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低频振动隔离和能量采集双功能超材料

力学学报 2021年第11期53卷 2972-2983页

作者：赵龙陆泽琦丁虎陈立群上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444 上海市应用数学和力学研究所上海200072

振动隔离和能量采集一体化是一种能够将有害振动隔离并转化为电能收集利用的动力学机制.本文从局域共振超材料存在低频带隙特性出发,研究了振动隔离和能量采集双功能超材料的动力学行为.通过在球型磁腔内放置固接了感应线圈的球摆构成... 详细信息

振动隔离和能量采集一体化是一种能够将有害振动隔离并转化为电能收集利用的动力学机制.本文从局域共振超材料存在低频带隙特性出发,研究了振动隔离和能量采集双功能超材料的动力学行为.通过在球型磁腔内放置固接了感应线圈的球摆构成具有能量采集功能的球摆型谐振器,并将其周期性的放置在基体梁中,可以将带隙频率范围内的振动聚集在谐振器内,以实现振动隔离和能量采集双功能.建立了横向激励下双功能超材料梁的动力学方程,应用Bloch’s定理得到超材料的能带结构,通过有限元仿真验证了理论模型和研究方法.研究了不同参数下超材料梁的带隙特性.进一步将一维拓展到二维,研究了二维双功能超材料板的振动隔离和能量采集性能.最后,设计并建造了振动隔离和能量采集一体化双功能超材料动力学实验平台,解析、数值和实验结果表明,在局域共振带隙的频率范围内,超材料梁主体的振动明显被抑制,与此同时,振动被局限在谐振器中,使采集到的电压达到了最大值.通过对附加谐振器和没有附加谐振器的能带结构和幅频响应的对比,发现球摆型谐振器的加入可以在低频范围内形成了一个局域共振带隙,有效提高了超材料梁在低频处的振动隔离和能量采集性能.

关键词：球摆型谐振器振动隔离能量采集双功能超材料

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大型客机机体噪声机理及控制技术

实验流体力学 2024年第3期38卷 63-78页

作者：王尚陈斌年陈国勇杨小权翁培奋上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学力学与工程科学学院上海200072

气动噪声问题不仅是大型客机适航取证的关键技术难题,更是关系到乘客舒适度的重要技术指标。增升装置噪声和起落架噪声是大型客机机体噪声的主要来源。本文针对我国大型客机研制中增升装置噪声和起落架噪声的产生机理及控制关键科学问题... 详细信息

气动噪声问题不仅是大型客机适航取证的关键技术难题,更是关系到乘客舒适度的重要技术指标。增升装置噪声和起落架噪声是大型客机机体噪声的主要来源。本文针对我国大型客机研制中增升装置噪声和起落架噪声的产生机理及控制关键科学问题,开展噪声源、远场声辐射精细化数值模拟。针对噪声产生机理,发展了近壁面边界涡量流、拟涡能流等涡动力学过程与涡声理论相结合的噪声源分析方法;针对机体噪声控制难题,提出了缝翼凹腔小尺度波纹噪声控制方法和起落架支杆大尺度波纹噪声控制方法。数值模拟结果表明:缝翼凹腔是增升装置的重要噪声源之一;中低频噪声和纯音峰值主要来自缝翼凹腔和主翼前缘,后缘襟翼对噪声的贡献相对较小;起落架尾迹区域和轮胎空腔区域存在大量、复杂的大尺度湍流涡结构,是起落架的主要噪声源,起落架各部件噪声特性基本呈现宽频特性,支柱部件辐射噪声最大,轮胎次之,中间的连轴部件和扭杆部件辐射噪声相对较小;缝翼凹腔波纹噪声控制方法兼具减阻和降噪功效;起落架大尺度波纹噪声控制方法能有效降低远场辐射噪声。本文研究内容可为增升装置气动与噪声一体化设计、起落架降噪设计等提供技术支撑。

关键词：机体噪声增升装置起落架噪声机理噪声控制

静电力对槽道湍流中热颗粒分布和相间能量输运的影响

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力学学报 2023年第6期55卷 1217-1227页

作者：唐晓峰冯欢欢潘明董宇红上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市能源工程力学重点实验室和力学信息学前沿基地上海200072

