想吸声性能,提出了一种由多孔材料,微穿孔板及空气层构成的周期复合结构,并利用微穿孔板理论和等效流体多孔材料模型,结合等效电路法进行了分析。结果表明,复合结构显著增强了微穿孔板结构的中低频吸声性能,但其高频性能较单独多孔材料差;采用合适填充比例并联布置多种多孔材料,可适当调节复合结构的吸声性能。此外,周期复合结构的堆叠层数N≥1时,相对单层复合结构,中低频吸声带宽提升至少40%(≥380 Hz);相对多层微穿孔板结构,增大N对相应中低频吸声带宽提升不低于30%(≥300 Hz)。总体上,文中周期复合结构可显著增强传统微穿孔结构的中低频性能,是一种简单高效的中低频宽频降噪方案。

关键词：多孔介质多孔材料复合结构中低频声吸收周期结构

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均匀来流中圆柱尾迹与柔性倒置板相互作用的数值研究

均匀来流中圆柱尾迹与柔性倒置板相互作用的数值研究

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第十二届全国流体力学学术会议

作者：邹开敏彭泽瑞华中科技大学航空航天学院力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

本文通过数值模拟研究了均匀来流经过圆柱后形成的尾迹与倒置柔性薄板的互相作用问题。柔性倒置板后端固定,其余部分可自由变形和运动。论文着重探讨了柔性倒置板在圆柱近场尾迹和远场涡街中的运动模态、弯曲能和升阻力等动力学响应特性... 详细信息

本文通过数值模拟研究了均匀来流经过圆柱后形成的尾迹与倒置柔性薄板的互相作用问题。柔性倒置板后端固定,其余部分可自由变形和运动。论文着重探讨了柔性倒置板在圆柱近场尾迹和远场涡街中的运动模态、弯曲能和升阻力等动力学响应特性,考察了雷诺数(Re)、弯曲刚度(K)和流向距离(D)的影响。研究发现,对于较低的雷诺数(如Re=200),K=0.5的倒置板发生大幅拍动,而K=0.3的倒置板发生小幅拍动;这一现象与单个板在均匀来流中的情况相反。同时,发现倒置板拍动频率和圆柱升力频率始终一致,系统表现出锁频现象。进而分别刻画了近场(D=2.0)和远场(D=4.5)情况下倒置板的拍动频率、拍动振幅、阻力和弯曲能等动力学特性随Re的变化趋势。通过平均压强场与单个圆柱的平均压强场的差值,对圆柱阻力减小的原因进行了说明。最后,通过瞬时流场解释了低雷诺数下K=0.5的倒置板发生大幅拍动和K=0.3的倒置板发生小幅拍动的原因。

关键词：流固耦合柔性板流动干扰漩涡浸入边界法

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横向载荷下拱形多胞薄壁梁耐撞性分析与优化

横向载荷下拱形多胞薄壁梁耐撞性分析与优化

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中国力学大会-2021+1

作者：张雄于庆春傅欣荣华中科技大学航空航天学院工程力学系工程结构分析和安全评定湖北省重点实验室

能量吸收构件广泛应用于交通运载工程领域以保障人员生命和财产安全。研发轻质高效的薄壁吸能构件对安全、节能、环保等方面具有十分重要的社会价值和研究意义。研究表明在各种载荷条件下,多胞薄壁梁的能量吸收性能均远高于单胞薄壁梁... 详细信息

能量吸收构件广泛应用于交通运载工程领域以保障人员生命和财产安全。研发轻质高效的薄壁吸能构件对安全、节能、环保等方面具有十分重要的社会价值和研究意义。研究表明在各种载荷条件下,多胞薄壁梁的能量吸收性能均远高于单胞薄壁梁。然而不论是单胞还是多胞薄壁梁,在横向弯曲条件下的能量吸收能力和效率相对轴向压溃条件均低约一个数量级。为有效提高横向载荷下薄壁梁的耐撞性,本文对拱形多胞薄壁梁的能量吸收性能进行研究,并采用代理优化方法对拱形多胞梁进行耐撞性优化设计。首先对四胞薄壁方直梁进行三点弯曲试验,然后采用有限元软件LS-DYNA对试验进行数值模拟仿真,并采用验证的数值模型对不同边界下的拱形多胞薄壁梁进行耐撞性分析。最后通过选取拱形多胞薄壁梁的轮廓几何参数为设计变量,以能量吸收效率(比能量吸收SEA)为目标,利用响应面方法得到了最优化轮廓设计。最优设计的SEA值比初始设计提高41%

关键词：拱形结构三点弯曲能量吸收多胞结构优化设计

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横向载荷下拱形薄壁结构耐撞性研究

横向载荷下拱形薄壁结构耐撞性研究

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中国力学大会-2021+1

作者：傅欣荣张雄于庆春华中科技大学航空航天学院工程力学系工程结构分析和安全评定湖北省重点实验室

薄壁管状吸能构件广泛运用于结构缓冲和碰撞安全防护领域。在轴向加载条件下,其能量吸收能力较横向加载时高一至两个量级。然而在工程实际中,吸能构件通常受到横向或斜向载荷的作用,很少受到单纯的轴向载荷作用。如何提高结构在横向载... 详细信息

