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余弦形预制双曲梁非线性隔振器的隔振性能

上海交通大学学报 2019年第7期53卷 852-859页

作者：任晨辉杨德庆上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心船舶海洋与建筑工程学院

设计了中点固结的余弦形预制双曲梁非线性隔振器,以用于船舶设备的主动与被动隔振.给出了余弦形预制双曲梁隔振器所受横向压力-位移关系解析表达式,分别建立了主动与被动隔振系统的非线性振动微分方程,利用谐波平衡法求得近似解析解,并... 详细信息

设计了中点固结的余弦形预制双曲梁非线性隔振器,以用于船舶设备的主动与被动隔振.给出了余弦形预制双曲梁隔振器所受横向压力-位移关系解析表达式,分别建立了主动与被动隔振系统的非线性振动微分方程,利用谐波平衡法求得近似解析解,并与龙格-库塔法的数值解进行比较,给出了力传递率与位移传递率的表达式.同时,研究了在不同的非线性刚度系数、激励幅值、阻尼系数条件下,余弦形预制双曲梁隔振器的力传递率与位移传递率的变化规律.结果表明:谐波平衡法的解析解与龙格-库塔法的数值解基本吻合;所设计的非线性隔振器具有优良的低频隔振效果,其响应和隔振性能与激励幅值和阻尼有关.

关键词：余弦形曲梁隔振器非线性振动谐波平衡法振动传递率

多层SGP夹层玻璃受刚体冲击作用的实验研究

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无机材料学报 2018年第10期33卷 1110-1118页

作者：张杨梅王星尔杨健刘清风刘炘炜上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

多层SentryGlas?Plus(SGP)夹层玻璃在建筑行业被广泛作为承重材料,玻璃在动态冲击下的脆性失效易导致夹层玻璃的承重性能大幅降低,而目前对多层SGP夹层玻璃抗冲击性能的研究数据较少。本研究基于平均最小破坏速度(MMBV)测试方法,对三层... 详细信息

多层SentryGlas?Plus(SGP)夹层玻璃在建筑行业被广泛作为承重材料,玻璃在动态冲击下的脆性失效易导致夹层玻璃的承重性能大幅降低,而目前对多层SGP夹层玻璃抗冲击性能的研究数据较少。本研究基于平均最小破坏速度(MMBV)测试方法,对三层SGP夹层玻璃面板展开刚体冲击实验。首先采用高速相机追踪裂纹产生和扩展情况,将夹层玻璃的开裂顺序分成三类,并通过分析其冲击响应,研究开裂顺序、支撑条件和玻璃面板构成对SGP夹层玻璃抗冲击性能的影响。实验结果显示,边缘夹固式夹层玻璃需要更高的平均最小破坏速度来触发玻璃破损,且与驳接点支式试样相比,其碎裂前刚度提高了44%。相比于钢化玻璃,半钢化玻璃碎片在受压状态下可产生更强的锁合机制,从而明显提高试样刚度,平均最小破坏速度则稍有增加。研究还显示动态刚度在破坏后阶段将会显著降低。最后,结合高速相片分析了两类动态脱层特征。

关键词：夹层玻璃 SGP夹层玻璃结构玻璃冲击实验动态荷载

基于光滑有限元的加筋板静力自由振动和声辐射分析

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中国造船 2019年第2期60卷 13-28页

作者：肖倩朱仁传上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心

基于光滑有限元思想给出了一个适当“软化”的有限元模型分析方法,即对原有的应变场分别运用基于边和节点的应变光滑技术进行光滑操作,构建边光滑Mindlin板单元和带权节点光滑三维简化梁单元,结合离散剪切间隙技术对加筋板的静力、自由... 详细信息

基于光滑有限元思想给出了一个适当“软化”的有限元模型分析方法,即对原有的应变场分别运用基于边和节点的应变光滑技术进行光滑操作,构建边光滑Mindlin板单元和带权节点光滑三维简化梁单元,结合离散剪切间隙技术对加筋板的静力、自由振动和声辐射问题进行了分析.在声辐射分析中,运用瑞利积分求得结构的声辐射阻抗从而对结构进行分析.由于模型得到了适当的“软化”且成功避免了低阶Reissner-Mindlin板单元在弯曲过程中的横向剪切自锁问题,使得计算精度大大提高.数值计算结果表明,与传统的有限元相比,本模型能实现以低阶单元达到高精度的计算结果,且收敛速度更快.

