結(jié)構(gòu)周期性振動(dòng)的案例
結(jié)構(gòu)周期性振動(dòng)對(duì)內(nèi)部流體運(yùn)動(dòng)的影響 ￥200
<p>本案例基于一簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)模擬了結(jié)構(gòu)發(fā)生周期性振動(dòng)下內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)，仿真效果展示如下：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202110/7f7d859a7cac4db79b6fdfd24c4341e5.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p>感興趣的朋友可下載模型，歡迎交流！</p><p><br></p>
展開(kāi) 構(gòu)造二維周期性光柵結(jié)構(gòu)
基于材料定義光柵的類型（例程： 柱形光柵）
?
對(duì)于簡(jiǎn)單的光柵結(jié)構(gòu)，建議選擇與介質(zhì)周期一致 (Dependent from the Period of Medium) 選項(xiàng)，并選擇合適的周期性介質(zhì)的序號(hào)。
?
該周期也是FMM算法的周期邊界條件。
?
對(duì)于二維周期性光柵，必須在x和y方向分別定義周期。
?
堆棧周期(Stack Period)可以控制整個(gè)結(jié)構(gòu)的周期。
鑒于篇幅較長(zhǎng)，請(qǐng)私信聯(lián)系全文。
展開(kāi) [VirtualLab] 構(gòu)造二維周期性光柵結(jié)構(gòu)
? 對(duì)于簡(jiǎn)單的光柵結(jié)構(gòu)，建議選擇與介質(zhì)周期一致 (Dependent from the Period of Medium) 選項(xiàng)，并選擇合適的周期性介質(zhì)的序號(hào)。
VirtualLab：構(gòu)造二維周期性光柵結(jié)構(gòu)
? 使用調(diào)制介質(zhì)，就可以非常有效地描述復(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)，如柱形光柵。
柱形光柵介質(zhì)
? 在目錄類別中LightTrans預(yù)設(shè)(LightTrans Defined)下柱形介質(zhì)類(pillar media)中可以添加鉻柱(Chromium Pillars)。
? 這種介質(zhì)可以仿真柱形結(jié)構(gòu)或者在基底表面打孔的結(jié)構(gòu)。
? 此例程中，矩形排布的金屬鉻圓柱位于熔融石英基底表面。
? 在堆棧編輯器的視圖中，不同材料根據(jù)折射率的高低表示為不同深淺的顏色
（顏色越深，折射率越高）。
? 注意：堆棧編輯器固定顯示x-z平面的橫截面視圖。
? 請(qǐng)注意：界面添加的順序固定由基底表面開(kāi)始算起。
? 選中的界面會(huì)以紅色突出顯示。
? 此外，無(wú)法在此處定義光柵前面的介質(zhì)（指
最后一個(gè)界面后的介質(zhì)）。它會(huì)自動(dòng)從光柵部件前面的材料中提取。
? 可以在光學(xué)參數(shù)設(shè)置編輯器(Optical Setup Editor)中更改這處材料。
? 堆棧周期(Stack Period)可以控制整個(gè)結(jié)構(gòu)的周期。
? 對(duì)于二維周期性光柵，必須在x和y方向分別定義周期。
? 該周期也是FMM算法的周期邊界條件。
? 對(duì)于簡(jiǎn)單的光柵結(jié)構(gòu)，建議選擇與介質(zhì)周期一致 (Dependent from the Period of Medium) 選項(xiàng)，并選擇合適的周期性介質(zhì)的序號(hào)。
鑒
展開(kāi) 
VirtualLab：構(gòu)造二維周期性光柵結(jié)構(gòu)
? 使用調(diào)制介質(zhì)，就可以非常有效地描述復(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)，如柱形光柵。
柱形光柵介質(zhì)
? 在目錄類別中LightTrans預(yù)設(shè)(LightTrans Defined)下柱形介質(zhì)類(pillar media)中可以添加鉻柱(Chromium Pillars)。
? 這種介質(zhì)可以仿真柱形結(jié)構(gòu)或者在基底表面打孔的結(jié)構(gòu)。
? 此例程中，矩形排布的金屬鉻圓柱位于熔融石英基底表面。
? 在堆棧編輯器的視圖中，不同材料根據(jù)折射率的高低表示為不同深淺的顏色
（顏色越深，折射率越高）。
? 注意：堆棧編輯器固定顯示x-z平面的橫截面視圖。
? 請(qǐng)注意：界面添加的順序固定由基底表面開(kāi)始算起。
? 選中的界面會(huì)以紅色突出顯示。