颗粒-湍流两相流中的相间能量传递问题是学者们关注的重点之一,而静电力作用是影响颗粒-槽道湍流两相流中颗粒倾向性分布和相间能量输运的一个重要因素.文章对携带辐射加热带电颗粒的竖直槽道湍流两相流进行了数值研究,重点研究颗粒在... 详细信息

颗粒-湍流两相流中的相间能量传递问题是学者们关注的重点之一,而静电力作用是影响颗粒-槽道湍流两相流中颗粒倾向性分布和相间能量输运的一个重要因素.文章对携带辐射加热带电颗粒的竖直槽道湍流两相流进行了数值研究,重点研究颗粒在槽道中的空间分布形态以及对空间分布对相间能量输运的影响.流体相采用基于欧拉观点的直接数值模拟,颗粒相采用拉格朗日点-粒追踪模型,考虑颗粒与流体之间的动量交换与热交换.通过对颗粒局部聚集特性、颗粒与流体速度相关性和两相间能量交换的分析,探究静电力作用下的颗粒运动和分布特点以及两相间动能和热交换的变化规律.研究结果表明,同种电荷颗粒之间互相排斥的静电力作用弱化了颗粒在近壁面处低速条带区的聚集现象,颗粒的空间分布更加均匀,且均匀性与颗粒所带的电荷量正相关.同时发现较强的静电力作用使位于近壁区的颗粒对流体的跟随性减弱,较之斯托克斯阻力,静电力所起的作用占主导地位.颗粒在空间上的均匀分布提高了流体的平均温度和速度,强化了槽道中间区域颗粒与流体之间的动能交换与热交换并减弱了壁面附近两相之间的动能交换与热交换.

关键词：静电力颗粒聚集稀疏两相湍流直接数值模拟

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轴向运动粘弹性弦线的横向非线性动力学行为

工程力学 2005年第4期22卷 48-51页

作者：陈立群吴俊上海大学力学系上海200436 上海市应用数学和力学研究所上海200072

采用Poincaré映射和分岔图分析轴向运动黏弹性弦线横向振动的非线性动力学行为。考虑由积分型本构关系描述的黏弹性弦线,并计及微小但有限的变形导致的几何非线性,建立了系统的控制方程。应用Galerkin方法将系统控制方程截断,并通过引... 详细信息

采用Poincaré映射和分岔图分析轴向运动黏弹性弦线横向振动的非线性动力学行为。考虑由积分型本构关系描述的黏弹性弦线,并计及微小但有限的变形导致的几何非线性,建立了系统的控制方程。应用Galerkin方法将系统控制方程截断,并通过引入辅助变量将截断后的方程转化为便于数值积分的形式。计算了弦线中点Poincaré映射对轴向张力涨落幅值、轴向运动速度、黏弹性系数和黏弹性指数的分岔图。

关键词：轴向运动弦线横向振动黏弹性非线性分岔

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圆环非线性隔振设计和动力学研究

振动工程学报 2021年第6期34卷 1223-1229页

作者：顾栋浩陆泽琦丁虎陈立群上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学力学在能源工程中的利用重点实验室上海200072 上海大学力学与工程科学学院上海200072

根据特定形状弹性结构力形变的非线性关系实现准零刚度隔振是一种更为直接的方法。利用弹性圆环弯曲变形来获得准零刚度,与此同时,通过添加水平弹簧和水平阻尼,引入非线性刚度和非线性阻尼。建立隔振系统动力学模型,运用直接运动分离法... 详细信息

根据特定形状弹性结构力形变的非线性关系实现准零刚度隔振是一种更为直接的方法。利用弹性圆环弯曲变形来获得准零刚度,与此同时,通过添加水平弹簧和水平阻尼,引入非线性刚度和非线性阻尼。建立隔振系统动力学模型,运用直接运动分离法,给出了设计的频率响应和位移传递率的表达式,并对解析结果进行了数值验证,讨论了水平刚度和水平阻尼对位移传递率的影响。结果表明,优化水平弹簧刚度可以使隔振频率带宽扩大,而优化水平阻尼可以同时实现共振抑制和高频隔振。

