双组元周期结构杆件带隙特性研究

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作者 鲁季坤 王帅 +3 位作者 司坤利 胡业发 张锦光 文湘隆 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第3期559-564,共6页

基于Bloch理论,提出一种双组元周期结构杆件。结合COMSOL和ABAQUS有限元法研究原胞结构参数对带隙特性及振动特性的影响,通过3D打印技术制作样件,并通过实验和数值计算相互验证的方式分析带隙对振动特性的影响,最后对周期结构与非周期... 基于Bloch理论,提出一种双组元周期结构杆件。结合COMSOL和ABAQUS有限元法研究原胞结构参数对带隙特性及振动特性的影响,通过3D打印技术制作样件,并通过实验和数值计算相互验证的方式分析带隙对振动特性的影响,最后对周期结构与非周期结构杆件的振动特性进行仿真对比。结果表明:原胞壁厚增加会使带隙变宽,同时降低了带隙起始频率;组元间距越大或组元间的径向落差越大,带隙越宽,且带隙起始频率越低;随着周期结构中的原胞数量增加,振动衰减,在低频区域出现先增加后降低的趋势;相比于普通圆柱杆件,周期结构对振动的传递具有更强的衰减作用;在实验和数值分析相互验证下,发现该结构在带隙频段内存在良好的减振效果。 展开更多

关键词 振动波 带隙特性 双组元周期结构 杆件 减振性能

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车载精密设备三维隔振系统设计、仿真及试验研究

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作者 程辉 梁珂 +2 位作者 李伟 文湘隆 张锦光 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第2期309-314,共6页

针对车载精密设备在机动环境下的振动响应,在已知设备特性和隔振性能要求的限制条件下,提出了一种基于弹簧与橡胶结构的新型组合式隔振器,然后通过并联隔振器设计了一款车载精密设备三维隔振系统。本文建立了隔振系统的三维模型,基于ABA... 针对车载精密设备在机动环境下的振动响应,在已知设备特性和隔振性能要求的限制条件下,提出了一种基于弹簧与橡胶结构的新型组合式隔振器,然后通过并联隔振器设计了一款车载精密设备三维隔振系统。本文建立了隔振系统的三维模型,基于ABAQUS分析了横向、纵向、垂向3个方向下系统的隔振性能,得到三向均方根加速度衰减率分别为0.82、0.94、0.93。同时,随机振动试验结果表明,三向均方根加速度衰减率分别为0.88、0.75、0.87,与仿真结果对比,误差均在10%以内,验证了仿真结果的准确性,满足了车载精密设备减振的需求。 展开更多

关键词 车载精密设备 随机振动 减振设计 有限元仿真

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环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料的电磁吸波性能 被引量：7

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作者 文湘隆 廖思凡 +2 位作者 陈凯 宋春生 张锦光 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期126-131,共6页

为了制备具有一定电磁吸波性能的结构型吸波材料,采用喷涂法制备了负载石墨烯微粒的玻璃纤维预浸料,并通过热压罐成型工艺进行固化,制备了环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料。研究了石墨烯含量对吸波复合材料电磁性能、吸波性能和... 为了制备具有一定电磁吸波性能的结构型吸波材料,采用喷涂法制备了负载石墨烯微粒的玻璃纤维预浸料,并通过热压罐成型工艺进行固化,制备了环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料。研究了石墨烯含量对吸波复合材料电磁性能、吸波性能和力学性能的影响。通过三点弯曲测试结果可知,随着石墨烯含量的增加,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料的弯曲强度先增大后减小,弯曲弹性模量增大,但总体变化幅度较小。矢量网络分析仪测试结果表明,随着石墨烯含量的增加,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料的介电常数逐渐增大,磁导率几乎不变,介电损耗正切角值逐渐增大。分析反射损耗计算结果可知,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料的吸波性能主要由复合材料的厚度和石墨烯含量决定,随着复合材料厚度的增大,反射损耗峰值逐渐朝低频移动;随着石墨烯含量的增加,复合材料的吸波性能逐渐增大。当石墨烯质量分数为2.5%、复合材料厚度为1.7mm时,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料具有最佳的吸波效果,此时反射损耗峰值为-11.8dB,有效带宽为1.45GHz。 展开更多

