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基于广义柔度矩阵和信息熵的梁结构损伤识别方法研究
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作者 项长生 赵冉 +2 位作者 周宇 王立宪 刘海龙 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第2期126-134,共9页
基于柔度矩阵的梁结构损伤识别方法是较频率、模态更为敏感的损伤动力指纹.鉴于广义柔度矩阵在结构损伤识别中的敏感性优势并结合信息熵理论提出了广义柔度熵曲率差指标(GFMECD)作为结构损伤识别的新方法.通过建立简支梁、连续梁有限元... 基于柔度矩阵的梁结构损伤识别方法是较频率、模态更为敏感的损伤动力指纹.鉴于广义柔度矩阵在结构损伤识别中的敏感性优势并结合信息熵理论提出了广义柔度熵曲率差指标(GFMECD)作为结构损伤识别的新方法.通过建立简支梁、连续梁有限元数值模型对所提指标的可行性及有效性进行验证,结果表明:无论是单点损伤、多点损伤,广义柔度熵曲率差指标均能够准确地识别出结构损伤的位置且具有良好的抗噪性,并能初步判定结构的损伤程度,能够胜任不同结构发生不同损伤程度损伤时的损伤定位与初步定量任务. 展开更多
关键词 梁结构 广义柔度矩阵 信息熵 损伤识别 损伤评估曲线
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基于稀疏分量分析的欠定结构模态参数识别
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作者 甄龙信 任良 +1 位作者 董前程 周鹏 《机械设计》 北大核心 2025年第10期36-47,共12页
提出一种基于稀疏分量分析的欠定结构模态参数识别方法,该方法利用盲源分离思想解决结构模态参数识别问题。利用结构模态响应信号在频率能量域内的聚类特性,估计出各聚类线所代表的单一模态响应信号的频带范围,通过逆时频变换恢复各单... 提出一种基于稀疏分量分析的欠定结构模态参数识别方法,该方法利用盲源分离思想解决结构模态参数识别问题。利用结构模态响应信号在频率能量域内的聚类特性,估计出各聚类线所代表的单一模态响应信号的频带范围,通过逆时频变换恢复各单一模态响应信号,引入填充线以消除所恢复信号源的边界效应;采用模糊C均值聚类算法估计信号局部频率能量最大频点处散点的聚类中心方向,该方向代表源信号的混合方式,即结构的模态振型;利用随机减量法(RDT)提取各单一模态信号的自由衰减成分以提高模态参数识别精度;采用矩阵束算法识别各单一模态响应信号的固有频率和阻尼比。试验结果表明:相比于FastICA,JADE,AMUSE,SOBI等经典算法,所提算法具有更好的分离性能和参数识别精度。 展开更多
关键词 稀疏分量分析 模态参数识别 模糊C均值聚类 随机减量法(RDT) 矩阵束法
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飞机吊架集中质量-弯曲梁模型与振动特性分析
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作者 孙艳坤 王丁 +2 位作者 寇力英 徐文君 李双宝 《振动工程学报》 北大核心 2025年第9期2052-2063,共12页
本文提出一种飞机吊架集中质量-弯曲梁模型,作为一种有效的模态降阶方法,用于吊架连续结构的振动特性分析。根据吊架结构的周期性结构和实际工况下的受力特征,利用集中质量法将吊架结构简化为一个由12个质量单元和11段梁单元串联而成的... 本文提出一种飞机吊架集中质量-弯曲梁模型,作为一种有效的模态降阶方法,用于吊架连续结构的振动特性分析。根据吊架结构的周期性结构和实际工况下的受力特征,利用集中质量法将吊架结构简化为一个由12个质量单元和11段梁单元串联而成的集中质量-弯曲梁模型,两个简支边界条件反映吊架-机翼前后吊点的真实约束。基于传递矩阵法建立了该模型的传递方程及特征方程,运用参数灵敏度法对抗弯刚度不确定参数进行有效修正优化后,与有限元模型低阶固有频率对比,验证了所建立的吊架集中质量-弯曲梁模型的有效性。在此基础上将发动机通过安装节与吊架-发动机前后吊点连接作为基础激励,建立了发动机-吊架集中质量-弯曲梁耦合模型,应用传递矩阵法研究了该耦合模型的固有频率与吊架结构在发动机起飞、巡航和空慢工况下的振动响应,获得不同工况、不同时刻下吊架结构质量单元振动包络线和代表性质量单元的振动响应,并通过与有限元对比进一步验证了本文模型的有效性,研究结果为吊架结构的减振设计提供了理论支撑。 展开更多
关键词 飞机吊架 集中质量 弯曲梁 振动包络线 传递矩阵法
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核心组件变更驱动的机械系统架构创新设计方法
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作者 于菲 耿梦露 +1 位作者 刘智光 刘明晶 《机械设计》 北大核心 2025年第6期205-211,共7页
