摘要：弹性梁系统作为一种基本工程单元,被广泛应用于建筑、航天航空、海洋工程等领域,控制弹性梁系统的振动水平具有重要工程意义。为揭示双耦合非线性振子(double-coupling nonlinear oscillator,DCNO)在双梁系统振动控制中的潜在应用,建立了含DCNO的双梁系统动力学行为预报分析模型,并采用拉格朗日法预报双梁系统的动力学行为。在确保数值结果正确的基础上,研究了DCNO的典型工作模式,探讨了DCNO参数对双梁系统动力学行为的影响规律。研究结果表明,DCNO的引入能够有效实现双梁系统各子结构的同步振动控制。一方面,当DCNO处于多频线性/非线性振动控制模式时,双梁系统各子梁主共振区处的振动均得到了有效抑制,且多频非线性振动控制模式激发了双梁系统的复杂振动响应,使得弹性梁与DCNO之间出现振动能量时域单向传递现象;另一方面,根据振动控制的需求,DCNO的工作模式及振动控制效果可通过调控其核心控制参数实现,设定合适的DCNO核心控制参数有利于增强DCNO对双梁系统主共振区的振动控制效果。

摘要：由于聚偏氟乙烯(PVDF)具有质量轻、高输出灵敏度以及易剪裁等优点,PVDF模态传感器广泛应用于振动噪声控制领域。现有的研究工作多局限于经典边界条件,而实际工程中经常遇到弹性约束边界,绝对理想的经典边界条件并不常见。将改进傅里叶级数方法拓展至弹性约束梁结构的模态传感器设计,将弹性梁横向位移展开为傅里叶余弦级数和边界补充项以克服位移函数导数存在的不连续问题,结合Rayleigh-Ritz方法和模态正交特性得到PVDF模态传感器形状函数以及二次导数。通过数值计算表明,边界约束刚度变化将导致PVDF模态传感器形状变化存在刚度敏感区,在该区域形状变化明显。相比其他方法,此方法计算简便,通过调节边界刚度值可以实现经典边界和任意弹性边界约束条件,边界约束刚度的变化不需要重新计算方程和程序编写。

摘要：文章为任意阻抗边界条件下热声压电俘能系统的声学特性和俘能特性提供一种新的求解方案.热声压电俘能系统包含任意阻抗边界、热缓冲管、板叠、谐振管和俘能元件,当板叠两侧温差达到临界温差时,工质流体在板叠处发生热声耦合振荡,进而引起压电薄膜发生形变,为外接负载提供电能.振荡频率、声压实部和流速虚部的模态分布称为热声压电俘能系统的声学特性,负载俘获的当量化能量称为热声压电俘能系统的俘能特性.文章在验证边界光滑傅里叶级数和Galerkin法稳定性和可靠性基础上,预报驻波热声压电俘能系统的声学特性和俘能特性,研究热声管长、外接负载和边界阻抗对声学特性和俘能特性的影响规律.研究表明,驻波热声压电系统振荡频率与热声管长呈反比;外接负载与系统存在阻抗匹配关系,但过高的负载会使系统失去俘能能力;且管长和边界阻抗对振荡频率的影响可以分为高敏感区、低敏感区和阻抗失效区,同时发现边界阻抗范围内存在“声学特性一致阻抗带”,因此在设计热声压电俘能系统时可根据不同的需求和应用场景选择其工作区带.本研究可快速预报热声压电俘能系统的声学特性和俘能特性,并为通过改变结构参数或阻抗边界调控系统声学特性和俘能特性、拓宽压电能量采集频带提供参考.

摘要：为了有效解决弯矩、剪力等动力学参量在支承处跳跃问题,本文建立弹性边界条件下含内部支承梁结构振动功率流分析模型,将梁结构在支承位置分割为子梁I-耦合弹簧-子梁II的形式。梁结构振动位移采用边界光滑傅里叶级数进行分段展开,根据能量原理建立考虑内支承刚度的任意边界约束梁结构系统拉格朗日函数,结合瑞利-里兹方法对模型求解获得系统特征方程。在此基础上,根据振动功率流理论计算结构振动系统功率流分布与振动响应特性。通过与传统方法、数值求解对比,对本文模型的正确性与可靠性给予验证。基于所建立模型,研究横向支承刚度、旋转约束刚度、内部支承位置等参数对任意弹性边界梁结构振动功率流、支承传递损失、系统总输出功率流的影响。本文模型解决了传统方法求解突变位置功率流的数值不稳定问题,且系统边界变化时无需对模型进行重建,具有高效、高精度等优点,为弹性边界条件内部支承梁结构振动功率流特性分析提供了有效手段。

