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弹性介质中输流微管道的热弹性振动分析 被引量:2
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作者 梁峰 包日东 《力学与实践》 北大核心 2014年第6期728-732,共5页
研究热环境中被弹性介质包围的微米输流管道的横向振动问题.根据Hamilton原理及非线性热弹性理论建立管道横向振动控制方程,并利用复模态法对其进行求解,得到了系统的固有频率和屈曲失稳临界流速,讨论了环境温度和一些重要系统参数对管... 研究热环境中被弹性介质包围的微米输流管道的横向振动问题.根据Hamilton原理及非线性热弹性理论建立管道横向振动控制方程,并利用复模态法对其进行求解,得到了系统的固有频率和屈曲失稳临界流速,讨论了环境温度和一些重要系统参数对管道振动特性的影响.研究结果表明:环境温度变化、管道和流体的微尺度效应、管道外径及弹性介质刚度对输流微管道固有频率和临界流速都有很大影响. 展开更多
关键词 输流微管道 弹性振动 流固耦合 微流体 弹性介质
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Thermoelastic vibration analysis of micro-scale functionally graded material fluid-conveying pipes in elastic medium 被引量:2
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作者 TONG Guo-jun LIU Yong-shou +1 位作者 LIU Hui-chao DAI Jia-yin 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第10期2785-2796,共12页
Micro-scale functionally graded material(FGM)pipes conveying fluid have many significant applications in engineering fields.In this work,the thermoelastic vibration of FGM fluid-conveying tubes in elastic medium is st... Micro-scale functionally graded material(FGM)pipes conveying fluid have many significant applications in engineering fields.In this work,the thermoelastic vibration of FGM fluid-conveying tubes in elastic medium is studied.Based on modified couple stress theory and Hamilton’s principle,the governing equation and boundary conditions are obtained.The differential quadrature method(DQM)is applied to investigating the thermoelastic vibration of the FGM pipes.The effect of temperature variation,scale effect of the microtubule,micro-fluid effect,material properties,elastic coefficient of elastic medium and outer radius on thermoelastic vibration of the FGM pipes conveying fluid are studied.The results show that in the condition of considering the scale effect and micro-fluid of the microtubule,the critical dimensionless velocity of the system is higher than that of the system which calculated using classical macroscopic model.The results also show that the variations of temperature,material properties,elastic coefficient and outer radius have significant influences on the first-order dimensionless natural frequency. 展开更多
关键词 functionally graded materials thermoelastic vibration MICRO-SCALE micro-fluid
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弹性介质中输流碳纳米管的热弹性振动研究
