摘要：为了研究圆锥形杆自由振动的特性,分别基于欧拉-贝努力梁理论和铁木辛柯梁理论,建立变截面杆自由振动的分析模型。采用一种含三角函数的级数形式来表示欧拉-贝努利梁理论下杆的位移函数,以满足端部位移的条件;利用能量泛函极小化得到系数满足的线性方程组,进而获得不同边界条件下圆锥形杆在欧拉-贝努利梁理论下的若干阶固有频率;类似地,假设位移的级数形式并利用能量函数,建立锥形杆基于铁木辛柯梁理论的求解方法,可得各阶固有频率和模态;给出等截面杆在两种理论下固有频率的转化公式,并推广应用到圆锥形杆的固有频率近似转化。算例分析锥形杆截面参数对结构固有频率的影响,并基于目标设计频率和若干限制条件对锥形杆的尺寸进行设计。数值结果表明,在应用欧拉-贝努利梁理论和铁木辛柯梁理论时,所提方法都能够稳定收敛且计算效率高,具有较高的精确度。该研究工作为超声工程中变幅杆的动力学特性提供了计算依据。

摘要：采用哈密尔顿原理,推导得到了阻尼层复合材料夹芯梁的偏微分振动平衡方程;使用Navier型闭环解得到梁的固有频率和损耗因子,并与其他文献中的解进行对比验证;最终揭示了夹芯复合材料梁动力学性能随结构参数的变化。结果表明:随着梁长度的增大,梁的固有频率逐渐减小,结构的损耗因子呈现先增大后减小的趋势,梁的长度存在最佳动力学设计值;增大阻尼层剪切模量,结构固有频率逐渐增大,结构的损耗因子呈现先增大后减小的趋势,阻尼层剪切模量也存在最佳动力学设计值;随阻尼层厚度的增大,结构的固有频率逐渐降低,一阶模态下的损耗因子逐渐增大,但是其余模态下的损耗因子呈现先变小后增大的规律;中间层损耗因子值对频率的影响不大。

摘要：设计电阻应变式六维力/力矩传感器的前提是预知其弹性结构的应变分布,而传统的基于几何建模的有限元分析设计方法存在耗时长、效率低等问题。针对Y形横梁六维力/力矩传感器的弹性结构,提出一种高效、精确的解析分析方法。详细考察了该六维力/力矩传感器弹性横梁在各轴力/力矩载荷作用下的变形特征,基于铁木辛柯梁理论建立简化的力学模型,从而解析地得到各轴力/力矩载荷作用下弹性横梁中应变的显式表达式,与有限元模拟进行对比。结果表明:解析模型给出的预测结果与有限元数值解基本吻合,说明了该解析模型的正确性和有效性,从而为Y形横梁六维力/力矩传感器的设计提供了高效、精确的解析手段。

摘要：为了在节点化设计方法中考虑非理想锚效应,采用铁木辛柯梁理论和加权余量法建立了非理想矩形锚单元的节点化模型,在Hspice中构建了相应的等效电路。结合已有单元模型,实现了静电执行器的系统级仿真,与有限元模拟结果吻合较好,可模拟出非理想矩形锚对系统静态和动态特性的影响。

摘要：为研究气压对平流层飞艇变形性能的影响,基于铁木辛柯梁分析理论,将低阻尼流线形飞艇假设为分段等截面充气梁,采用叠加法推导了考虑气压效应的柔性飞艇总体挠度计算式。同时,将柔性飞艇作为预应力薄膜结构,应用ANSYS软件,采用小杨氏模量法进行充气预应力找形,并基于找形结果进行载荷下非线性变形分析。在此基础上计算了飞艇外气囊在不同头部荷载与气压下的总体挠度并比较了两种方法的计算值,发现两者变化趋势一致。最后,建立了25 m验证飞艇的计算模型,得到了控制点应力和总体变形;给出了飞艇下腹线在不同气压下的位形,将其与测量值进行比较表明:计算值和测量值基本相等,误差小于5%。本文对大型柔性飞艇设计分析具有一定的参考价值。