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材料力学冲击问题中结构阻尼的影响分析

力学与实践 2024年

作者：吴蒙蒙杨少红黄方孙亮贲月海军工程大学基础部

材料力学中引入假设简化冲击问题，易造成对工程实际冲击过程理解上的偏差，为提高课堂教学的创新性和挑战度，本文设计了钢球-弹簧冲击实验装置，通过实验研讨了冲击动荷因数的测量结果与教材能量法计算值的偏差，并运用单自由度阻尼... 详细信息

材料力学中引入假设简化冲击问题，易造成对工程实际冲击过程理解上的偏差，为提高课堂教学的创新性和挑战度，本文设计了钢球-弹簧冲击实验装置，通过实验研讨了冲击动荷因数的测量结果与教材能量法计算值的偏差，并运用单自由度阻尼系统的振动理论分析了结构阻尼对冲击动荷因数的影响，通过算例验证了增大阻尼可减小冲击动荷因数。实践表明，采用理论与实验相结合的教学法加深了学生对冲击过程的直观感受和完整理解，培养了学生解决复杂力学问题的综合能力和创新思维。

关键词：冲击问题冲击动荷因数结构阻尼综合能力和创新思维

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深水脐带缆结构阻尼的数值与试验研究

海洋工程 2023年第6期41卷 11-18页

作者：金川曹家瑞李孙伟陈凯俞国军清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 宁波东方电缆股份有限公司浙江宁波315801

深水动态脐带缆内部结构复杂,其阻尼特性对脐带缆的舞动以及疲劳损伤有着重要的影响。脐带缆在和流体相互作用过程中,脐带缆内部构件可能会产生滑动,进而影响脐带缆的结构阻尼,这也使得真实海况中脐带缆的舞动和疲劳是一项复杂而值得深... 详细信息

深水动态脐带缆内部结构复杂,其阻尼特性对脐带缆的舞动以及疲劳损伤有着重要的影响。脐带缆在和流体相互作用过程中,脐带缆内部构件可能会产生滑动,进而影响脐带缆的结构阻尼,这也使得真实海况中脐带缆的舞动和疲劳是一项复杂而值得深入研究的课题。为验证有限元模型能够很好地模拟脐带缆的结构阻尼特性,在考虑内部结构单元间摩擦的基础上,利用ANSYS建立了用于中国南海某油田的脐带缆多层滑移接触摩擦模型。同时,采用自由衰减法对该动态脐带缆开展了原型试验,测得了该缆的结构阻尼比与自振周期。通过对比有限元模型计算结果与原型试验结果发现:数值模型获得的该脐带缆的结构阻尼值与试验值非常接近,这为工程中获得脐带缆结构阻尼比的值提供了好的方向。

关键词：脐带缆结构阻尼数值模拟多层滑移接触摩擦原型试验

结构阻尼对Π型断面结合梁涡振响应的影响研究

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结构阻尼对Π型断面结合梁涡振响应的影响研究

作者：马伟猛湖南大学

学位级别：硕士

Π型断面结合梁具有外形简约、重量轻、施工简单、工程造价低等诸多优点,在大跨度斜拉桥中应用广泛,近年来也逐渐用于大跨度悬索桥。Π型断面结合梁是典型的钝体断面,应用于大跨度缆索承重桥梁,特别是大跨度悬索桥时,比流线型钢箱梁断... 详细信息