? 此外，無(wú)法在此處定義光柵前面的介質(zhì)（指
最后一個(gè)界面后的介質(zhì)）。它會(huì)自動(dòng)從光柵部件前面的材料中提取。
? 可以在光學(xué)參數(shù)設(shè)置編輯器(Optical Setup Editor)中更改這處材料。
? 堆棧周期(Stack Period)可以控制整個(gè)結(jié)構(gòu)的周期。
? 對(duì)于二維周期性光柵，必須在x和y方向分別定義周期。
? 該周期也是FMM算法的周期邊界條件。
? 對(duì)于簡(jiǎn)單的光柵結(jié)構(gòu)，建議選擇與介質(zhì)周期一致 (Dependent from the Period of Medium) 選項(xiàng)，并選擇合適的周期性介質(zhì)的序號(hào)。
鑒于篇幅，全文內(nèi)容請(qǐng)聯(lián)系我，謝謝。
展開(kāi) 基于ABAQUS的旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)振動(dòng)仿真
本文主要介紹ABAQUS在旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)仿真中的便捷性。在ABAQUS環(huán)境下，通常我們都對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和振動(dòng)進(jìn)行仿真時(shí)，都將整個(gè)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后進(jìn)行整體分析。但對(duì)于一些結(jié)構(gòu)如光盤、風(fēng)扇、輪胎，甚至是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等的旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)，我們則不必對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行建模，而是可以截取其中的一個(gè)扇區(qū)，將其作為計(jì)算模型，進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置便可進(jìn)行整個(gè)模型的振動(dòng)仿真。
以一個(gè)空心盤為例。如下圖所示：
若我們對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行強(qiáng)度與振動(dòng)仿真，我們只需截取其中的一個(gè)扇區(qū)，如截取其中1/72（即5°）的扇區(qū)如下圖：
將其導(dǎo)出并劃分好網(wǎng)格，再導(dǎo)入ABAQUS中，設(shè)置旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱條件便能仿真整個(gè)盤的振動(dòng)了。具體視頻操作見(jiàn)鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10169
在這給出視頻中的相應(yīng)結(jié)果：
一階一節(jié)徑振型
一階二節(jié)徑振型
………………………………
展開(kāi) 基于4f光學(xué)系統(tǒng)的周期性結(jié)構(gòu)微小形變檢測(cè)
關(guān)鍵詞：位移檢測(cè)；４ｆ光學(xué)系統(tǒng)；光強(qiáng)分布；ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ Ｆｕｓｉｏｎ
摘要：為了快速、直觀地檢測(cè)出周期性結(jié)構(gòu)的微小偏移，提出了基于４ｆ光學(xué)系統(tǒng)的周期性結(jié)構(gòu)微小偏移檢測(cè)方法。 首先使用ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ Ｆｕｓｉｏｎ 光學(xué)仿真軟件進(jìn)行理論研究，建立預(yù)設(shè)偏移的周期性微結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造了光學(xué)傳遞函數(shù)，利用４ｆ空間濾波方法，獲得與周期性微結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的像面幅值圖。 經(jīng)分析得出在透明基底的周期性結(jié)構(gòu)中，不論尺寸大小，若偏移量在相鄰特征尺寸間距的８０％范圍內(nèi)，經(jīng)擬合后幅值變化與微結(jié)構(gòu)偏移量呈線性關(guān)系，且幅值變化位置與微結(jié)構(gòu)偏移位置一致。 依據(jù)仿真的光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真一致，并且該套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)３.４ｍｍ×２.６ｍｍ的測(cè)量視場(chǎng)，分辨率能達(dá)５ μｍ，能夠?qū)崟r(shí)快速地對(duì)周期性結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行位移或缺陷檢測(cè)。