关键词：非线性振动隔振非线性刚度非线性阻尼位移传递率

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耳蜗感音机理研究及临床应用

医用生物力学 2023年第4期38卷 643-654页

作者：王勉之姚文娟上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学与力学研究所上海200072

听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。因... 详细信息

听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。因此,融合数学、力学、生物和医学的多学科交叉原理,建立真实有效的耳蜗结构生物力学模型,深入研究耳蜗的感音机理,为听力修复和临床治疗提供理论基础是许多科学家关注的焦点。本文总结了当前耳蜗感音机理及临床应用研究现状,指出当前尚存在的问题,并对今后的研究工作进行展望。

关键词：耳蜗感音机理宏-微观结构生物力学临床应用

轴向加速运动黏弹性梁受迫振动中的混沌动力学

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物理学报 2013年第20期62卷 68-74页

作者：丁虎严巧赟陈立群上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 上海大学力学系上海200444

研究了黏弹性轴向运动梁在外部激励和参数激励共同作用下横向振动的混沌非线性动力学行为.引入有限支撑刚度,并考虑黏弹性本构关系取物质导数,同时计入由梁轴向加速度引起的沿径向变化的轴力,建立轴向运动黏弹性梁横向非线性振动的偏微... 详细信息

研究了黏弹性轴向运动梁在外部激励和参数激励共同作用下横向振动的混沌非线性动力学行为.引入有限支撑刚度,并考虑黏弹性本构关系取物质导数,同时计入由梁轴向加速度引起的沿径向变化的轴力,建立轴向运动黏弹性梁横向非线性振动的偏微分-积分模型.通过Galerkin截断方法研究了外部激励的频率和因速度简谐脉动引起的参数激励的频率在不可通约关系时轴向运动连续体的非线性动力学行为,并对不同截断阶数的数值预测进行了对比.基于对控制方程的Galerkin截断,得到离散化的常微分方程组,使用四阶Runge-Kutta方法求解.基于此数值解,运用非线性动力学时间序列分析方法,通过Poincaré映射,观察到轴向运动梁随扰动速度幅值的倍周期分岔现象,并比较了有无外部激励对倍周期分岔的影响.分别在低速以及近临界高速运动状态下,从相平面图、Poincaré映射以及频谱分析的角度识别了系统中存在的准周期运动形态.

关键词：轴向运动梁非线性混沌分岔

基于新型光弹性实验技术的力学实验教学方法探索

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力学与实践 2021年第4期43卷 617-622页

作者：黄兴毛霜霜冯捷敏吴凤琳吴鸿张东升上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200444

为了解决传统光弹性实验教学中数据处理过于复杂、时间过长的问题,将新型光弹性实验技术探索性地运用于力学实验教学。本文在简要介绍该技术基本方法的基础上,以教学实例的形式着重阐述了其在实验教学中的运用。该技术在实验教学中的运... 详细信息

为了解决传统光弹性实验教学中数据处理过于复杂、时间过长的问题,将新型光弹性实验技术探索性地运用于力学实验教学。本文在简要介绍该技术基本方法的基础上,以教学实例的形式着重阐述了其在实验教学中的运用。该技术在实验教学中的运用不仅使光弹性实验教学测量由定性判断过渡到定量测量,而且能够拓展学生的视野、培养学生的创新思维能力。

关键词：光弹实验定量分析实验教学运用

(2+1)维Boiti-Leon-Pempinelle系统的钟状和峰状圈孤子

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物理学报 2005年第4期54卷 1468-1475页

作者：郑春龙方建平陈立群浙江丽水学院物理系上海大学应用数学和力学研究所上海200072 上海大学应用数学和力学研究所

借助于Painlev B cklund变换和多线性变量分离方法 ,求得了 (2 +1)维非线性Boiti Leon Pempinelle系统的一般变量分离解 .根据得到的一般解 ,可以构建出丰富的局域相干结构 ,如峰状孤子、紧致子等 .得到了两种新的局域结构———钟状... 详细信息

借助于Painlev B cklund变换和多线性变量分离方法 ,求得了 (2 +1)维非线性Boiti Leon Pempinelle系统的一般变量分离解 .根据得到的一般解 ,可以构建出丰富的局域相干结构 ,如峰状孤子、紧致子等 .得到了两种新的局域结构———钟状圈孤子和峰状圈孤子 ,并简要讨论了这两种圈孤子的一些特殊演化性质 .

关键词：变量分离法圈孤子局域相干结构非线性物理系统势函数