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冲击载荷下(纤维/聚合物)-金属层合板的大挠度动力响应

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复合材料学报 2020年第1期37卷 147-154页

作者：李凯凯张建勋张威夏元明李剑峰沙振东秦庆华西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

对冲击载荷下固支(纤维/聚合物)-金属层合方板和圆板的大挠度动力响应进行了理论研究。基于理想刚塑性假定和塑性极限屈服条件,建立了质量块体和爆炸冲击载荷下(纤维/聚合物)-金属层合板大挠度动力响应的理论模型,给出了固支(纤维/聚合... 详细信息

对冲击载荷下固支(纤维/聚合物)-金属层合方板和圆板的大挠度动力响应进行了理论研究。基于理想刚塑性假定和塑性极限屈服条件,建立了质量块体和爆炸冲击载荷下(纤维/聚合物)-金属层合板大挠度动力响应的理论模型,给出了固支(纤维/聚合物)-金属层合方板和圆板考虑弯曲和拉伸相互作用的大挠度响应解析解,进一步忽略弯曲的影响,得到了其动力响应的膜力解。研究结果表明,理论预测与已有实验结果吻合较好,该理论模型可以有效地预测质量块体和爆炸冲击载荷下(纤维/聚合物)-金属层合板的最大挠度。

关键词： (纤维/聚合物)-金属层合板理想刚塑性模型冲击载荷动力响应大挠度

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基于振动时滞法的非零叶间相位角叶片颤振

航空动力学报 2020年第8期35卷 1752-1761页

作者：杜云祥徐自力焦玉雪李康迪西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

发展了一种利用叶片延迟振动设置叶间相位角的振动时滞法和多通道叶片非同相振动的流固耦合颤振分析模型。模型通道数选取相邻节径线之间通道数的两倍,在循环扇区的不同通道中,令叶片的各阶振动模态位移滞后于前一叶片,结合基于虚拟弹... 详细信息

发展了一种利用叶片延迟振动设置叶间相位角的振动时滞法和多通道叶片非同相振动的流固耦合颤振分析模型。模型通道数选取相邻节径线之间通道数的两倍,在循环扇区的不同通道中,令叶片的各阶振动模态位移滞后于前一叶片,结合基于虚拟弹性体的快速动网格算法实现流场及叶片网格的高效更新。针对Rotor 37多通道模型,研究了不同叶间相位角对叶片气弹稳定性及通道流场特性的影响。结果表明:多通道方法与全环叶片颤振分析的计算结果基本一致,而18节径振动下多通道方法的计算时间是全环分析的14.86%;节径振动形式对气动阻尼有显著影响,且在2节径时发生气弹失稳;叶间相位角引起流道内激波位置和强度变化和非定常激波脉动异相冲击,是影响颤振的主要原因。

关键词：叶片颤振流固耦合叶间相位角振动时间延迟多通道方法

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一种磁性并联低刚度隔振器

航空动力学报 2016年第6期31卷 1408-1416页

作者：董光旭张希农罗亚军严博西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

为了能够抑制低频微幅振动,提出了一种磁性并联低刚度隔振器,其由固支的承载梁和磁性弹簧并联构成.其中,磁性弹簧由4个永磁体对组成,每个永磁体对中的两块永磁体相吸配置,并在梁上对称均布;利用等效电流法对永磁体进行建模,根据安培定... 详细信息

为了能够抑制低频微幅振动,提出了一种磁性并联低刚度隔振器,其由固支的承载梁和磁性弹簧并联构成.其中,磁性弹簧由4个永磁体对组成,每个永磁体对中的两块永磁体相吸配置,并在梁上对称均布;利用等效电流法对永磁体进行建模,根据安培定律给出了永磁体之间磁力的计算表达式,最后通过曲线拟合得到了其近似表达式;分析讨论了梁的等效刚度计算方法,进而得到了所提出的隔振系统的等效刚度计算方法;在不考虑系统非线性影响时,对该隔振系统进行了隔振特性分析及数值仿真.结果表明:与传统的线性隔振器相比,该隔振器能够有效地隔离低频振动,降低隔振系统的固有频率,从而拓宽了隔振器的隔振频带,并改善了系统的阻尼特性,有效地降低了共振区域的共振峰值.