閱讀全文請(qǐng)私信我，謝謝
展開(kāi) [VirtualLab論文] 基于4f光學(xué)系統(tǒng)的周期性結(jié)構(gòu)微小形變檢測(cè)
摘要：為了快速、直觀地檢測(cè)出周期性結(jié)構(gòu)的微小偏移，提出了基于４ｆ光學(xué)系統(tǒng)的周期性結(jié)構(gòu)微小偏移檢測(cè)方法。 首先使用ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ Ｆｕｓｉｏｎ 光學(xué)仿真軟件進(jìn)行理論研究，建立預(yù)設(shè)偏移的周期性微結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造了光學(xué)傳遞函數(shù)，利用４ｆ空間濾波方法，獲得與周期性微結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的像面幅值圖。 經(jīng)分析得出在透明基底的周期性結(jié)構(gòu)中，不論尺寸大小，若偏移量在相鄰特征尺寸間距的８０％范圍內(nèi)，經(jīng)擬合后幅值變化與微結(jié)構(gòu)偏移量呈線性關(guān)系，且幅值變化位置與微結(jié)構(gòu)偏移位置一致。 依據(jù)仿真的光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真一致，并且該套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)３.４ｍｍ×２.６ｍｍ的測(cè)量視場(chǎng)，分辨率能達(dá)５ μｍ，能夠?qū)崟r(shí)快速地對(duì)周期性結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行位移或缺陷檢測(cè)。
關(guān)鍵詞：位移檢測(cè)；４ｆ光學(xué)系統(tǒng)；光強(qiáng)分布；ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ Ｆｕｓｉｏｎ
展開(kāi) 基于4f光學(xué)系統(tǒng)的周期性結(jié)構(gòu)微小形變檢測(cè)
[圖片]
025 – COMSOL案例：周期性結(jié)構(gòu)的吸收率（僅模型文件，40元） ￥40
025 – COMSOL案例：周期性結(jié)構(gòu)的吸收率（僅模型文件，40元）
基本介紹：
主要內(nèi)容：根據(jù)發(fā)表在Scientific Reports上的論文《Strong and highly asymmetrical optical absorption in conformal metal-semiconductor-metal grating system for plasmonic hot-electron photodetection application，作者：Kai Wu等》，用COMSOL重復(fù)了其中的Fig.3(1)、Fig.4(b)、Fig.4(d)、Fig.4(f) ；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)；
計(jì)算所需的內(nèi)存：4 GB；
涉及的內(nèi)容：全局參數(shù)、組件耦合-積分、變量、自定義材料、端口、周期性條件、自定義網(wǎng)格、對(duì)波長(zhǎng)的掃描 等；
繪制了：上層金屬和下層金屬的吸收率、吸收功率密度分布；
本案例僅包含模型文件，購(gòu)買后不附帶答疑指導(dǎo)。
包含的文件截圖：
詳細(xì)描述：
如上圖所示，由 Au/ZnO/Au 三層材料構(gòu)成的光柵放置在 SiO2 襯底上。圖中 Λ = 600 nm、d1 = 60 nm 、d2 = 4 nm、d3 = 40 nm、w = 400 nm。在波長(zhǎng)為 600 ~ 800 nm 的 TM 光照射下，計(jì)算上下兩層金對(duì)入射光的吸收率。
對(duì)特定區(qū)域計(jì)算吸收率需要在軟件中對(duì)該區(qū)域內(nèi)的吸收功率密度（單位 W/m3）進(jìn)行積分，得到該區(qū)域的吸收功率（單位 W），然后除以入射光功率得到吸收率。
計(jì)算的內(nèi)容和結(jié)果：
1、上層和下層金中的吸收率。
展開(kāi) 聲子晶體、超材料、周期性結(jié)構(gòu)常見(jiàn)格子的第一布里淵區(qū)、不可約布里淵區(qū)及其對(duì)稱點(diǎn)
周期結(jié)構(gòu)理論及其在隔振減振中的應(yīng)用[M]. 科學(xué)出版社, 2017.