关键词 结构型吸收材料 石墨烯 玻璃纤维 介电常数 反射损耗

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碳纤维复合材料叶片缠绕成型轨迹与装备设计 被引量：1

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作者 文湘隆 汪光奥 +2 位作者 吴生提 王达 张锦光 《机床与液压》 北大核心 2024年第23期1-6,共6页

鉴于当前对具有复杂几何特征的非回转体叶片复合材料预浸带缠绕轨迹规划的研究较少,根据碳纤维预浸带缠绕成型的要求,将叶片非回转体芯模简化为由几个椭圆柱面、椭球面和平面所组成的模型,研究芯模各个表面上基于测地线理论的轨迹规划... 鉴于当前对具有复杂几何特征的非回转体叶片复合材料预浸带缠绕轨迹规划的研究较少,根据碳纤维预浸带缠绕成型的要求,将叶片非回转体芯模简化为由几个椭圆柱面、椭球面和平面所组成的模型,研究芯模各个表面上基于测地线理论的轨迹规划问题。采用微分几何的方法分别计算椭圆柱面和椭球面上的测地线方程。根据缠绕成型工艺需求设计一种适用于复杂曲面加工的六自由度缠绕机器人虚拟样机,并通过MATLAB和ADAMS进行联合轨迹仿真,生成六自由度缠绕机器人对叶片进行缠绕碳纤维预浸带的仿真加工程序,并通过轨迹仿真验证了该缠绕成型工艺的可行性。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 叶片 测地线 机器人缠绕 轨迹设计

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基于Giannakoopulou模型的MWCNT/GF/EP复合材料微波吸收性能研究

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作者 文湘隆 陈凯 +2 位作者 廖思凡 宋春生 张锦光 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期10022-10029,共8页

探究了加入不同质量分数多壁碳纳米管的多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料在X波段的电磁波吸收性能,基于Giannakoopulou模型引入透波层,研究了吸波层和透波层两者的比例和分布状态对吸波材料整体的吸波性能影响。结果表明,加入多... 探究了加入不同质量分数多壁碳纳米管的多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料在X波段的电磁波吸收性能,基于Giannakoopulou模型引入透波层,研究了吸波层和透波层两者的比例和分布状态对吸波材料整体的吸波性能影响。结果表明,加入多壁碳纳米管质量分数为2%的多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料在厚度为3.0 mm时,最大反射损耗为-44.5 dB,有效吸收带宽为3.3 GHz(8.2~11.5 GHz);通过合理设计吸波层和透波层两者的比例和分布状态,得到具有不同有效吸收带宽和吸收损耗峰值的吸波材料,反射损耗峰值最高达到-62.1 dB,有效吸收带宽为3.1 GHz。 展开更多

关键词 多壁碳纳米管 玻璃纤维 环氧树脂 透波层 吸波性能

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基于黏弹性材料的高阻尼复合材料传动轴减振性能研究

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作者 文湘隆 何珍钟 +2 位作者 臧猛 宋春生 张锦光 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第6期87-94,共8页

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有优异的综合性能,近年来已被广泛应用于各种主承力件和次承力件的制作。本文引入黏弹性高阻尼橡胶与CFRP结合设计了高阻尼复合材料传动轴,基于模态应变能法,利用数值分析研究了所设计的高阻尼复合材料传动轴... 碳纤维增强复合材料(CFRP)具有优异的综合性能,近年来已被广泛应用于各种主承力件和次承力件的制作。本文引入黏弹性高阻尼橡胶与CFRP结合设计了高阻尼复合材料传动轴,基于模态应变能法,利用数值分析研究了所设计的高阻尼复合材料传动轴、CFRP轴与金属轴的阻尼损耗因子,并通过自由振动试验验证了数值分析的结果。在船用传动轴系中易出现各类振动,本文搭建了船用传动轴系横向振动测试试验平台,比较了各组传动轴在不同工况下对横向振动的减振效果,并通过静态纵向振动试验研究了各组传动轴对纵向激励的响应差异。本研究对高阻尼复合材料传动轴的设计研发提供了参考。 展开更多