为解决架构创新驱动组件不明确与架构变更范围不清晰的问题,基于变更预测方法确定架构创新的驱动组件;通过多域矩阵确定架构变更范围,形成核心组件变更驱动的机械系统架构创新设计过程模型;以DF900D双导梁式架桥机架构创新设计方案验证... 为解决架构创新驱动组件不明确与架构变更范围不清晰的问题,基于变更预测方法确定架构创新的驱动组件;通过多域矩阵确定架构变更范围,形成核心组件变更驱动的机械系统架构创新设计过程模型;以DF900D双导梁式架桥机架构创新设计方案验证此模型的有效性。研究结果表明:采用此模型提出的创新设计方案能显著降低机械系统运行所需的时间和经济成本,较大程度提升系统性能。上述研究可为确定机械系统架构创新驱动组件和架构变更范围提供一定参考。 展开更多
关键词 架构创新 架构变更范围 变更预测方法 多域矩阵 导梁式架桥机
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嵌套余弦函数型多轴柔性铰链的设计与分析 被引量:1
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作者 徐美娟 汪启亮 +3 位作者 洪永烽 龙益平 刘通 郭彬 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期252-261,共10页
现有柔性铰链的缺口形状主要局限于圆锥曲线及其组合,且在应对复杂载荷和大角度运动时容易因应力过大而失效。为此,设计了一种新型的嵌套余弦函数型多轴柔性铰链。首先,基于有限梁柔度矩阵建模(finite beam compliance matrix modeling,... 现有柔性铰链的缺口形状主要局限于圆锥曲线及其组合,且在应对复杂载荷和大角度运动时容易因应力过大而失效。为此,设计了一种新型的嵌套余弦函数型多轴柔性铰链。首先,基于有限梁柔度矩阵建模(finite beam compliance matrix modeling,FBMM)法构建了新型柔性铰链的柔度和精度模型,并与ANSYS Workbench软件的有限元仿真结果对比,发现柔度和精度的相对误差分别小于4.89%和4.97%,验证了理论模型的有效性。然后,讨论了结构参数对新型柔性铰链柔度、精度和柔度精度比的影响,并与椭圆型、圆弧型、正弦型多轴柔性铰链进行了比较。结果表明,所设计的柔性铰链具有柔度大、应力低的特点。最后,通过搭建柔性铰链实验平台来测试其变形情况,实测结果与理论结果的相对误差小于8%,进一步验证了柔度模型的有效性。嵌套余弦函数型多轴柔性铰链可为大行程柔顺精密定位平台的设计提供参考。 展开更多
关键词 多轴柔性铰链 有限梁柔度矩阵建模 柔度 应力 有限元仿真
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挠曲电声子晶体梁的波动特性分析
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作者 杨莎莎 孔燚帆 沈承 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第8期1037-1049,共13页
当结构尺度减小到微纳米尺寸时,一种新型的力电耦合效应(即挠曲电效应)愈发重要.建立了在微尺寸下考虑挠曲电效应的声子晶体梁模型,研究了结构的色散曲线以及振动响应.首先基于挠曲电效应的纳米电介质理论,从电学Gibbs自由能密度出发,... 当结构尺度减小到微纳米尺寸时,一种新型的力电耦合效应(即挠曲电效应)愈发重要.建立了在微尺寸下考虑挠曲电效应的声子晶体梁模型,研究了结构的色散曲线以及振动响应.首先基于挠曲电效应的纳米电介质理论,从电学Gibbs自由能密度出发,得到了挠曲电材料的本构方程.并基于Bernoulli⁃Euler梁的理论假设和变分原理推导出考虑挠曲电效应、微惯性效应以及动挠曲电效应的梁的振动控制方程.通过传递矩阵法计算考虑了挠曲电效应的声子晶体梁的能带结构,以及有限长悬臂梁的固有频率.研究了挠曲电效应以及结构参数对固有频率和带隙的影响规律.结果表明,挠曲电效应显著提高了固有频率,可通过改变结构参数来获得更宽带隙.仿真结果与理论结果吻合较好,验证了理论方法的有效性.该文工作可为今后考虑挠曲电效应的微纳米声子晶体梁的设计提供理论指导. 展开更多
关键词 挠曲电效应 声子晶体梁 色散曲线 固有频率 传递矩阵
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一种高效的梁耦合结构动力学特性分析方法
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作者 李直兵 靳国永 +2 位作者 仲赛凤 叶天贵 杨铁军 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第6期1169-1178,共10页
为了快速预报梁耦合结构的动力学特性,本文将梁的精确解析公式与有限元分析软件的前处理功能相结合,提出了一种高效动力学分析方法。基于梁结构控制微分方程,推导了梁单元的精确动力学刚度矩阵;利用ANSYS Mechanical APDL平台建立了梁... 为了快速预报梁耦合结构的动力学特性,本文将梁的精确解析公式与有限元分析软件的前处理功能相结合,提出了一种高效动力学分析方法。基于梁结构控制微分方程,推导了梁单元的精确动力学刚度矩阵;利用ANSYS Mechanical APDL平台建立了梁耦合结构的几何模型,并对其进行单元离散,获取结构的单元和节点信息。与有限元方法的离散策略不同,由于本文方法采用了精确的动力学刚度单元,每根梁仅需离散为一个单元;将单元和节点信息导出,并在数值计算软件中与梁单元的动力学刚度矩阵进行组装,构建了耦合结构的整体动力学方程。在此基础上,求解了多种梁耦合结构的强迫振动响应,并将计算结果与ANSYS的仿真值进行了对比。结果表明:相比于传统有限元方法,本文方法显著减少了计算所需单元和节点数量,提高了计算效率。 展开更多