关键词：负刚度隔振磁力振动控制力传递率

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材料构型力学及其在复杂缺陷系统中的应用

力学学报 2015年第2期47卷 197-214页

作者：李群西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

基于材料构型力学描述复杂缺陷力学系统中的破坏行为,可以为预测材料临界失效载荷和评估结构完整性提供新的思路.首先,通过对拉格朗日能量密度函数的梯度、散度、旋度操作分别获取3类材料构型应力张量的定义式、平衡方程、物理意义以及... 详细信息

基于材料构型力学描述复杂缺陷力学系统中的破坏行为,可以为预测材料临界失效载荷和评估结构完整性提供新的思路.首先,通过对拉格朗日能量密度函数的梯度、散度、旋度操作分别获取3类材料构型应力张量的定义式、平衡方程、物理意义以及其对应的守恒积分表达式.其次,基于材料构型力学概念建立描述材料屈服的屈服准则、预测裂纹起裂的断裂准则、以及评估复杂缺陷系统最终失效的破坏准则.然后,利用数字散斑图像相关技术,开发材料构型力学相关参量的无损测量方法.最后,将材料构型力学概念应用于纳米损伤力学和铁电多晶材料的断裂力学中,为此类新型材料的损伤水平评估提供理论支撑.

关键词：材料构型力学复杂缺陷断裂铁电纳米

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结构高频载荷识别的统计能量分析法

航空动力学报 2012年第8期27卷 1765-1772页

作者：谢琼谢石林张希农西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

提出了结构高频载荷识别的统计能量分析法,给出了多子系统受激情况下,结构子系统输入功率识别的步骤和方法.对一个板壳组合结构系统的高频载荷识别分别进行了AutoSEA2仿真和实验研究.仿真与实验结果表明:采用所述方法,能很好地识别出单... 详细信息

提出了结构高频载荷识别的统计能量分析法,给出了多子系统受激情况下,结构子系统输入功率识别的步骤和方法.对一个板壳组合结构系统的高频载荷识别分别进行了AutoSEA2仿真和实验研究.仿真与实验结果表明:采用所述方法,能很好地识别出单激励和多激励下结构子系统的输入功率.研究工作为工程结构的高频载荷识别提供了理论参考.

关键词：载荷识别高频载荷统计能量分析输入功率板壳组合结构

压气机失速先兆及转子多工况流场的DMD分析

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航空动力学报 2020年第11期35卷 2413-2420页

作者：李康迪杜云祥徐自力西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

对NASA Rotor 37跨声速轴流压气机级在多工况下的非定常流场进行了流固耦合数值模拟,采用动力学模态分解(DMD)方法得到了流体压力和速度的模态信息并绘制了模态云图,数值判定了压气机各工况的稳定性,获得了流动特征结构,通过模态云图发... 详细信息

对NASA Rotor 37跨声速轴流压气机级在多工况下的非定常流场进行了流固耦合数值模拟,采用动力学模态分解(DMD)方法得到了流体压力和速度的模态信息并绘制了模态云图,数值判定了压气机各工况的稳定性,获得了流动特征结构,通过模态云图发现了近失速点突尖型失速的初期表现。结果表明:在计算的多种工况中,近失速点和堵塞点均存在不稳定的模态阶次;DMD方法识别的各阶频率与压力信号频谱分析结果的最大误差为0.63%;随着背压上升,相邻两叶片通道内高压低速流体团位置逐渐向叶片前缘移动,范围逐渐扩展;在近失速点,尾缘回流与主流的掺混在叶片吸力面中部产生了半椭球形的旋涡并造成流道堵塞,是突尖型失速的初期表现。

关键词：跨声速轴流压气机非定常流场动力学模态分解模态特征分析突尖型失速

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蜂窝层芯夹层板结构振动与传声特性研究

力学学报 2013年第3期45卷 349-358页

作者：任树伟辛锋先卢天健西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

蜂窝层芯夹层板应用于飞行器、高速列车等交通工具的主体及底板结构时需要考虑其振动及隔声特性.针对声压激励下的四边简支蜂窝层芯夹层板结构,应用基于Reissner夹层板理论的结构振动方程建立了的声振耦合理论模型(声压以简支模态双级... 详细信息