摘要：传统线性减振器在抑制内燃机轴系的扭转振动方面有着长期的应用,但较窄的减振带宽限制了其性能的发挥.考虑到内燃机闭环轴系的周期性激振力随转速的变化而变化,其在相对较宽的频率域内实现高效的减振十分必要.为了探究非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)替代调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)抑制曲轴扭转振动的可行性,文章将建立曲轴的多惯量非线性闭环自激耦合振荡模型,在此基础上,研究TMD和NES对闭环曲轴扭振减振的影响规律.分析过程综合考虑了轴系不同轴段位置的瞬态和稳态扭转振动.除此之外,定义了振动密度,性能领先效率和波动率3种函数综合考虑不同动力吸振器(dynamic vibration absorber,DVA)的性能优劣.讨论了NES和TMD在不同的设计参数下(变刚度、变阻尼和变位置排布)的减振效率和鲁棒性.结果表明,NES和TMD控制曲轴扭振时具有不同的刚度及阻尼失效区间.随着设计参数的变化,NES和TMD的减振性能交替领先,NES的综合性能领先了24.5%,TMD的综合性能领先了3.3%.同时,NES具有较高的阻尼依赖性(13.6%),TMD具有较高的刚度(3.6%)及位置依赖性(25.6%).

摘要：为了探究船舶艉轴承的支承刚度对推进轴系回旋振动特性的影响,本文利用流体动力润滑理论,通过求解适用于径向轴承的Reynolds方程,分析了轴承液膜刚度的动态特性,进而利用有限元方法分析其对轴系回旋振动的影响。研究发现液膜刚度随轴颈转速增大呈非线性变化,在特定转速下会发生波动。轴承设计间隙增大会导致水平方向的刚度增大,而竖直方向的刚度会先减后增。通过ANSYS有限元软件建立了船舶推进轴系模型,分析艉轴承不同设计间隙对轴系回旋振动的影响。当临界转速处于刚度出现波动的转速范围内时,发生耦合作用使固有频率产生影响,为船舶轴承设计间隙选取提供理论依据。

摘要：以简支矩形薄板为研究对象,首先在波数域内对结构振动体积速度与辐射声功率的关系进行分析,推导出反映结构模态对体积速度贡献规律的数学表达式。在此基础上,结合PVDF(Polyvinylidene Fluoride)压电薄膜的电荷输出方程,利用三角函数的正交性,给出一种方法来设计体积速度传感器,并针对具体模型进行了结构体积速度测量实验。结果表明,所设计的分布式体积速度传感器具有较好的传感精度。在此基础上,利用所设计的传感器进行了结构声辐射有源控制实验研究,分别针对单频和带宽信号激励情况下的有源控制实验取得了满意的控制效果,从而验证了本文PVDF体积速度传感器设计方法的正确性以及通过PVDF膜传感结构声辐射并作为误差传感器进行有源控制的有效性。

摘要：动力吸振器作为一种振动控制单元被广泛运用于各种工程场合,但传统的线性吸振器只能实现窄带振动控制.文章在线性吸振器的基础上引入对称水平弹簧构建线性刚度与非线性刚度相结合的组合刚度非线性吸振器,以提升吸振器的吸振性能.考虑实际工程中可能的安装方式,分别建立水平弹簧接地安装和不接地安装的组合刚度非线性吸振器模型,利用谐波平衡法结合弧长延拓法解析求解动力学响应,并与数值结果相互验证,证明了求解结果的准确性.随后分析比较两种组合刚度非线性吸振器与线性吸振器以及非线性能量阱之间的吸振性能,发现水平弹簧接地安装类型的组合刚度非线性吸振器在保留线性吸振器优势的同时又改善其吸振频带窄的缺点,且与非线性能量阱相比在主共振频率附近的较宽频内吸振性能更优.在此基础上,讨论了水平弹簧参数以及吸振器阻尼对主结构振动幅频响应和稳定性的影响,最后观察分析主结构幅频响应曲线不稳定区内的复杂动力学行为.研究结果表明合适的设计参数能够使得主结构振动峰值较低的同时,频响曲线不稳定运动区域的范围也较小.

摘要：采用一种改进傅里叶级数方法建立了任意弹性边界支承下输流管路系统耦合振动特性分析模型。通过在管路两端引入两种边界支承弹簧,所有经典边界条件及其组合可以通过设置相应刚度系数得到。管路横向振动位移采用标准傅里叶级数与边界光滑函数叠加展开,使得所构造的场函数在整个域内[0,L]足够光滑,联立输流管路耦合振动系统微分方程与弹性边界条件,求得任意边界条件管路系统耦合振动特性分析的标准特征值问题。通过数值算例,验证了此模型预报不同条件下输流管路振动特性的正确性与可靠性。在此基础上,讨论分析了边界支承刚度变化对输流管路耦合振动特性的影响。此模型具有收敛快、精度高等特点,可以为研究复杂边界支承输流管路耦合振动特提供新的分析手段。

摘要：以简支矩形薄板为研究对象,首先在波数域内对结构振动体积速度与辐射声功率的关系进行分析,推导出反映结构模态对体积速度贡献规律的数学表达式。在此基础上,结合PVDF压电薄膜的电荷输出方程,利用三角函数的正交性,给出一种新方法来设计体积速度传感器,并针对具体模型进行了结构体积速度测量实验研究。结果表明,所设计的分布式体积速度传感器具有较好的传感精度,进而说明了方法的正确性。同时还发现PVDF压电薄膜制作工艺与粘贴位置的偏差对其传感精度在一定频带内有较大影响,并且对不同位置激励下传感的影响程度不同。