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题名黏性流体环境下Ⅴ型悬臂梁结构流固耦合振动特性研究
被引量：13
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作者
胡璐
闫寒
张文明
彭志科
孟光
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机构
上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室
上海交通大学机械与动力工程学院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第3期643-653,共11页
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基金
国家杰出青年科学基金(11625208) 和国家自然科学基金(11572190) 资助项目.
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文摘
Ⅴ型悬臂梁结构在原子力显微镜、微纳机械传感器件中得到了广泛应用,该结构通常在黏性流体环境下实现精密检测、传感与性能表征,同时也会使得结构的流固耦合振动特性更为复杂,直接影响器件的动态性能.本文针对Ⅴ型结构变截面、变刚度等复杂几何特征,建立了黏性流体环境下Ⅴ型悬臂梁结构的流固耦合动力学模型,导出了基于截面孔宽比参数的梁结构的修正水动力函数,确定了截面孔宽比和频率参数影响下Ⅴ型悬臂梁结构的水动力函数;理论分析得到了黏性流体中Ⅴ型梁结构的频率响应特性.同时,设计了多种不同几何尺寸的Ⅴ型梁结构,并在水环境中开展了实验验证,结果表明,实验所得频率响应与理论分析结果吻合较好,验证了Ⅴ型梁结构水动力函数修正表达式及流固耦合动力学模型.此外,基于该流固耦合动力学模型,详细分析了不同流体黏度、Ⅴ型梁角度及尺寸变化对耦合系统振动特性的影响.
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关键词
V型悬臂梁
流固耦合
水下振动
水动力函数
频响分析
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Keywords
V-shaped beams
fluid-structure interaction
underwater vibration
hydrodynamic function
frequency response
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分类号
O327
[理学—一般力学与力学基础]
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