蜂窝层芯夹层板应用于飞行器、高速列车等交通工具的主体及底板结构时需要考虑其振动及隔声特性.针对声压激励下的四边简支蜂窝层芯夹层板结构,应用基于Reissner夹层板理论的结构振动方程建立了的声振耦合理论模型(声压以简支模态双级数的形式引入振动控制方程),结合流固耦合条件求解了声振耦合系统控制方程,应用有限元模拟对理论预测进行了验证.基于理论模型的数值计算结果,系统研究了蜂窝层芯夹层板结构的振动特性和传声特性,刻画了层芯厚度、蜂窝壁厚、夹层板面内尺寸和声压入射角度等关键系统参数对夹层板振动和传声特性的影响,为此类结构的工程优化设计提供了必要的理论参考.

关键词：蜂窝层芯夹层板简支边界结构振动传声损失理论模型

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厚板的高阶剪切变形理论研究

力学学报 2016年第5期48卷 1096-1113页

作者：段铁城李录贤西安交通大学航天航空学院/机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

已有多种厚板理论和高阶剪切变形模型,但仍需要进一步研究以更加完善.首先根据平均转角及上下表面剪应力自由这两个条件,提出了具有统一高阶剪切变形模型的中面位移模式,并将之表示为正交分解形式.根据正交特性,定义了板的广义应力;运... 详细信息

已有多种厚板理论和高阶剪切变形模型,但仍需要进一步研究以更加完善.首先根据平均转角及上下表面剪应力自由这两个条件,提出了具有统一高阶剪切变形模型的中面位移模式,并将之表示为正交分解形式.根据正交特性,定义了板的广义应力;运用板问题应变能密度表示的等价性,提出了与广义应力功共轭的广义应变表示形式,建立了板的本构关系.证明了不同转角定义时虚功原理板理论表示的客观性,以及与三维弹性理论表示的等价性.运用虚功原理,建立了变分自洽的高阶厚板理论和变分渐近的低阶厚板理论,推导了相应的平衡方程及边界条件,分析了与已有板理论的异同.以广义应力形式建立了厚板理论的平衡方程,厘清了不同转角表示时板理论间的关系、低阶厚板理论与高阶厚板理论间的关系以及剪切系数计算等若干基本问题.对圣维南扭转问题的求解证明了该理论的正确性.

关键词：统一高阶剪切变形模型广义应力广义应变虚功原理高阶理论低阶理论

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泡沫铝本构行为研究进展

力学学报 2020年第3期52卷 603-622页

作者：贾然赵桂平西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

作为泡沫金属的典型代表,泡沫铝是一种集结构性和功能性于一体的新型材料,随着生产工艺的提高及国民经济的发展,泡沫铝在航空航天、交通运输、建筑工程、机械制造等领域的应用日趋深入和广泛.工程中复杂的载荷工况,对泡沫铝本构模型的... 详细信息

作为泡沫金属的典型代表,泡沫铝是一种集结构性和功能性于一体的新型材料,随着生产工艺的提高及国民经济的发展,泡沫铝在航空航天、交通运输、建筑工程、机械制造等领域的应用日趋深入和广泛.工程中复杂的载荷工况,对泡沫铝本构模型的准确性及实用性提出了更高的要求.国内外学者对泡沫铝进行了大量的试验研究及有限元数值分析工作,随着各种研究和数值分析本构模型的提出、验证及修正等,人们对泡沫铝的力学性能及其应用的认识逐渐提高.本文首先简要概述了泡沫铝力学性能的试验研究及有限元数值分析的进展,然后重点综述泡沫铝本构行为的国内外研究进展及现状.最后,针对目前存在的问题,讨论并展望了泡沫铝本构行为的研究发展趋势.完善本构模型表征所需的特征参量,将各向异性或横观各项同性材料假定引入模型构建体系,明确静水压缩响应及单轴压缩响应在材料强化中的权重,建立例如随动强化般更加真实且准确反映泡沫铝强化过程的强化准则,将应变率效应研究成果引入本构模型中等是现有泡沫铝本构模型体系中的重要研究方向.

关键词：泡沫铝本构模型试验有限元