关键词 碳纤维增强复合材料 黏弹性橡胶 传动轴 减振

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CFRP层合周期结构的阻尼性能

7

作者 张锦光 刘海鑫 +2 位作者 窦玉宽 文湘隆 万萌 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期83-88,共6页

碳纤维复合材料(CFRP)层合周期结构由于具有优异的阻尼性能,适用于多种减振装置,但是,其刚度、阻尼等振动特性会受到铺层方式的周期变化、纤维的非连续性等因素的影响。针对CFRP层合周期结构的特点,设计了一种沿长度方向单周期包含两个... 碳纤维复合材料(CFRP)层合周期结构由于具有优异的阻尼性能,适用于多种减振装置,但是,其刚度、阻尼等振动特性会受到铺层方式的周期变化、纤维的非连续性等因素的影响。针对CFRP层合周期结构的特点,设计了一种沿长度方向单周期包含两个元胞的CFRP层合周期结构板,制备了相应试验件并进行了自由模态试验,研究该结构阻尼性能变化规律。实验结果表明,随着周期个数与元胞单元厚度占比的增加,一阶和二阶阻尼损耗因子逐渐变大,一阶和二阶弯曲固有频率逐渐下降;保持CFRP层合周期结构中一个元胞的铺层角度不变,随着另一个元胞铺层角度的增加,一阶、二阶阻尼损耗因子都呈现先增大后减小的趋势,一阶和二阶弯曲固有频率在铺层角度为15°时达到最大值,之后随着铺层角度的增加呈现出轻微上下波动的变化,并未出现较大波动。当CFRP层合周期结构板元胞单元厚度占比为50%、周期个数为4时,相比于传统的CFRP层合板,前两阶弯曲模态下的阻尼损耗因子分别提高19.59%和15.63%,通过三点弯曲试验测试结果得知,该结构弯曲刚度相比传统CFRP层合板降低18.21%。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 周期结构 阻尼 固有频率 刚度

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四韧带手性夹芯结构的振动带隙特性研究

8

作者 张锦光 陈睿 +2 位作者 窦玉宽 鲁季坤 文湘隆 《复合材料科学与工程》 北大核心 2024年第12期54-61,共8页

本文为了衰减弹性波,提出了一种以四韧带手性结构为夹芯,碳纤维复合材料为面板的新型夹芯结构。首先,基于Bloch定理和COMSOL有限元软件,求解了四韧带手性结构的振动带隙;其次,分析了原胞节点填充材料以及几何参数对手性结构振动带隙的影... 本文为了衰减弹性波,提出了一种以四韧带手性结构为夹芯,碳纤维复合材料为面板的新型夹芯结构。首先,基于Bloch定理和COMSOL有限元软件,求解了四韧带手性结构的振动带隙;其次,分析了原胞节点填充材料以及几何参数对手性结构振动带隙的影响;再次,在频域上研究了四韧带手性夹芯结构内波的传输特性;最后,进行了四韧带手性夹芯结构振动传递衰减特性试验。研究表明:手性结构节点填充材料可以产生低频带隙;几何参数对带隙有很大的影响,通过调整几何参数可以使带隙处于低频区域;当振动频率处在带隙范围内时,手性结构具有良好的衰减特性。这些研究结果将对四韧带手性夹芯结构在工程中的应用起指导作用。 展开更多

关键词 四韧带手性结构 碳纤维复合材料 夹芯结构 振动带隙 几何参数

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法兰轴管一体成型的全碳纤维复合材料传动轴制备与扭转试验

9

作者 聂慧阳 倪德 +3 位作者 刘之扬 文湘隆 童诗坛 张锦光 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期97-102,共6页

