任勇生
振动分析与控制、智能复合材料与结构、非线性振动、流体与结构耦合动力学。
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- 姓名:任勇生
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学术头衔:
博士生导师
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学科领域:
固体力学
- 研究兴趣:振动分析与控制、智能复合材料与结构、非线性振动、流体与结构耦合动力学。
任勇生,博士,山东科技大学机械电子工程学院教授,博士生指导教师。专业:固体力学、一般力学与力学基础、机械设计及理论。主要研究领域:振动分析与控制、智能复合材料与结构、非线性振动、流体与结构耦合动力学。1992年12月获得南京航空航天大学固体力学专业博士学位。1994年晋升副教授,1997晋升教授。先后主持完成国家自然科学基金项目、教育部高等学校骨干教师资助计划以及省部级科研基金项目共5项,作为主要成员参与国家“八五”攻关项目、国家自然科学基金项目和省部级项目6项。在《Mechanics Research Communications》、《Composite Structures》、《Chinese Journal of Mechanic Engineering》、《Chinese Journal of Aeronautics》、《航空学报》、《振动工程学报》、《力学进展》、《固体力学学报》、《复合材料学报》、《力学与实践》、《工程力学》、《机械强度》、《振动与冲击》、《应用力学学报》、《力学季刊》等国内外学术杂志和学术会议发表论文80余篇,被SCI、EI、ISTP三大检索收录30篇,出版教材《有限元素法的基本原理及其程序设计》、《机械振动与噪声分析基础》。获国家实用新型专利1项。1998年获国家科技进步三等奖(“纵切割头掘进机的振动特性研究”)(第三位)。目前主持山东省自然科学基金项目“大型风力机叶片的形状记忆合金智能结构振颤抑制研究(Y2006F37)”和山东省教育厅科技计划项目“大型风力机复合材料叶片的结构阻尼颤振抑制(J08LB04)”,参与国家自然科学基金(第二位)“变分原理在非光滑多体系统动力学中的应用(10872118)”、山东省自然科学基金(第二位)“罗茨风机噪音源识别与预估模型研究(Y2006F38)”和教育部科学技术研究重点项目“轴流式通风机压力脉动及气动噪声分布特性研究”。
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任勇生, 赵子龙, 韩志
振动工程学报,2001,14(4):459~463,-0001,():
-1年11月30日
形状记忆合金(SMA)混杂复合材料板是将有预应变的SMA纤维与普通纤维混杂埋入单层内构成的。基于主动应变能调节(ASET)的概念,可实现对板的固有频率的调整。本文采用Galerkin法导出形状记忆合金(SAM)纤维混杂对称正交智能复合材料铺层板自由振动的频率的分析表达式。数值结果表明,SMA纤维的相变激发温度、体积含量、分布方式及其预应变对固有频率均有的影响,尤其是温度、SMA含量及其分布的作用更为显著,是结构振动控制的重要设计参数。
形状记忆合金, 混杂复合材料, 板, 固有频率, 智能结构
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任勇生, 梁清香
复合材料学报,2002,19(2):85~88,-0001,():
-1年11月30日
本文作者采用细观力学阻尼理论,分析SMA纤维和普通纤维混杂的单向单层材料的阻尼性能,给出材料在6个方向上的阻尼性能计算公式,通过数值算例讨论NiTi的阻尼混杂效应。
形状记忆合金, 混杂, 单层, 材料阻尼
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任勇生, 秦惠增
工程力学,2002,19(2):160~164,-0001,():
-1年11月30日
由形状记忆合金纤维、普通纤维、基体构成的混杂复合材料是一类用途广泛的智能材料结构系统。阻尼性能研究是结构被动振动控制的一项重要研究内容。本文采用混杂复合材料阻尼预测的细观力学理论计算SMA纤维混杂复合材料单层的阻尼特性。首先计算包含普通纤维和基体材料的复合材料介质的阻尼性能,其次计算由横观各向同性介质和SMA纤维构成的混杂材料的阻尼性能。通过计算实例分析SMA纤维混杂复合材料单层的正轴阻尼特性及其偏轴阻尼的特性随SMA纤维体积含量、纤维铺设角等参数改变的规律。
形状记忆合金, 混杂复合材料, 单层, 阻尼
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【期刊论文】含SMA 约束层的复合材料矩形板的阻尼能力分析*
任勇生, 任勇生**, , 张晓梅, 邵兵
机械强度,2002,24(3):339~344,-0001,():
-1年11月30日
研究由形状记忆合金(shape memocy alloy,简写为SMA)SMA约束层、SMA纤维混杂叠层材料构成的复合材料矩形板的阻尼性能。采用多胞模型和细观力学阻尼分析方法,分别预测叠层复合材料单层的弹性性能和阻尼性能,在叠层材料中计入横向剪切变形的影响。在导出矩形板的应变能和耗散能的基础上,根据最大应变能理论建立板的模态阻尼比的数学表达式。数值结果表明,文中提出的含有SMA约束层的刚A纤维叠层复合材料的集成阻尼设计方法,是一种有效的阻尼增强方案。
形状记忆合金 SMA纤维复合材料 SMA约束层板振动控制 阻尼
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任勇生, 刘立厚, 韩景龙, 向锦武
力学学刑,2003,24(4):534~540,-0001,():
-1年11月30日
首先,针对发展性能先进的新一代飞行器所涉及到的非线性气动弹性理论与分析技术,结合国内外研究进展情况,着重从建模技术、求解方法、非线性气弹特性分析儿个方面进行概括总结。其次:对在飞行器设计中一直颇受关注的、智能材料在飞行器结构颤振及振动主动控制中应用研究现状也给予简要的介绍。最后指出一些尚待进一步研究的问题。