关键词 梁耦合结构 动刚度矩阵 精确解析解 强迫振动 动力学分析 计算效率 计算精度 有限元分析
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车道荷载作用下薄壁箱梁畸变效应的梁段有限元法分析
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作者 胡锦坤 张元海 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5626-5633,共8页
为分析车道荷载作用下薄壁箱梁的畸变效应,研究应力放大系数在薄壁箱梁中的分布规律,以畸变角和畸变广义翘曲位移作为节点位移,基于畸变控制微分方程的齐次方程的初参数解,将薄壁箱梁划分为梁段单元,推导其单元刚度矩阵和等效节点荷载... 为分析车道荷载作用下薄壁箱梁的畸变效应,研究应力放大系数在薄壁箱梁中的分布规律,以畸变角和畸变广义翘曲位移作为节点位移,基于畸变控制微分方程的齐次方程的初参数解,将薄壁箱梁划分为梁段单元,推导其单元刚度矩阵和等效节点荷载列阵。使用Fortran语言并参考平面杆系结构计算程序FRAME2编写,得到可用来分析薄壁箱梁畸变效应的梁段有限元程序,用程序分析箱梁在车道荷载作用下的畸变内力和应力放大系数的变化规律。结果表明:车道荷载作用下变截面三跨连续箱梁桥的畸变翘曲应力在集中荷载作用处产生突变,此处取得最大和最小值,应力放大系数沿纵向分布规律与畸变翘曲正应力沿纵向分布相似,均沿跨径对称分布;应力放大系数的最大值出现在集中荷载作用处,该截面顶板处的正应力放大系数为1.080,底板处的正应力放大系数为1.180,考虑应力放大系数的取值时不应考虑弯曲应力值较小的点。 展开更多
关键词 薄壁箱梁 畸变效应 单元刚度矩阵 梁段有限元 应力放大系数
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黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向自振特性分析 被引量:1
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作者 柳伟 汪过兵 《振动工程学报》 北大核心 2025年第3期604-611,共8页
为解决黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向振动问题,将两跨连续修正Timoshenko梁与黏弹性四参数地基进行组合,建立新的振动控制方程,运用回传射线矩阵法,结合二分法和黄金分割法,分析了黏弹性四参数地基上两跨(等跨、不... 为解决黏弹性四参数地基上两跨连续修正Timoshenko梁的横向振动问题,将两跨连续修正Timoshenko梁与黏弹性四参数地基进行组合,建立新的振动控制方程,运用回传射线矩阵法,结合二分法和黄金分割法,分析了黏弹性四参数地基上两跨(等跨、不等跨)连续修正Timoshenko梁与单跨修正Timoshenko梁自振特性之间的联系与区别。结果表明:对于黏弹性四参数地基上的修正Timoshenko梁,单跨梁的各阶自振频率小于两跨连续梁的各阶自振频率,单跨梁的偶数阶自振频率和衰减系数与两等跨连续梁的奇数阶自振频率和衰减系数相同,不等跨两跨连续梁奇数阶自振频率小于两等跨连续梁奇数阶自振频率;两等跨连续修正Timoshenko梁的偶数阶振型关于跨中支座对称,奇数阶振型关于跨中支座反对称。 展开更多
关键词 黏弹性四参数地基 两跨连续修正Timoshenko梁 回传射线矩阵法 横向振动 模态
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考虑护栏刚度的荷载横向分布计算方法
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作者 康玲 许智 +2 位作者 陈明 许金华 牟廷敏 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第8期1-7,58,共8页
现有刚接板(梁)法、刚性横梁法等荷载横向分配计算方法均未计入护栏刚度影响;然而对于矮梁结构,护栏刚度常显著大于主梁刚度,忽略其影响将导致荷载横向分配系数计算偏差,难以准确反映主梁真实受力状态。为此基于传统刚接梁法,通过修正... 现有刚接板(梁)法、刚性横梁法等荷载横向分配计算方法均未计入护栏刚度影响;然而对于矮梁结构,护栏刚度常显著大于主梁刚度,忽略其影响将导致荷载横向分配系数计算偏差,难以准确反映主梁真实受力状态。为此基于传统刚接梁法,通过修正柔度系数矩阵以纳入护栏刚度效应,建立了改进的荷载横向分配计算方法,并结合现场荷载试验进行验证。研究结果表明:相较于传统刚接梁法,所提出的方法显著提高了计算精度,更贴合实际桥梁力学响应,为桥梁荷载试验、结构受力分析及承载能力评估提供了更为可靠的理论依据。 展开更多
关键词 桥梁工程 护栏刚度 荷载横向分布 刚接梁法 柔度系数矩阵