现有碳纤维复合材料传动轴通常由金属法兰与碳纤维复合材料轴管组成,金属法兰因其质量大,且需采用胶接或铆接形式与轴管进行连接,会增加启动或制动时的惯性,影响整体性能。因此,开展了法兰轴管一体成型的全碳纤维复合材料传动轴制备与... 现有碳纤维复合材料传动轴通常由金属法兰与碳纤维复合材料轴管组成,金属法兰因其质量大,且需采用胶接或铆接形式与轴管进行连接,会增加启动或制动时的惯性,影响整体性能。因此,开展了法兰轴管一体成型的全碳纤维复合材料传动轴制备与扭转试验研究,采用轴管卷料及法兰翻边与环包工艺制备全碳纤维复合材料传动轴,其全长为1980 mm,传动轴铺层方案为[(±45°)32/45°],然后进行了静扭试验及扭转疲劳试验验证。由试验结果可得,全碳纤维复合材料传动轴在12000 N·m静扭试验下,未发生破坏,测得其扭转刚度为1.93×10^(5)N·m/rad;全碳纤维复合材料传动轴在20万次扭转疲劳试验中未发生破坏,满足正常工作要求,扭转疲劳试验中最大剩余扭转刚度为2.02×10^(5)N·m/rad,最小剩余扭转刚度为1.89×10^(5)N·m/rad。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 传动轴 法兰轴管一体成型 扭转刚度 扭转疲劳特性

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一种轴向磁力轴承定子结构参数的确定方法 被引量：7

10

作者 文湘隆 胡业发 陈龙 《轴承》 北大核心 2005年第7期1-3,共3页

针对轴向磁力轴承定子的结构设计,在充分考虑材料的电磁性能的基础上,提出了一种结构参数的确定方法,为进一步的磁力轴承优化设计及参数驱动的智能设计提供了参考。

关键词 磁力轴承 定子 结构 参数 设计

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定子定位槽对径向磁力轴承影响的研究 被引量：1

11

作者 文湘隆 胡业发 +1 位作者 丁国平 陈龙 《机床与液压》 北大核心 2006年第5期32-33,3,共3页

针对有槽不对称的定子结构,利用有限元法对径向磁力轴承的电磁场进行了仿真与计算,并分析了计算结果,提出了几种结构方面的改进措施,为径向磁力轴承进一步的结构优化设计和控制系统的设计提供了依据。

关键词 径向磁力轴承 定子 有限元分析

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线圈出线孔对轴向磁力轴承影响的研究

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作者 文湘隆 陈龙 胡业发 《轴承》 北大核心 2005年第4期1-3,共3页

针对轴向磁力轴承定子上的两种线圈出线孔位置 ,建立和分析了具有出线孔的轴向磁力轴承的三维有限元模型 ,得到在其他条件不变 ,仅增加出线孔的孔径时 ,轴向磁力轴承中磁场的分布和磁力大小的变化情况 。

关键词 磁力轴承 磁场 有限元分析

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CFRP重型机床传动系的挠曲振动研究

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作者 文湘隆 方圆 +1 位作者 杨沫 李文虎 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第11期42-44,48,共4页

基于复合材料层合理论和传递矩阵法建立一种轴系挠曲振动的预测方法。运用该方法分析并计算了CFRP重型机床传动轴系的挠曲振动固有频率。利用有限元仿真软件ABAQUS对传动轴系进行模态分析加以验证,对比传递矩阵法得到的一阶弯振转速2521... 基于复合材料层合理论和传递矩阵法建立一种轴系挠曲振动的预测方法。运用该方法分析并计算了CFRP重型机床传动轴系的挠曲振动固有频率。利用有限元仿真软件ABAQUS对传动轴系进行模态分析加以验证,对比传递矩阵法得到的一阶弯振转速2521r/min和简支梁模型的3072r/min可以发现,在计算复合材料轴系振动特性时,仅考虑复合材料轴管的简化方法会导致较大的误差。而推导的复合材料轴系系统动力分析的传递矩阵法能够准确的预测轴系的动态特性。 展开更多

关键词 CFRP轴系 弯曲振动 传递矩阵法

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碳纤维胶接接头仿真插件的开发与试验验证 被引量：1

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作者 张锦光 李弋文 +2 位作者 文湘隆 欧阳宇嘉 孟由 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第2期5-13,100,共10页

