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基于逆有限元法的三维壁板结构变形场重构

工程力学 2024年第6期41卷 235-245页

作者：胡明月吴邵庆董萼良东南大学土木工程学院工程力学系江苏南京211189 东南大学江苏省工程力学分析重点实验室江苏南京211189 东南大学江苏省空天机械装备工程研究中心江苏南京211189

过约束状态下的结构内部转角不连续,会导致结构变形场难以准确重构。该文以飞行器进气道典型三维壁板结构为对象,开展超静定状态下结构变形场重构方法研究。将子区域划分与逆有限元法相结合,实现了基于实测应变数据的超静定结构全场变... 详细信息

过约束状态下的结构内部转角不连续,会导致结构变形场难以准确重构。该文以飞行器进气道典型三维壁板结构为对象,开展超静定状态下结构变形场重构方法研究。将子区域划分与逆有限元法相结合,实现了基于实测应变数据的超静定结构全场变形重构。对静载工况下三维壁板结构开展变形场重构数值仿真研究,验证算法的可行性和重构精度;进一步开展了试验研究,实现了变载荷工况下基于实测应变的三维壁板结构全场变形重构,并利用实测位移数据验证重构变形场的精度。试验结果表明:位移测点处的重构位移值与实测位移值的相对误差在10%左右,结合子区域划分和逆有限元法的变形重构算法可以准确重构出过约束工况下三维壁板结构的全场变形。

关键词：工程力学全场变形重构逆有限元法三维壁板结构子区域划分

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热声环境下燃烧室结构高频疲劳寿命评估方法

工程力学 2024年

作者：丁勇军陈强王佳良董萼良张大海费庆国北京动力机械研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室东南大学机械工程学院东南大学土木工程学院工程力学系高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室

针对热声环境下发动机燃烧室结构高频疲劳寿命评估问题开展研究，基于有限元-统计能量混合方法和零阶矩应力谱法、考虑平均应力效应的Dirlik方法，提出了一种综合考虑多重热效应的结构高频疲劳寿命评估方法，进而评估了材料弹性模量、材... 详细信息

针对热声环境下发动机燃烧室结构高频疲劳寿命评估问题开展研究，基于有限元-统计能量混合方法和零阶矩应力谱法、考虑平均应力效应的Dirlik方法，提出了一种综合考虑多重热效应的结构高频疲劳寿命评估方法，进而评估了材料弹性模量、材料S-N曲线、热应力等热效应和噪声载荷对发动机燃烧室结构高频疲劳寿命的影响。研究结果表明：对于本文所研究的发动机燃烧室结构，随着温度升高，材料弹性模量的降低会使结构疲劳寿命升高；材料疲劳性能会变差，使结构疲劳寿命降低；结构热应力会增大，导致结构疲劳寿命降低。材料S-N曲线的变化对结构疲劳寿命影响程度最高，弹性模量的变化次之，热应力变化的影响较小。同时，噪声载荷量级越高，结构疲劳寿命越低。

关键词：疲劳寿命评估热噪声环境发动机燃烧室零阶矩应力谱法统计能量分析

基于实测应变的典型热防护结构位移场实时重构

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东南大学学报（自然科学版） 2021年第4期51卷 664-671页

作者：胡明月吴邵庆董萼良东南大学土木工程学院南京210016 东南大学江苏省空天机械装备工程研究中心南京201118

为了保证使役环境下高速飞行器结构的安全性,以高速飞行器典型热防护结构为对象,对其实时变形重构方法进行研究.将分布式光纤光栅应变测量技术与基于改进Ko位移理论的重构算法相结合,实现了基于实测应变数据的结构全场位移重构和演示.... 详细信息

为了保证使役环境下高速飞行器结构的安全性,以高速飞行器典型热防护结构为对象,对其实时变形重构方法进行研究.将分布式光纤光栅应变测量技术与基于改进Ko位移理论的重构算法相结合,实现了基于实测应变数据的结构全场位移重构和演示.以四点弯加载工况下的典型热防护结构位移场重构为例,开展了数值仿真研究,验证了算法的精度;并进一步开展了典型热防护结构的四点弯试验,结合MATLAB程序和LabVIEW数据采集系统,实现了变载荷工况下结构底部金属板位移场的实时重构演示,并利用局部测点的实测位移验证了重构位移场的精度.试验结果表明:在非固支工况下,改进Ko位移理论能够重构出典型热防护结构全场位移,验证了基于改进Ko位移理论的重构算法在非固支工况下结构变形实时重构研究中的有效性和准确性.