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作者 梁峰 田健 +1 位作者 金莹 包日东 《沈阳化工大学学报》 CAS 2015年第4期336-341,共6页
应用非局部黏弹性梁模型研究弹性介质中输流碳纳米管在不同温度环境中的热弹性振动和稳定性问题.对于包含有小尺度项和热效应项的控制方程,利用复模态法计算系统的固有频率和临界流速,并用平均法得到脉动内流作用时管道参数振动稳定性... 应用非局部黏弹性梁模型研究弹性介质中输流碳纳米管在不同温度环境中的热弹性振动和稳定性问题.对于包含有小尺度项和热效应项的控制方程,利用复模态法计算系统的固有频率和临界流速,并用平均法得到脉动内流作用时管道参数振动稳定性边界的解析表达式,讨论非局部效应、热效应及弹性介质对系统稳定性的影响.结果表明:高温环境(高于室温)中纳米管系统的固有频率、临界流速和参数振动稳定性都要比低温环境(低于或等于室温)中低,而温度变化量、非局部效应和弹性介质在不同温度环境中对纳米管系统的影响也不同. 展开更多
关键词 输流碳纳米管 弹性振动 温度环境 非局部效应 弹性介质
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列车车轴的热弹性振动分析
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作者 冯小庭 《机械制造与自动化》 2021年第2期76-79,共4页
基于Euler-Bernoulli梁理论,并假设车轴轴向温度场为一维稳态导热问题,使用Hamilton原理推导出列车车轴的热弹性振动的运动方程,使用Rayleigh-Ritz法对方程进行离散处理,研究温度对车轴振动的影响,得到车轴的模态坐标值随时间的变换关... 基于Euler-Bernoulli梁理论,并假设车轴轴向温度场为一维稳态导热问题,使用Hamilton原理推导出列车车轴的热弹性振动的运动方程,使用Rayleigh-Ritz法对方程进行离散处理,研究温度对车轴振动的影响,得到车轴的模态坐标值随时间的变换关系。研究表明,热源温度提高会增大列车车轴的热弹性振幅,需要对轴温进行准确、及时的测量,同时车轴在刹车过程中受到集中载荷的作用也会使列车的振动加剧。 展开更多
关键词 列车车轴 EULER-BERNOULLI梁 弹性振动 一维导
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任意梯度分布功能梯度板的二维热弹性振动分析
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作者 刘五祥 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期284-289,共6页
研究了正交各向异性功能梯度平板的二维热弹性振动问题.该平板在y方向无限长,x方向对边简支且温度恒定.从热弹性力学的基本方程出发,假设材料参数沿板厚方向(z方向)按任意函数规律变化,基于状态空间法,在板的上下表面作用机械荷载和热... 研究了正交各向异性功能梯度平板的二维热弹性振动问题.该平板在y方向无限长,x方向对边简支且温度恒定.从热弹性力学的基本方程出发,假设材料参数沿板厚方向(z方向)按任意函数规律变化,基于状态空间法,在板的上下表面作用机械荷载和热荷载的情况下,获得了功能梯度平板二维热弹性振动问题的Peano-Baker级数解.通过算例,验证了Peano-Baker级数解的正确性,同时也分析了材料参数沿板厚方向为线性分布时不同的激励频率对平板响应的影响.结果表明:位移、应力均随着激励频率接近板的固有频率时,其值也增大. 展开更多
关键词 功能梯度板 Peano—Baker级数 弹性振动分析 状态空间法 弹性
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Mindlin矩形微板的热弹性阻尼解析解 被引量:6
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作者 马航空 周晨阳 李世荣 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1383-1393,I0004,共12页
首次给出了四边简支的Mindlin矩形微板热弹性阻尼的解析解.基于考虑一阶剪切变形的Mindlin板理论和单向耦合热传导理论建立了微板热弹性耦合自由振动控制微分方程.忽略温度梯度在面内的变化,在上下表面绝热边界条件下求得了用变形几何... 首次给出了四边简支的Mindlin矩形微板热弹性阻尼的解析解.基于考虑一阶剪切变形的Mindlin板理论和单向耦合热传导理论建立了微板热弹性耦合自由振动控制微分方程.忽略温度梯度在面内的变化,在上下表面绝热边界条件下求得了用变形几何量表示的温度场的解析解.进一步将包含热弯曲内力的结构振动方程转化为只包含挠度振幅的四阶偏微分方程.利用特征值问题之间在数学上的相似性,在四边简支条件下给出了用无阻尼Kirchhoff微板的固有频率表示的Mindlin矩形微板的复频率解析解,从而利用复频率法求得了反映热弹性阻尼水平的逆品质因子.最后,通过数值结果定量地分析了剪切变形、材料以及几何参数对热弹性阻尼的影响规律.结果表明,Mindlin板理论预测的热弹性阻尼小于Kirchhoff板理论预测的热弹性阻尼.两种理论预测的热弹性阻尼之间的差值在临界厚度附近十分显著.另外,随着微板的边/厚比增大,Mindlin微板的热弹性阻尼最大值单调增大,而Kirchhoff微板的热弹性阻尼最大值却保持不变. 展开更多