薄壁管状吸能构件广泛运用于结构缓冲和碰撞安全防护领域。在轴向加载条件下,其能量吸收能力较横向加载时高一至两个量级。然而在工程实际中,吸能构件通常受到横向或斜向载荷的作用,很少受到单纯的轴向载荷作用。如何提高结构在横向载荷下的能量吸收性能是一个不可回避的重要课题。考虑到拱形结构能够将横向载荷转化为轴向力,本文对一种优化的薄壁圆截面拱形结构OTCAS(Optimized Thin-walled Circular-section Arch Structure)进行了耐撞性研究。首先通过对直圆管进行弯曲成形制备了相关试件,并对三点弯曲条件下OTCAS的静、动态的能量吸收和变形行为开展了实验研究。通过与直圆管对比表明,OTCAS的能量吸收能力和效率较直圆管提高超过400%。考虑到金属成形过程对耐撞性能的影响,本文首先对直圆管的弯曲成形过程进行模拟,并在考虑成形效应的基础上对OTCAS的静动态横向三点弯曲过程进行了仿真。结果对比表明,有限元模拟与实验结果吻合良好,其中成形效应对耐撞性结果具有重要影响,相比无成形效应时能量吸收性能提高达20%。

关键词：拱形结构三点弯曲横向冲击能量吸收金属成形

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局部刚性输流管道的非线性动力学特性研究

局部刚性输流管道的非线性动力学特性研究

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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：周坤易浩然代胡亮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

本研究主要探索了局部刚性悬臂输流管道的非线性静力学和动力学问题,其中囊括了直管和半圆形曲管问题。为建立这样一个普遍适用的非线性动力学模型,本研究采用基于绝对节点坐标法的平面梁单元对管道进行离散,离散后又基于适用于含非材... 详细信息

本研究主要探索了局部刚性悬臂输流管道的非线性静力学和动力学问题,其中囊括了直管和半圆形曲管问题。为建立这样一个普遍适用的非线性动力学模型,本研究采用基于绝对节点坐标法的平面梁单元对管道进行离散,离散后又基于适用于含非材料体系统的拉格朗日扩展方程推导得出了相应的非线性动力学控制方程。基于该非线性动力学方程又能得到输流管道的静态平衡方程以及系统稳定性方程。静力学研究结果表明,刚性管段的存在对悬臂曲管的静态变形存在不可忽略的影响,即使刚性管段的长度只有从长度的1/12。而线性稳定性分析表明,刚性管段的长度,位置对整体管道的临界流速有着较大的影响,在某些参数下,刚性管段可以显著提高整体管道的临界流速。同时,刚性管段的存在对管道自由端位移的分岔路径也有着相应的影响,但管道整体呈现为简单的周期运动,概周期、混沌等复杂动力学行为并未出现。

关键词：局部刚性输流管道非线性动力学绝对节点坐标法

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输流曲管驱动水下仿生机器人研究

输流曲管驱动水下仿生机器人研究

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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：周坤易浩然代胡亮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

本研究基于输流曲管的非线性静态变形以及射流作用创新性的设计了一种水下仿生机器人,并且该仿生机器人相比于现有的智能材料驱动的水下仿生软体机器人质量更大,同时还能产生较好的驱动效果,在水流较急的区域将更有优势。该仿生机器人... 详细信息

本研究基于输流曲管的非线性静态变形以及射流作用创新性的设计了一种水下仿生机器人,并且该仿生机器人相比于现有的智能材料驱动的水下仿生软体机器人质量更大,同时还能产生较好的驱动效果,在水流较急的区域将更有优势。该仿生机器人由头部和三根内含输流管道的弯曲触手组成,头部通过3D打印制成,而弯曲的柔性触手由开模浇筑的方式制成。当头部中的水泵打开时,三根弯曲触手在内部流体的作用下出现静态变形,从而向外张开;而当头部中的水泵关闭时,触手的静态变形回复;基于触手的这种往复运动并结合水喷出时的射流作用,可以实现仿生机器人的自由游动。首先,我们基于绝对节点坐标法对单根弯曲的触手进行理论建模,并通过相应的单根触手静变形实验验证了该理论模型的正确性。随后,通过相应的仿真软件平台得出了单根触手在发生静态变形时产生的升阻力,证明了该触手在出现静态变形时的确可以产生相应的推进力。最后,对该仿生机器人的整体进行了自由游动实验,实验结果表明,弯曲触手的存在可以有效提高该仿生机器人的游动速度,且最大游动速度可达5cm/s。

关键词：非线性静态变形水下仿生机器人弯曲输流管道绝对节点坐标法

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桅杆涡激振动对高层建筑振动响应影响机理研究

桅杆涡激振动对高层建筑振动响应影响机理研究

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第十四届全国振动理论及应用学术会议(NVTA2021)

作者：严浩代胡亮王琳倪樵华中科技大学航空航天学院工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

本文针对高层建筑及桅杆结构,建立桅杆在受横向风载作用下的涡激振动理论模型,研究桅杆涡激振动对高层建筑振动响应的影响机理。基于尾流振子模型描述涡激力,采用哈密尔顿原理建立桅杆和高层建筑结构的非线性耦合振动方程,利用Galerkin... 详细信息

本文针对高层建筑及桅杆结构,建立桅杆在受横向风载作用下的涡激振动理论模型,研究桅杆涡激振动对高层建筑振动响应的影响机理。基于尾流振子模型描述涡激力,采用哈密尔顿原理建立桅杆和高层建筑结构的非线性耦合振动方程,利用Galerkin离散和龙格库塔数值法求解耦合动力学方程组。研究结果表明,桅杆的基阶涡激振动行为可诱发高层建筑的高阶模态振动响应,这是桅杆涡激振动产生的受迫激励所导致的高层建筑共振行为。本研究为实际工程结构风致振动机理研究提供了理论基础。

关键词：涡激振动受迫激励模态共振细长结构

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