Π型断面结合梁具有外形简约、重量轻、施工简单、工程造价低等诸多优点,在大跨度斜拉桥中应用广泛,近年来也逐渐用于大跨度悬索桥。Π型断面结合梁是典型的钝体断面,应用于大跨度缆索承重桥梁,特别是大跨度悬索桥时,比流线型钢箱梁断面更容易发生低风速下的竖弯涡振病害。因此,精确预测大跨度Π型断面结合梁缆索承重桥梁的涡振响应对保障其运营安全至关重要。大跨度桥梁涡振响应对结构阻尼非常敏感,但结构阻尼对Π型断面结合梁涡振响应的影响规律尚不明确,是制约Π型断面结合梁缆索承重桥梁涡振响应精确预测的关键因素之一。本文基于节段模型风洞试验和理论分析研究结构阻尼对Π型断面结合梁涡振响应的影响规律,主要研究内容如下:(1)针对大比例桥梁节段模型弹性悬挂系统设计了双边型永磁式电涡流阻尼器,推导了电涡流阻尼器的阻尼系数和安装位置与节段模型系统附加阻尼比的关系;以附加2.0%竖向阻尼比为设计目标,通过电磁有限元分析探明了永磁体的最优排布方式和导体板几何尺寸、材料电导系数的合理取值范围,评估了气隙大小、模型振动速度和运动偏移量对阻尼系数的影响,完成了阻尼器的加工制造,利用气隙调节装置实现了电涡流阻尼器阻尼系数的精确、连续调节。(2)通过节段模型自由振动试验,研究了在螺旋弹簧上缠绕电工胶带、安装电涡流阻尼器和在螺旋弹簧上绑扎钢丝绳圈等三种节段模型弹性悬挂系统阻尼调节方式的附加阻尼比。深入分析了缠绕圈数和位置对电工胶带附加阻尼比的影响,研究了电涡流阻尼器的附加阻尼比随气隙大小的变化情况,评估了三种阻尼调节方式的附加阻尼比随激振次数的演化规律。基于尾流振子模型分析了结构阻尼比的非线性特性对桥梁涡振锁定风速区间和最大涡振振幅的影响,提出了以最大涡振振幅对应的结构总阻尼比为结构名义阻尼比的非线性结构阻尼量化原则,并开展了大比例节段模型验证试验。(3)基于电涡流阻尼调节装置开展了大、小比例节段模型涡振试验,深入分析了结构阻尼比对Π型断面结合梁涡振响应特性的影响。研究了来流风攻角、加装气动措施、模型几何缩尺比和不同断面型式对桥梁最大竖向涡振振幅随结构名义阻尼比变化规律的影响,发现上述变化规律因断面气动外形(包括来流风攻角、加装气动措施和不同断面型式)而异,但几乎不受模型几何缩尺比影响;建立了Π型断面结合梁最大竖向涡振振幅与Sc数之间的函数关系,并与其他不同断面型式进行了对比,提出了能够同时保证预测精度和减少不同阻尼工况的涡振试验方案。(4)基于Π型断面结合梁大比例节段模型涡振试验数据,对Scanlan经验非线性涡激力模型、广义范·德波振子经验涡激力模型和描述函数经验涡激力模型的振幅预测能力进行了评估。分析了上述三种典型涡激力模型的气动参数随Sc数的变化规律,发现Scanlan经验非线性涡激力模型和广义范·德波振子经验涡激力模型的气动参数随Sc数变化显著,而描述函数经验涡激力模型的气动参数受Sc数影响较小,预测能力更强。最后针对Scanlan经验非线性涡激力模型和广义范·德波振子经验涡激力模型,提出了利用少数阻尼工况准确识别气动参数和预测振幅的策略。

关键词： Π型断面结合梁电涡流阻尼器风洞试验节段模型结构阻尼涡振

带线性记忆和结构阻尼的非自治Kirchhoff型板方程的一致吸引子

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应用数学 2023年第4期36卷 831-844页

作者：徐玲白雪张娟娟西北师范大学数学与统计学院甘肃兰州730070

本文试图研究带线性记忆和结构阻尼的非自治Kirchhoff型板方程的一致吸引子的存在性.为此,引入一个新的变量η,将先验估计与收缩函数的方法相结合,证明一致有界吸收集和一致渐近紧性,最终得到一致吸引子的存在性.

关键词：板方程线性记忆结构阻尼 Kirchhoff型一致吸引子

具有结构阻尼的Kirchhoff型波方程的时间依赖全局吸引子

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数学年刊（A辑） 2023年第2期44卷 163-198页

作者：汪璇田凯鸿西北师范大学数学与统计学院兰州730070

本文讨论了具有结构阻尼的Kirchhoff型波方程:ε(t)■_(t)^(2)-M(||■u||^(2))Δu+(-Δ)^(γ)■_(t)u+f(u)=g(x).γ∈(1/2,1)解的适定性和长时间行为.当非线性项f的增长指数满足2≤p≤3+2γ时,借助Faedo-Galerkin逼近方法和渐近正则估计,得到了解的适定性和正则性.继而利用收缩函数方法验证解过程的渐近紧性.最终证明了时间依赖全局吸引子在自然能量空间H_(0)^(1)(Ω)×L^(2)(Ω)中的的存在性.

关键词： Kirchhoff型波方程时间依赖吸引子结构阻尼正则性

一类具有结构阻尼或强阻尼的退化分数阶基尔霍夫波动方程的全局吸引子

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一类具有结构阻尼或强阻尼的退化分数阶基尔霍夫波动方程的全局吸...

作者：杨文华西南大学

学位级别：硕士

本文研究了一类具有结构阻尼或强阻尼的退化分数阶基尔霍夫波动方程,全文分为五章:第一章主要介绍了基尔霍夫波动方程的物理背景和相关研究,并在此基础上提出了本文所要研究的问题.此外,本章还着重介绍了本文所使用的研究方法和主要结果... 详细信息

本文研究了一类具有结构阻尼或强阻尼的退化分数阶基尔霍夫波动方程,全文分为五章:第一章主要介绍了基尔霍夫波动方程的物理背景和相关研究,并在此基础上提出了本文所要研究的问题.此外,本章还着重介绍了本文所使用的研究方法和主要结果;第二章主要介绍了本文所使用的相关数学符号和泛函分析及索伯列夫空间中的一些重要结论;第三章主要利用Faedo-Galerkin方法和能量方法研究了模型解的适定性,并在此基础上得到了模型解生成的一个动力系统;第四章主要通过分析该动力系统的耗散性和渐近光滑性得到了全局吸引子的存在性;第五章利用Z指数理论证明了全局吸引子的分形维数为无穷大.