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Material selection of polymeric composite automotive bumper beam using analytical hierarchy process 被引量:3
11
作者 A.HAMBALI S.M.SAPUAN +1 位作者 N.ISMAIL Y.NUKMAN 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2010年第2期244-256,共13页
Selection of materials,as an area of design research,has been under considerable interest over the years.Materials selection is one of the most important activities in the product development process.Inappropriate dec... Selection of materials,as an area of design research,has been under considerable interest over the years.Materials selection is one of the most important activities in the product development process.Inappropriate decision of materials can cause the product to be reproduced or remanufactured.To avoid this circumstance,one of the useful tools that can be employed in determining the most appropriate material is analytical hierarchy process(AHP).To illustrate the application of AHP,six different types of composite materials were considered.The most appropriate one for suitability of use in manufacturing automotive bumper beam was determined by considering eight main selection factors and 12 sub-factors.The AHP analysis reveals that the glass fibre epoxy is the most appropriate material because it has the highest value(25.7%,mass fraction) compared with other materials.The final material is obtained by performing six different scenarios of the sensitivity analysis.It is proved that glass fibre epoxy is the most optimum decision. 展开更多
关键词 COMPOSITE polymer matrix bumper beam analytical hierarchy process
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Analytical solution of temperature in laminated beams subjected to general thermal boundary conditions 被引量:3
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作者 QIAN Hai QIU Yue-xiang +1 位作者 LU Chun-hua YANG Yang 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第2期561-571,共11页
The temperature distribution in laminated beams underging thermal boundary conditions has been investigated.The thermal boundary conditions are general and include various combinations of prescribed heat fluxes and te... The temperature distribution in laminated beams underging thermal boundary conditions has been investigated.The thermal boundary conditions