关键词：热防护结构实测结构应变全场位移重构 Ko位移理论四点弯试验

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振动式微机械陀螺动态特性光学测试

光学学报 2006年第2期26卷 202-206页

作者：康新董萼良裘安萍何小元南京理工大学力学与工程科学系南京210094 东南大学工程力学研究所南京210096 东南大学仪器科学与工程系南京210096

针对振动式微机械陀螺的设计过程中对微振子动态特性的精确评价问题,提出一种测量微振子动态特性的光学方法。该方法利用高速摄像机获取陀螺微振子在振动时的时间序列图像,然后采用数字图像相关技术对序列图像进行相关计算,以获得微振... 详细信息

针对振动式微机械陀螺的设计过程中对微振子动态特性的精确评价问题,提出一种测量微振子动态特性的光学方法。该方法利用高速摄像机获取陀螺微振子在振动时的时间序列图像,然后采用数字图像相关技术对序列图像进行相关计算,以获得微振子在大气中振动的位移、速度和加速度曲线,并由此计算微振子的固有频率和品质因数。该方法对位移的分辨力在亚微米量级,具有较高的测量精度。对文中被测陀螺驱动模态的固有频率测量结果为2061.67 Hz,大气压下的品质因数测量结果为66.67。提出的方法可为微陀螺动态特性的测量提供一种精确、有效的途径。

关键词：光学测量微机械陀螺固有频率品质因数数字相关时间序列图像

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显微栅线投影法用于微镜转角测量

光子学报 2004年第12期33卷 1500-1503页

作者：康新董萼良何小元南京理工大学理学院力学与工程科学系南京210094 东南大学土木工程学院工程力学系南京210096

采用显微栅线投影法结合相移技术测量了微镜在不同驱动电压下的转角,并同理论值进行了比较,平均误差为4.5%,结果表明测量值和理论值比较吻合.

关键词：微镜驱动电压转角栅线投影法

单层压电弯曲微执行器的非线性静态特性(英文)

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Journal of Southeast University(English Edition) 2010年第4期26卷 603-607页

作者：康新董萼良章定国南京理工大学理学院南京210094 Department of Mechanical and Aeronautical Engineering University of CaliforniaDavis 东南大学土木工程学院南京210096

采用偶应力理论对单层压电悬臂梁式微执行器在强外加电场作用下的非线性静态特征进行了研究.悬臂式执行器包括压电层、被动(弹性)层和2个电极层.首先,采用瑞利-里兹方法分析了在强外加电场作用下由于压电层电致伸缩效应引起的执行器非... 详细信息

采用偶应力理论对单层压电悬臂梁式微执行器在强外加电场作用下的非线性静态特征进行了研究.悬臂式执行器包括压电层、被动(弹性)层和2个电极层.首先,采用瑞利-里兹方法分析了在强外加电场作用下由于压电层电致伸缩效应引起的执行器非线性静态特性.其次,由于悬臂执行器的厚度在μm量级,存在变形尺度效应,采用偶应力理论对变形的尺度效应进行了分析.分析结果表明:悬臂执行器的非线性随着外加电场强度的增大而增大,当外加电场很大时,出现刚度软化现象;而且,执行器被动层和压电层厚度比的最优值不是通常采用的1.0.在微尺度下,由于微梁变形存在尺度效应,该厚度比的最优值应比1.0大.