关键词：加筋板结构静力自由振动光滑有限元声辐射离散剪切技术

塑料类高分子聚合物材料水中目标声学参数反演

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物理学报 2019年第21期68卷 130-141页

作者：周彦玲范军王斌上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心海洋工程国家重点实验室

塑料类高分子聚合物材料作为3D打印领域的一类主要材料,在水下声学模型和结构成型中的应用越来越广泛,这类新材料的声学参数直接影响着3D打印的水下声学模型和结构的声学性能.基于水中目标声散射的Rayleigh简正级数解及塑料类高分子聚... 详细信息

塑料类高分子聚合物材料作为3D打印领域的一类主要材料,在水下声学模型和结构成型中的应用越来越广泛,这类新材料的声学参数直接影响着3D打印的水下声学模型和结构的声学性能.基于水中目标声散射的Rayleigh简正级数解及塑料类高分子聚合物材料实心球中亚音速Rayleigh波低频共振机理分析,获取了亚音速Rayleigh波在低频情况下共振峰频率和幅度分别对材料的波速和衰减系数敏感的特征.在此特征基础上建立了一种以亚音速Rayleigh波反向散射共振峰频率和幅度为代价函数的塑料类高分子聚合物材料声学参数反演方法.最后通过典型塑料类高分子聚合物材料PMMA(甲基丙烯酸甲酯-亚克力)实心球反向声散射特性水池试验,测量了亚音速Rayleigh波反向散射共振特性,并反演得到了此类PMMA材料的纵波、剪切波声速及其声衰减系数,与理论预报结果基本吻合,为3D打印的塑料类高分子聚合物材料模型声学性能测试和评估提供了一种新方法.

关键词：塑料类高分子聚合物声散射声学参数反演

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波流对不同淹没深度水平圆柱的载荷分析

上海交通大学学报 2018年第8期52卷 938-945页

作者：柏君励马宁顾解忡上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心船舶海洋与建筑工程学院上海200240

通过试验和数值模拟相结合的方法对水平圆柱与波浪、波流相互作用的问题进行研究.首先,在循环水槽中开展了波流与水平圆柱相互作用的试验,试验中分别测量流、波浪以及波流对不同淹没深度的圆柱的水平和垂直作用力.其次,采用RANS方程对... 详细信息

通过试验和数值模拟相结合的方法对水平圆柱与波浪、波流相互作用的问题进行研究.首先,在循环水槽中开展了波流与水平圆柱相互作用的试验,试验中分别测量流、波浪以及波流对不同淹没深度的圆柱的水平和垂直作用力.其次,采用RANS方程对部分试验工况进行数值模拟,并对波流与圆柱相互作用过程中自由面的变化以及波浪的反射情况进行分析.接着重点讨论圆柱所受波流作用力的峰值随圆柱淹没深度的变化规律,并将试验测量的受力峰值与Morison公式计算的理论值进行对比,发现波浪的反射和阻塞效应对波流作用力的峰值具有显著的影响.结果表明,波浪的反射作用使受力增加,波浪的阻塞效应使受力减小,而圆柱的受力峰值取决于这两者的相对强弱程度.在波浪反射和阻塞的共同作用下,圆柱的受力和Morison公式计算结果相比,在部分淹没和完全淹没状态下表现出不同的特性.

关键词：波流-圆柱相互作用波流作用力波浪反射波浪阻塞

极限海况下6 MW单柱型浮式风力机耦合动力响应

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上海交通大学学报 2021年第1期55卷 21-31页

作者：阳杰何炎平孟龙赵永生吴浩宇上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为了实现单柱型浮式风力机在中等深度海域的实际规模应用,以新型6 MW单柱型浮式风力机为研究对象,在极限海况下对风力机的生存能力进行模型试验和数值模拟.模型试验采用缩尺比为1∶65.3的模型在上海交通大学海洋工程国家重点实验室进行... 详细信息

为了实现单柱型浮式风力机在中等深度海域的实际规模应用,以新型6 MW单柱型浮式风力机为研究对象,在极限海况下对风力机的生存能力进行模型试验和数值模拟.模型试验采用缩尺比为1∶65.3的模型在上海交通大学海洋工程国家重点实验室进行,得到风力机的六自由度运动响应、锚泊系统的受力情况以及危险受力点的受力情况.通过数值模拟软件对风力机的时域耦合运动响应进行了仿真计算.对数值模拟和模型试验的数据进行时域和频域分析,结果表明:数值模拟与模型试验结果最大偏差小于12%,吻合良好;风力机运功响应的能量主要集中在低频和波浪频率处;整个浮式风力机系统在极限海况下可可靠生存.通过数据分析对风力机的载荷极限状态进行了预报,为结构强度计算提供必要的理论依据和计算参数.