are general and include various combinations of prescribed heat fluxes and temperatures at the edges.An analytical solution of temperature for the laminated beam is present on the basis of the heat conduction theory in this paper.The proposed method is applicable to the beams with arbitrary thickness and layer numbers.Due to the complexity of the boundary conditions,the temperature field to be determined was considered from two sources.The first part was the temperature field from the complex temperature conditions at two edges of the laminated beam.The solution for the temperature of the first part was constructed to satisfy temperature boundary conditions at two edges.The second part was the temperature field from the upper and lower surface temperatures without taking account of the thermal conditions at two edges.In this part,the exact solution for the temperature was obtained based on the heat conduction theory.The convergence of the solution was examined by analyzing terms of Fourier series.The validity and feasibility of the proposed method was verified by comparing theoretical results with numerical results due to the equivalent single layer approach and the finite element method(FEM).The influences of surface temperatures,beam thicknesses,layer numbers and material properties with respects to the solution of the temperature field of the beam were investigated via a series of parametric studies. 展开更多
关键词 temperature field laminated beam transfer matrix general temperature boundary
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用于夹层梁静动力及屈曲分析的新型组合结构单元
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作者 林建平 陈昆 +2 位作者 潘剑超 王冠楠 冯倩 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期518-528,共11页
推导出新型组合结构单元,用于考虑界面滑移的3层部分作用夹层组合梁的静动力及屈曲特性分析.基于铁木辛柯梁理论,建立考虑夹层梁部分作用效应的能量原理.针对其受力特性,在节点位移、横截面转角和界面滑移插值时均采用含内部自由度的高... 推导出新型组合结构单元,用于考虑界面滑移的3层部分作用夹层组合梁的静动力及屈曲特性分析.基于铁木辛柯梁理论,建立考虑夹层梁部分作用效应的能量原理.针对其受力特性,在节点位移、横截面转角和界面滑移插值时均采用含内部自由度的高阶插值函数,以解决含界面有限元数值分析中常遇到的“滑移锁定”现象.通过变分原理得到夹层梁的刚度矩阵、质量矩阵以及几何刚度矩阵的显示表达式.基于MATLAB编译相应夹层结构的有限元程序并验证其准确性.对不同截面3层夹层组合梁进行不同荷载条件和边界条件下的静动力及屈曲特性分析,并探讨不同夹层组合梁跨高比和不同界面抗剪连接刚度下的计算结果及其误差的变化规律.所推导的显示表达式新型组合结构单元计算效率高,并便于推广应用于其他有限元程序或商业软件子程序中. 展开更多
关键词 夹层组合梁 部分作用 静动力分析 刚度矩阵 质量矩阵 铁木辛柯梁理论
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振动梁离散模型的一类模态反问题