胶接是碳纤维复合材料(CFRP)传动轴与其他部件连接的最主要方式。由于胶接强度的不确定性,应用有限元软件研究胶层设计的合理性已成为一种普遍选择。首先研究了胶接接头的失效准则、胶接接头刚度平衡设计准则与剪切强度设计方法。同时,... 胶接是碳纤维复合材料(CFRP)传动轴与其他部件连接的最主要方式。由于胶接强度的不确定性,应用有限元软件研究胶层设计的合理性已成为一种普遍选择。首先研究了胶接接头的失效准则、胶接接头刚度平衡设计准则与剪切强度设计方法。同时,为了提高同类型CFRP-金属胶接接头有限元分析的效率,使用Python编程语言开发了基于ABAQUS有限元软件的参数优化插件。开发的参数优化插件提供了CFRP-金属胶接接头有限元分析的自动前后处理功能,实现了基于胶接接头刚度平衡设计准则与剪切强度设计方法的参数优化功能。最后通过试验验证了仿真插件的准确性和有效性。 展开更多

关键词 刚度平衡 二次开发 碳纤维 胶接接头 复合材料

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纤维增强复合材料叶轮对风机振动特性的影响研究 被引量：1

15

作者 张锦光 邓伟 +2 位作者 杨桢 邱浩 文湘隆 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第3期53-58,107,共7页

为探究不同材料叶轮对轴流风机振动特性的影响,通过研究不同铺层角度对纤维增强复合材料叶轮固有频率及阻尼比的影响,确定了叶轮铺层方案。计算了不同材料叶轮在额定工况下的安全裕度,结果表明纤维增强复合材料叶轮在运行过程中具有足... 为探究不同材料叶轮对轴流风机振动特性的影响,通过研究不同铺层角度对纤维增强复合材料叶轮固有频率及阻尼比的影响,确定了叶轮铺层方案。计算了不同材料叶轮在额定工况下的安全裕度,结果表明纤维增强复合材料叶轮在运行过程中具有足够的安全裕度。采用谐响应分析方法,对安装有铝合金材料叶轮及纤维增强复合材料叶轮的风机在额定转速下的振动响应进行了对比分析,并对同一风机在仅更换不同材料叶轮的前提下进行振动试验。仿真与试验结果均表明,与装备有铝合金材料叶轮的风机相比,装备有碳纤维增强复合材料叶轮的风机在低频段范围内结构振动加速度级降幅明显,在高频段结构振动加速度级幅值较大。装备有玻璃纤维增强复合材料叶轮的风机全频段的结构振动加速度级均有较大降幅,减振效果显著。 展开更多

关键词 轴流风机 纤维增强复合材料 振动试验 有限元分析

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重卡悬架碳纤维复合材料多片簧的设计与试验研究

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作者 王毅 胡业发 +4 位作者 王宝昆 伍水华 付凯 文湘隆 张锦光 《复合材料科学与工程》 2025年第8期118-124,共7页

本文将碳纤维增强复合材料(CFRP)引入重卡板簧的设计之中,提出一种CFRP多片簧结构。利用有限元仿真分析对CFRP多片簧的强度和刚度进行协调匹配设计,得出CFRP单片板簧的铺层角度为[0_(33)/±75]5,并通过台架试验对仿真模型进行优化,... 本文将碳纤维增强复合材料(CFRP)引入重卡板簧的设计之中,提出一种CFRP多片簧结构。利用有限元仿真分析对CFRP多片簧的强度和刚度进行协调匹配设计,得出CFRP单片板簧的铺层角度为[0_(33)/±75]5,并通过台架试验对仿真模型进行优化,利用ABAQUS软件建立优化后的有限元仿真模型,并通过CAE对CFRP多片簧在工作载荷、极限载荷和疲劳加载等工况下进行可靠性分析,预测CFRP多片簧的刚度和疲劳寿命,对CFRP多片簧试验件进行台架试验。结果表明,CFRP多片簧的质量为34.4 kg,减重45%以上,经历15万次的循环加载后,CFRP多片簧的刚度并未下降,且仍能承受20 t的载荷而不破坏。 展开更多

关键词 碳纤维增强复合材料 板簧 有限元仿真分析 台架试验

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