這里列出了求解各種晶格排列形式的聲子晶體帶隙時(shí)，元胞的第一布里淵區(qū)、不可約布里淵區(qū)及其對(duì)稱點(diǎn)。方便在掃描波矢k時(shí)使用。
考慮振動(dòng)與穩(wěn)定性的帶筋薄壁結(jié)構(gòu)變密度拓?fù)鋬?yōu)化方法
關(guān)鍵詞：帶筋薄壁結(jié)構(gòu)；固有頻率；屈曲穩(wěn)定性；變密度法；拓?fù)鋬?yōu)化；
帶筋薄壁結(jié)構(gòu)因具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，在汽車制造、航空航天、船舶工程等眾多工程領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，已成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中不可或缺的重要組成部分。然而，在復(fù)雜外部載荷作用下，該類結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與屈曲穩(wěn)定性問(wèn)題依然是設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)：振動(dòng)易引發(fā)結(jié)構(gòu)疲勞損傷，縮短其服役壽命；屈曲失穩(wěn)則可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體失效，甚至引發(fā)嚴(yán)重安全事故。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法多依賴于工程經(jīng)驗(yàn)或采用簡(jiǎn)化優(yōu)化策略，往往難以在輕量化目標(biāo)、振動(dòng)特性與屈曲穩(wěn)定性三者之間實(shí)現(xiàn)有效平衡，從而制約了結(jié)構(gòu)性能的進(jìn)一步提升。為應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，本文基于有限元分析與變密度拓?fù)鋬?yōu)化理論，提出一種綜合考慮固有頻率與屈曲穩(wěn)定性的帶筋薄壁結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法，旨在為工程實(shí)際提供一種高效可靠的設(shè)計(jì)方案，在保證結(jié)構(gòu)綜合性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有效的輕量化設(shè)計(jì)，基本的工作流程如圖1所示。
圖1 工作流程圖
在帶筋薄壁結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化領(lǐng)域，傳統(tǒng)的變密度拓?fù)鋬?yōu)化方法暴露出一定的局限性，由于該方法難以直接獲取筋條特征，導(dǎo)致其在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。鑒于此，針對(duì)帶筋薄壁結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化這一特定場(chǎng)景，在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和完善顯得尤為必要。如圖2、圖3所示，為使最終優(yōu)化結(jié)果收斂至具備顯著筋條特征的形態(tài)，本文以背景映射法為依托，提出一種適用于不同構(gòu)型的薄壁筋條特征約束方法，能夠靈活應(yīng)用于平板、馬鞍面以及更復(fù)雜的曲面結(jié)構(gòu)，為分析優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
圖2 背景映射法
圖3 筋條特征約束
結(jié)構(gòu)的固有頻率和線性屈曲載荷分析本質(zhì)上都是求解數(shù)學(xué)上的廣義特征值問(wèn)題。在優(yōu)化過(guò)程中，不同的特征值之間極易發(fā)生序列跳變（即特征值重根、交叉等現(xiàn)象），導(dǎo)致優(yōu)化算法震蕩、難以收斂。
展開(kāi) 振型是結(jié)構(gòu)周期性振動(dòng)的狀態(tài)，固有頻率是其周期性的表征。您說(shuō)的給定頻率區(qū)間掃頻，是幅值一定，激振頻率分別依次在區(qū)間里取值，算出該區(qū)間的響應(yīng)，這樣可以獲得該結(jié)構(gòu)在該激振頻率區(qū)間的共振特性。若只考慮一個(gè)激振頻率，則不需掃頻，只施加帶一個(gè)激振頻率的激振力就可以。
HyperWorks多物理場(chǎng)仿真：流固耦合
需要注意的是：P-FSI固體變形必須在線性范圍內(nèi)，無(wú)法考察固體內(nèi)的真實(shí)應(yīng)力，但是可以評(píng)估結(jié)構(gòu)的疲勞水平。
P-FSI案例