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作者 吴静 惠小健 +1 位作者 孙宗岐 李文博 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期153-160,共8页
讨论了一类对系统的刚度主子阵存在一定约束的条件下,部分或缺损的模态信息构造振动梁模型刚度矩阵的模态反问题.由特征信息得到矩阵方程组,根据给定的频率数据是否属于系统,分三种情形求解.分别利用牛顿-康托洛维奇定理和线性方程组的... 讨论了一类对系统的刚度主子阵存在一定约束的条件下,部分或缺损的模态信息构造振动梁模型刚度矩阵的模态反问题.由特征信息得到矩阵方程组,根据给定的频率数据是否属于系统,分三种情形求解.分别利用牛顿-康托洛维奇定理和线性方程组的基本理论,得到了模态反问题存在唯一解的充要条件,并给出了解的显式表达式和数值算法;证明了对应算法的收敛性和数值稳定性分析,结合工程实例,通过数值实验表明了理论的正确性和算法的有效性,并分析说明了计算过程是数值稳定的. 展开更多
关键词 振动梁 五对角矩阵 模态反问题 工程实例
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基于共旋坐标法的几何非线性裂纹梁单元
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作者 董正方 吴名豪 +1 位作者 王淼 李运华 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第28期11979-11990,共12页
现有有限元软件模拟裂纹结构主要采用指派裂纹的实体和壳单元,但缺少梁单元。因此,在弹性梁单元的曲率函数中引入Dirac-δ函数表征局部损伤的曲率变化,得到位移分布函数;推导出应变矩阵和单元刚度矩阵,提出了裂纹梁单元。基于共旋坐标... 现有有限元软件模拟裂纹结构主要采用指派裂纹的实体和壳单元,但缺少梁单元。因此,在弹性梁单元的曲率函数中引入Dirac-δ函数表征局部损伤的曲率变化,得到位移分布函数;推导出应变矩阵和单元刚度矩阵,提出了裂纹梁单元。基于共旋坐标法理论进一步发展了考虑裂纹损伤的几何非线性裂纹梁单元,给出了单元的具体算法及流程。利用课题组开发的有限元求解框架,在程序中实现了裂纹梁单元及共旋列式裂纹梁单元。经过典型算例,对比分析了裂纹位置、裂纹深度及外荷载对裂纹梁弯曲性能的影响。结果表明:该单元能够准确描述裂纹结构的挠度变化,同时与现有模拟裂纹结构弯曲变形的单元相比,提出的裂纹梁和共旋列式裂纹梁在精度分别提高了约1%和4%,并且能够退化成无损伤的梁单元和几何非线性梁单元。 展开更多
关键词 共旋坐标法 裂纹 梁单元 刚度矩阵 几何非线性
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考虑剪切变形的欧拉梁单元一致质量矩阵
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作者 张军锋 胡连超 +2 位作者 吴靖江 耿玉鹏 李杰 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期128-134,共7页
为明确考虑剪切变形的欧拉梁单元一致质量矩阵推导方法,以形函数为基础,基于虚功原理,区分伸缩、扭转以及是否考虑剪切变形的弯曲受力状态,给出了欧拉梁单元一致质量矩阵表达式。研究表明:不考虑剪切变形时,欧拉梁受弯状态的一致质量分... 为明确考虑剪切变形的欧拉梁单元一致质量矩阵推导方法,以形函数为基础,基于虚功原理,区分伸缩、扭转以及是否考虑剪切变形的弯曲受力状态,给出了欧拉梁单元一致质量矩阵表达式。研究表明:不考虑剪切变形时,欧拉梁受弯状态的一致质量分析中一般不计单元上微元体水平方向的惯性力,此时仅需弯曲变形引发的竖向位移形函数即可;考虑剪切变形时,则需计入水平方向的惯性力,且同时需要完整的竖向位移形函数和纯弯曲转角位移形函数;对于变截面欧拉梁单元,其一致质量矩阵表达式过于复杂,可在等截面梁的基础上,根据元素位置对矩阵元素匹配左右端或平均截面面积及截面极惯性矩近似给出实用的质量矩阵表达式;考虑剪切变形时,欧拉梁的刚度矩阵亦可经竖向位移和纯弯曲转角位移形函数计算得到,这一过程与使用纯弯曲竖向位移和纯剪切竖向位移形函数的过程在本质上是一致的。 展开更多
关键词 一致质量矩阵 欧拉梁单元 形函数 剪切变形 变截面
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埃尔米特梁单元的分块对角与高阶质量矩阵
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作者 王东东 吴振宇 侯松阳 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期178-185,共8页