关键词：非线性静态特性单层压电微执行器偶应力理论瑞利-里兹方法

应用多相机三维数字图像相关实现口腔印模三维重构

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光学学报 2015年第8期35卷 159-164页

作者：董帅戴云彤董萼良康新何小元南京理工大学理学院力学与工程科学系江苏南京210094 东南大学土木工程学院工程力学系江苏南京210018 东南大学江苏省工程力学分析重点实验室江苏南京210018 莆田学院机电工程学院机械工程系福建莆田351100

基于三维数字图像相关(3D-DIC)方法,采用拼接技术对口腔印模的三维形貌进行了测量。针对具有复杂表面形貌的口腔印模,采用由四个水平布置的相机组成的两个3D-DIC测量子系统,对每个子系统测量得到的局部形貌进行拼接,进而得到口腔印模的... 详细信息

基于三维数字图像相关(3D-DIC)方法,采用拼接技术对口腔印模的三维形貌进行了测量。针对具有复杂表面形貌的口腔印模,采用由四个水平布置的相机组成的两个3D-DIC测量子系统,对每个子系统测量得到的局部形貌进行拼接,进而得到口腔印模的整体形貌。与传统的双相机3D-DIC测量方法测量结果进行了比较。实验结果表明,采用本文方法能够较好地重构出复杂的口腔印模的三维形貌,为口腔印模的三维重建提供了一种新的途径,同时也为复杂表面物体的三维形貌测量提供了参考。

关键词：测量口腔印模三维数字图像相关拼接

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基于高速摄像的双线性振动陀螺力学特性分析

光学精密工程 2006年第1期14卷 121-126页

作者：蒋明杨福俊董萼良郑翔何小元苏州科技学院土木系江苏苏州215011 东南大学土木学院江苏南京210096

针对微机械陀螺特征尺寸小、振动频率高,其动态特性难以精确评价的问题,提出了基于高速摄像技术、显微技术与数字图像相关技术的测试方案。并用此方法测量了双线性振动陀螺的固有频率、品质因子、—阶模态振型和杨氏模量。实验数据表明... 详细信息

针对微机械陀螺特征尺寸小、振动频率高,其动态特性难以精确评价的问题,提出了基于高速摄像技术、显微技术与数字图像相关技术的测试方案。并用此方法测量了双线性振动陀螺的固有频率、品质因子、—阶模态振型和杨氏模量。实验数据表明,系统分辨率可达0.01μm,不同驱动频率下所测振子响应频率误差小于0.023%。

关键词：双线性振动陀螺固有频率品质因子杨氏模量高速摄影

基于高速图像采集与时间序列图像相关的微陀螺动力学特性测试

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计量学报 2006年第4期27卷 347-351页

作者：杨福俊孙伟蒋明何小元董萼良东南大学工程力学系江苏南京210096

研究微结构与微机械电子系统(MEMS)的动力学特性测量与试验方法,对于优化MEMS的结构设计以及提高其可靠性与稳定性具有重要的意义。基于高速图像采集技术和数字图像相关方法,提出了一种用于MEMS动力学特性测试与研究的时间序列数字图像... 详细信息

研究微结构与微机械电子系统(MEMS)的动力学特性测量与试验方法,对于优化MEMS的结构设计以及提高其可靠性与稳定性具有重要的意义。基于高速图像采集技术和数字图像相关方法,提出了一种用于MEMS动力学特性测试与研究的时间序列数字图像相关方法。由于数字图像相关方法是以图像子区作为单元通过相关搜索计算出相关动力学参量,如同在试件上安装没有任何附加质量和附加力的影响的“微传感器”,因此该方法对试件表面要求低,测试结构简单,测量的数据精度高,可靠。给出了用该方法对稳定谐振和自由阻尼振动情况下微陀螺的动力学特性的测试结果,为进一步研究分析微陀螺的稳定性提供了重要的参数。

关键词：计量学微机械电子系统微陀螺动力学特性测试时间序列数字图像相关方法