关键词：分数阶基尔霍夫型波动方程退化结构阻尼强阻尼适定性全局吸引子分形维数 Z2指数

具有结构阻尼的Kirchhoff型波动方程吸引子的稳定性

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具有结构阻尼的Kirchhoff型波动方程吸引子的稳定性

作者：封蕊郑州大学

学位级别：硕士

本文主要研究以下具有结构阻尼的Kirchhoff型方程的初边值问题解的适定性和长时间动力学行为utt-(1+?‖▽u‖2)Δu+(-Δ)θut+f(u)=g(x),u|?Ω=0,u(x,0)=u0(x),ut(x,0)=u1(x),x ∈Ω,其中θ ∈[1/2,1),∈[0,1].我们用Galerkin方法证明了在相空间H=V1 × L2中整体解的存在唯一性.再利用解在弱空间的Lipschitz稳定性和在强拓扑空间的正则性,得到了有限维整体吸引子的存在性,以及关于扰动参数?和耗散指标θ的稳定性.进一步利用解在弱空间中的拟稳定估计,得到了指数吸引子的存在性.最后,我们证明了解在t>0时具有更高的正则性.

关键词：结构阻尼适定性整体吸引子指数吸引子稳定性

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结构阻尼时域本构模型及其应用

计算力学学报 2004年第3期21卷 303-307页

作者：刘宏昭原大宁李冬平张忠明西安理工大学陕西西安710048

阻尼合金作为一种新型结构功能材料在不少领域已获应用,由于其阻尼值较大且随频率呈复杂变化关系,传统的线性粘性阻尼理论或经典的非频变结构阻尼理论难以精确地描述其耗能行为。本文应用粘弹性阻尼理论,根据阻尼合金储能模量和损耗因... 详细信息

阻尼合金作为一种新型结构功能材料在不少领域已获应用,由于其阻尼值较大且随频率呈复杂变化关系,传统的线性粘性阻尼理论或经典的非频变结构阻尼理论难以精确地描述其耗能行为。本文应用粘弹性阻尼理论,根据阻尼合金储能模量和损耗因子在频域的实测数据,应用最优化方法拟合出标准线性体模型中的本构参数;根据积分形式的三参量本构关系和变形体虚功原理,推导出了有限元形式的动力学方程;讨论了三参数初值的选取;对包含卷积积分的有限元动力学方程通过数学推导将其化为三阶线性微分方程组,再转化为标准状态变量方程,应用数值求解。数值计算实例证明了所提方法的正确和有效性。

关键词：结构阻尼三参量阻尼合金时域本构有限元法

具有结构阻尼的Kirchhoff型波方程的时间依赖全局吸引子

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具有结构阻尼的Kirchhoff型波方程的时间依赖全局吸引子

作者：田凯鸿西北师范大学

学位级别：硕士

本学位论文在时间依赖空间Ht1=V1 ×L2(Ω)中研究具有结构阻尼的Kirchhoff型波方程解的长时间动力学行为.主要研究以下两个问题:(1)讨论具有结构阻尼的Kirchhoff型波方程:其中θ ∈(1/2,1),M(‖▽‖2)Δu是非局部项,f(u)是非线性函数,g... 详细信息

本学位论文在时间依赖空间Ht1=V1 ×L2(Ω)中研究具有结构阻尼的Kirchhoff型波方程解的长时间动力学行为.主要研究以下两个问题:(1)讨论具有结构阻尼的Kirchhoff型波方程:其中θ ∈(1/2,1),M(‖▽‖2)Δu是非局部项,f(u)是非线性函数,g(x)是外力项,Ω∈ R3是具有光滑边界(?)Ω的有界域.首先,应用Faedo-Galerkin方法得到解的适定性,并应用渐近正则估计技术证得解的正则性,其次,应用修正的过程理论和收缩函数理论验证过程的渐近紧性,最后证得时间依赖全局吸引子的存在性.(2)讨论具有非局部结构阻尼的Kirchhoff型波方程:其中φ(‖▽u‖2)Δu是非局部项,σ(‖▽u‖2)(-Δ)θ(?)tu是非局部结构阻尼项.应用与问题(1)相同的方法,证得时间依赖全局吸引子的存在性.

关键词： Kirchhoff型波方程结构阻尼时间依赖全局吸引子收缩函数