埃尔米特梁单元常用的集中质量矩阵,是由挠度自由度对应的一致质量矩阵元素通过行求和或节点积分构造.然而,数值结果表明该集中质量矩阵在求解包含自由端的梁振动问题时,会出现频率精度掉阶现象.本文首先从保障质量矩阵最优收敛性的数... 埃尔米特梁单元常用的集中质量矩阵,是由挠度自由度对应的一致质量矩阵元素通过行求和或节点积分构造.然而,数值结果表明该集中质量矩阵在求解包含自由端的梁振动问题时,会出现频率精度掉阶现象.本文首先从保障质量矩阵最优收敛性的数值积分精度出发,分别针对三次和五次梁单元,发展了质量矩阵的梯度增强节点积分方案.利用梯度增强节点积分方案,可以得到具有分块对角形式的单元质量矩阵,而其组装的整体质量矩阵除边界节点外仍然呈现对角形式.对于两种单元,其分块对角质量矩阵分别具有4阶最优精度和6阶次优精度.再者,将标准一致质量矩阵和具有同阶精度的梯度增强节点积分质量矩阵进行优化组合,建立了具有超收敛特性的高阶质量矩阵.最后,通过数值算例系统验证了三次和五次单元的分块对角与高阶质量矩阵的频率计算精度. 展开更多
关键词 埃尔米特梁单元 振动频率 集中质量矩阵 分块对角质量矩阵 高阶质量矩阵
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基于传递矩阵法的Timoshenko裂纹梁自振特性分析 被引量:1
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作者 王亚波 马乾瑛 吴宗欢 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期909-914,共6页
首先基于传递矩阵法,将裂纹截面假定一无质量扭转弹簧,通过扭转弹簧建立起各段子梁在裂纹截面处的矩阵传递关系,推导出含任意裂纹Timoshenko梁及无裂纹Timoshenko梁的传递矩阵,引入边界条件简化矩阵方程,并利用Matlab对方程进行求解。... 首先基于传递矩阵法,将裂纹截面假定一无质量扭转弹簧,通过扭转弹簧建立起各段子梁在裂纹截面处的矩阵传递关系,推导出含任意裂纹Timoshenko梁及无裂纹Timoshenko梁的传递矩阵,引入边界条件简化矩阵方程,并利用Matlab对方程进行求解。其次讨论了裂纹位置和相对深度对单裂纹简支梁自振频率的影响,与文献结果进行对比,误差最多不超过1%;然后通过ABAQUS建立悬臂梁及两端固支梁有限元模型,分析相对裂纹深度对自振频率的影响,计算结果与有限元结果进行对比,误差不超过3.86%;最后研究了不同跨高比下相对裂纹深度对Timoshenko简支梁自振频率的影响,计算结果与文献最大误差为4.56%,验证了本文方法的有效性及适用性。 展开更多
关键词 传递矩阵法 Timoshenko裂纹梁 自振频率 MATLAB ABAQUS
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局域共振夹芯超结构梁带隙特性及实验研究 被引量:2
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作者 付强 姚飞 张红艳 《人工晶体学报》 北大核心 2024年第1期65-72,共8页
本文提出了一种新型局域共振夹芯超结构梁,该结构由夹芯梁基体和由软材料包裹质量块组成的局域共振单元构成。分别采用传递矩阵法和有限元法计算了该结构的带隙分布和振动传输特性,搭建了局域共振夹芯超结构梁的振动传输测试实验平台,... 本文提出了一种新型局域共振夹芯超结构梁,该结构由夹芯梁基体和由软材料包裹质量块组成的局域共振单元构成。分别采用传递矩阵法和有限元法计算了该结构的带隙分布和振动传输特性,搭建了局域共振夹芯超结构梁的振动传输测试实验平台,并与数值计算结果进行对比验证,最后分析了结构参数对结构带隙分布特性的调控规律。研究结果表明,该结构在低频范围内共出现两条弯曲波带隙,带隙频率分别为196.1~339.0 Hz和377.2~655.6 Hz。而完全带隙位于弯曲波带隙内,频率范围为380.0~423.6 Hz。且在这两条弯曲波带隙范围内,弯曲振动传输会发生明显的减弱现象。另外,局域共振夹芯超结构梁的结构参数会对带隙分布特性产生较大影响,通过合理选择结构参数,可以实现局域共振夹芯超结构梁低频率和高带宽的减振要求。 展开更多
关键词 夹芯结构 夹芯超结构梁 局域共振 传递矩阵 振动衰减 振动带隙
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基于BPMS的砂浆和混凝土细观模型研究
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作者 赵宁宁 冯吉利 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第8期67-71,94,共6页
混凝土是由砂浆和骨料构成的非均质材料。在细观层面上评估混凝土的断裂过程有助于阐明混凝土的材料特性。采用C++编制的梁-粒子模型求解器(Beam Particle Model Solver,简称BPMS)对砂浆和混凝土进行二维数值分析。为了模拟混凝土的断裂... 混凝土是由砂浆和骨料构成的非均质材料。在细观层面上评估混凝土的断裂过程有助于阐明混凝土的材料特性。采用C++编制的梁-粒子模型求解器(Beam Particle Model Solver,简称BPMS)对砂浆和混凝土进行二维数值分析。为了模拟混凝土的断裂,采用点阵法高效快速地建立细观尺度的颗粒模型。数值研究较好地呈现了砂浆和混凝土在单轴压缩条件下的破坏行为以及混凝土三点弯在冲击条件下的断裂过程,从而证实了BPMS的强健性及稳定性。 展开更多
关键词 细观结构 梁-粒子模型 骨料 混凝土 点阵法
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