关键词 弹性阻尼 微板谐振器 MINDLIN板理论 弹性耦合振动 复频率
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功能梯度材料明德林矩形微板的热弹性阻尼 被引量:4
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作者 李世荣 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1601-1612,I0003,共13页
功能梯度材料微板谐振器热弹性阻尼的建模和预测是此类新型谐振器热−弹耦合振动响应的新课题.本文采用数学分析方法研究了四边简支功能梯度材料中厚度矩形微板的热弹性阻尼.基于明德林中厚板理论和单向耦合热传导理论建立了材料性质沿... 功能梯度材料微板谐振器热弹性阻尼的建模和预测是此类新型谐振器热−弹耦合振动响应的新课题.本文采用数学分析方法研究了四边简支功能梯度材料中厚度矩形微板的热弹性阻尼.基于明德林中厚板理论和单向耦合热传导理论建立了材料性质沿着厚度连续变化的功能梯度微板热弹性自由振动控制微分方程.在上下表面绝热边界条件下采用分层均匀化方法求解变系数热传导方程,获得了用变形几何量表示的变温场的解析解.从而将包含热弯曲内力的结构振动方程转化为只包含挠度振幅的偏微分方程.然后,利用特征值问题在数学上的相似性,求得了四边简支条件下功能梯度材料明德林矩形微板的复频率解析解,进而利用复频率法获得了反映谐振器热弹性阻尼水平的逆品质因子.最后,给出了材料性质沿板厚按幂函数变化的陶瓷−金属组分功能梯度矩形微板的热弹性阻尼数值结果.定量地分析了横向剪切变形、材料梯度变化以及几何参数对热弹性阻尼的影响规律.结果表明,采用明德林板理论预测的热弹性阻尼值小于基尔霍夫板理论的预测结果,而且两者的差别随着相对厚度的增大而变得显著. 展开更多
关键词 功能梯度材料 微板谐振器 弹性阻尼 明德林板理论 弹性耦合振动
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不完全连续三层微梁谐振器中热弹性阻尼研究
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作者 冶志翔 左万里 刘璇 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期849-859,共11页
基于Euler-Bernoulli梁理论和二维傅里叶热传导定律,针对两端固定约束边界条件,通过截面分割法得到不完全连续三层微梁的固有频率,利用格林函数法求解波动温度场分布函数。然后利用能量法,建立了热弹性阻尼(Thermoelastic damping,TED)... 基于Euler-Bernoulli梁理论和二维傅里叶热传导定律,针对两端固定约束边界条件,通过截面分割法得到不完全连续三层微梁的固有频率,利用格林函数法求解波动温度场分布函数。然后利用能量法,建立了热弹性阻尼(Thermoelastic damping,TED)解析模型。通过ANSYS有限元数值解与MATLAB解析解对比,验证了所建模型的正确性。结果表明:(1)TED中厚度方向的收敛速度远大于长度方向收敛速度,TED对厚度方向上的热传递更为敏感;(2)在此结构基层开槽处两端无限接近时,可以简化为完全连续微梁结构模型;(3)若微梁长恒定不变,随着开槽长度的增加,TED呈减小趋势;(4)通过基层的开槽,此结构微梁的最大弹性势能以及热能损失都会降低;(5)在基层中进行刻蚀开槽时,槽的长度与厚度的比值应取较大值。 展开更多
关键词 弹性阻尼 开槽结构 弹性耦合振动 微谐振器 品质因数
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温度场中输流碳纳米管的热弹性参数振动稳定性分析 被引量:2
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作者 梁峰 包日东 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期238-242,共5页
应用非局部粘弹性欧拉梁模型研究不同温度场中输送脉动流碳纳米管的热弹性参数振动稳定性问题。包含有小尺度项和热效应项的控制方程通过Galerkin法离散后,用平均法对其进行求解,得到了管道稳定性边界的解析表达式。利用数值算例分析各... 应用非局部粘弹性欧拉梁模型研究不同温度场中输送脉动流碳纳米管的热弹性参数振动稳定性问题。包含有小尺度项和热效应项的控制方程通过Galerkin法离散后,用平均法对其进行求解,得到了管道稳定性边界的解析表达式。利用数值算例分析各参数对稳定性边界的影响发现:纳米管在高温温度场中的参数振动稳定性要比低温场中降低很多;提高温度变化量和非局部参数值,在低温场中可以增强系统稳定性,而在高温场中却会降低系统稳定性;不论在高温还是低温场中,提高纳米管粘弹性系数都会增强系统稳定性,但在高温场中,管材粘弹性的这种作用会比在低温场中降低很多。该文结论可为输流纳米机械的结构设计和热弹性振动分析提供理论基础。 展开更多
关键词 输流碳纳米管 弹性参数振动 稳定性 温度场 非局部效应
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