海洋工程上采用的圓柱形斷面結(jié)構(gòu)物，在洋流沖刷下產(chǎn)生周期性脫落的旋渦，由此產(chǎn)生脈動(dòng)壓力，引發(fā)結(jié)構(gòu)的周期性振動(dòng)，這種規(guī)律性的管體振動(dòng)反過(guò)來(lái)又會(huì)改變旋渦的頻率。如果卡門渦頻率和結(jié)構(gòu)模態(tài)吻合，振幅會(huì)達(dá)到最大。這種現(xiàn)象也稱為“渦激振動(dòng)”（Vortex-Induced Vibration ：VIV）。
安裝了擾流片的海工結(jié)構(gòu)
AcuSolve的ALE動(dòng)網(wǎng)格
圓形截面管振動(dòng)幅度較大
安裝擾流片改變了卡門渦頻率，從而減少了結(jié)構(gòu)振幅
射流主動(dòng)控制技術(shù)
除了安裝擾流片，也可以在結(jié)構(gòu)的表面安裝射流裝置，同樣可以改變卡門渦的頻率，從而破壞VIV的“吻合”效應(yīng)。
圓柱繞流的卡門渦
無(wú)射流控制
有射流控制
流體側(cè)向力的時(shí)間歷程曲線
無(wú)射流控制（藍(lán)色），有射流控制（紅色）
大型的結(jié)構(gòu)或建筑也要考慮風(fēng)載荷的激勵(lì)。一方面改變風(fēng)渦脫落頻率，或者通過(guò)安裝加強(qiáng)筋，配重等手段改變結(jié)構(gòu)的固有頻率，避免嚴(yán)重的VIV現(xiàn)象。
案例：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片在強(qiáng)風(fēng)下產(chǎn)生顯著變形，不僅會(huì)改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力學(xué)性能，如果翼尖變形量過(guò)大，甚至?xí)绊懰馨踩?/span>
展開(kāi) 固定諧振荷載作用下曲線軌道動(dòng)力響應(yīng)特性研究
內(nèi)容介紹
目的：
目前，針對(duì)曲線梁振動(dòng)特性的研究相對(duì)較少，故對(duì)固定諧振荷載作用下曲線軌道的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
創(chuàng)新點(diǎn)：
將曲線軌道視為周期性離散點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，并利用周期性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。引入移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載作用下曲線軌道軌梁的數(shù)學(xué)模態(tài)以及廣義波數(shù)，得到垂向荷載作用下曲線軌道梁頻域響應(yīng)的級(jí)數(shù)表達(dá)。
方法：
1.將曲線軌道簡(jiǎn)化為周期性離散支撐的平面曲線梁，忽略超高、橫向輪軌力、軌底坡等因素的影響。
2.利用軌道結(jié)構(gòu)周期性條件，將動(dòng)力響應(yīng)的求解映射于一個(gè)基本元之內(nèi)進(jìn)行。
3.引入移動(dòng)荷載作用下曲線軌道梁的數(shù)學(xué)模態(tài)以及廣義波數(shù)，得出了曲線軌道梁頻域響應(yīng)的級(jí)數(shù)表達(dá)。
4.求解得出軌梁的頻域動(dòng)力響應(yīng)，得到固定諧振荷載作用下曲線軌道平面外彎扭耦合振動(dòng)的響應(yīng)特性。
5.以北京地鐵普通整體道床軌道為例，計(jì)算軌梁頻率響應(yīng)函數(shù)，并分析扣件支點(diǎn)垂向支撐剛度及阻尼系數(shù)等因素對(duì)頻響函數(shù)的影響。
結(jié)論：
1. 曲線軌道軌梁一階自振頻率受支點(diǎn)垂向支撐剛度、垂向支撐阻尼系數(shù)、支點(diǎn)間距變化影響較大；支點(diǎn)垂向支撐剛度增加時(shí)軌梁一階自振頻率提高，一階自振頻率點(diǎn)處的響應(yīng)幅值降低；垂向支撐阻尼系數(shù)增加時(shí)軌梁一階自振頻率略有減少，頻響函數(shù)在一階自振頻率點(diǎn)附近的響應(yīng)幅值降低；支點(diǎn)間距減小時(shí)軌梁一階自振頻率提高，一階自振頻率點(diǎn)響應(yīng)幅值降低。
2. 扣件支點(diǎn)垂向支撐剛度對(duì)軌梁一階pinned-pinned共振頻率沒(méi)有影響; 增大垂向支撐阻尼系數(shù)時(shí)跨中處一階pinned-pinned共振峰幅值增加，支點(diǎn)處反共振峰幅值降低; 扣件間距對(duì)軌梁一階pinned-pinned 共振特性具有顯著的影響，跨中處一階pinned-pinned共振峰幅值及支點(diǎn)處反共振峰幅值隨支點(diǎn)間距的增加而變大；支點(diǎn)扣件間距減小一半時(shí)，一階 pinned-pinned 共振頻率增大4倍。
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