关键词：海上浮式风力机模型试验数值模拟耦合动力响应极限载荷预报

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水中微小波纹圆柱体声散射低频共振调控

物理学报 2021年第5期70卷 178-188页

作者：周彦玲王斌范军上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心海洋工程国家重点实验室上海200240

塑料类高分子材料甲基丙烯酸甲酯-亚克力(PMMA)圆柱中亚音速Rayleigh波低频隧穿共振可引起反向散射增强,在低频标准散射体设计等领域具有重要应用价值.提出一种微弱形变的规则波纹表面结构,可实现水中PMMA圆柱反向散射低频共振频率的无... 详细信息

塑料类高分子材料甲基丙烯酸甲酯-亚克力(PMMA)圆柱中亚音速Rayleigh波低频隧穿共振可引起反向散射增强,在低频标准散射体设计等领域具有重要应用价值.提出一种微弱形变的规则波纹表面结构,可实现水中PMMA圆柱反向散射低频共振频率的无源调控.利用微扰法推导了水中微弱形变规则波纹圆柱反向散射低频共振频率偏移的近似解,讨论了波纹微扰系数、周期对规则波纹圆柱共振频率偏移的影响规律.基于Rayleigh波相位匹配方法分析了低频共振频率偏移的机理.研究表明:微弱形变规则波纹圆柱中亚音速Rayleigh波沿微弱形变波纹表面传播,与光滑圆柱体相比,传播路径的改变引起Rayleigh波传播相位变化,导致了Rayleigh波低频共振频率发生偏移.最后开展了微弱形变规则波纹圆柱体声散射特性水池实验,获取了其反向散射共振频率,明显观察到了规则波纹圆柱共振频率偏移现象,与理论预报结果吻合较好.

关键词：规则波纹圆柱亚音速Rayleigh波共振散射

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水下环形凹槽圆柱体散射声场空间指向性调控

物理学报 2021年第17期70卷 125-132页

作者：周彦玲范军王斌李兵上海交通大学海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

本文提出一种具有深度梯度的环形凹槽结构,可用于调控水中有限长刚性圆柱体散射声场空间指向性.基于声学相位阵列理论分析了环形凹槽圆柱声散射空间指向性改变的机理,研究表明:凹槽深度方向相位延迟和凹槽间Bragg散射的相互作用使得平... 详细信息

本文提出一种具有深度梯度的环形凹槽结构,可用于调控水中有限长刚性圆柱体散射声场空间指向性.基于声学相位阵列理论分析了环形凹槽圆柱声散射空间指向性改变的机理,研究表明:凹槽深度方向相位延迟和凹槽间Bragg散射的相互作用使得平面声波垂直于圆柱方向入射其正横方向散射声波发生偏转.采用有限元方法讨论了凹槽结构参数如占空比、梯度等对圆柱散射声场空间分布特征的影响规律.多个不同深度梯度环形凹槽单元组合圆柱体散射声场数值计算和实验结果显示:具有环形凹槽结构圆柱体正横方向散射声波均匀偏转到预定的空间范围内,使得圆柱体声散射场空间指向性均衡化,改变了圆柱整体的散射特征,这为水下目标声隐身设计和声波定向传播提供了新的方法.

关键词：环形凹槽结构声波偏转圆柱体声散射

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声子晶体负泊松比蜂窝基座的减振机理研究

振动工程学报 2019年第3期32卷 421-430页

作者：秦浩星杨德庆高新船舶与深海开发装备协同创新中心海洋工程国家重点实验室上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院

通过建立声子晶体负泊松比蜂窝基座的等效动力学模型,研究该基座局域共振减振机理。探讨动力学参数(固有频率比、质量比、阻尼比)、声子晶体的周期层数等对基座减振性能的影响规律。研究结果表明,当声子晶体固有频率与基座固有频率接近... 详细信息

通过建立声子晶体负泊松比蜂窝基座的等效动力学模型,研究该基座局域共振减振机理。探讨动力学参数(固有频率比、质量比、阻尼比)、声子晶体的周期层数等对基座减振性能的影响规律。研究结果表明,当声子晶体固有频率与基座固有频率接近时,能有效降低基座发生结构共振时的响应幅值。建立声子晶体蜂窝基座的优化设计模型,优化得到具有指定局域共振固有频率的声子晶体结构。动力学频响计算表明,该优化设计基座能够有效抑制结构的低频共振现象。

关键词：减振声子晶体负泊松比蜂窝基座