非线性, 气动弹性, 机翼, 壁板, 非线性动力学, 智能十于料, 颤振抑制, 主动控制
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任勇生, 任勇生*, †, 刘立厚
力学与实践,2004,26(1):9~16,-0001,():
-1年11月30日
随着纤维增强复合材料不久将逐步取代传统的金属材料,广泛用于新型民用超音速飞机、水下核潜艇、高速列车等尖端科学技术领域,对这一先进材料的有效阻尼性能进行分析、预报和优化设计,从而实现结构振动、冲击、噪声和疲劳破坏的有效控制,必将显示出极为重要的工程实际意义,日益受到从事复合材料研究和开发的科技工作者的关注和重视。对纤维增强复合材料阻尼研究的进展情况进行综述,介绍从宏观力学和细观力学两个角度进行阻尼分析和预报的一些具有代表性的模型与方法,讨论了纤维/基体界面、层合结构横向剪切效应、层间应力的影响问题,阻尼性能增强的途径和最优化设计问题,并对该领域研究工作进行了展望。
纤维增强复合材料,, 阻尼,, 宏/, 细观分析,, 复杂因素影响,, 阻尼增强,, 优化
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【期刊论文】形状记忆合金纤维正交各向异性层合矩形板的非线性弯曲振动
任勇生, 任勇生*, 孙双双
复合材料学报,2007,24(4):185~192,-0001,():
-1年11月30日
研究了形状记忆合金(SMA)纤维混杂复合材料大挠度层合板的非线性自由与受迫振动特性。基于描述SMA力学行为的Brinson理论以及层合板材料性能预测的混合率,建立了SMA纤维混杂复合材料大挠度层合板的本构方程,基于对称层合各向异性弹性板的非线性理论,建立了以横向挠度和应力函数表示的板的横向振动方程和相容方程。采用Galerkin近似解法将振动方程化为时间变量的含有三次非线性项的Duffing型常微分方程,采用谐波平衡法(HBM)获得系统的固有频率方程和强迫振动稳态频率响应方程。数值计算表明:非线性板自由振动频率比与激励温度的关系具有与线性板相同的特征,马氏体相向奥氏体相转变阶段温度对板的振动频响特性曲线的影响最显著,同时也讨论了SMA纤维含量、板的纵横比以及自由振动幅值对板的非线性频率比的影响。
智能材料, 大挠度板, 复合材料, 非线性振动
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任勇生, Ren Yongshenga, *, Sun Shuangshuangb
Chinese Journal of Aeronautics 20(2007)415-424,-0001,():
-1年11月30日
The free and forced vibration of large deformation composite plate embedded with shape memory alloy (SMA) fibers is investigated. A thermo-mechanical constitutive equation of SMA proposed by Brinson et al. is employed and the constitutive equations for evaluation of the properties of a hybrid SMA composite laminate are obtained. Based on the nonlinear theory of symmetrically laminated anisotropic plates, the governing equations of flexural vibration in terms of displacement and stress functions are derived. The Galerkin method has been used to convert the original partial differential equation into a nonlinear ordinary differential equation, which is then solved with harmonic balance method. The numerical results show that the relationship between nonlinear natural frequency ratio and temperature for the nonlinear plate has similar characteristics compared with that of the linear one, and the effects of temperature on forced response behavior during phase transformation from Martensite to Austenite are significant. The effects of the volume fraction of the SMA fiber, aspect ratio and free vibration amplitude on the dynamical behavior of the plate are also discussed.
smart materials, large-deflection plate, composite, nonlinear vibration
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【期刊论文】Research Article Oscillation Theorems for Second-Order Damped Nonlinear Differential Equations
任勇生, Hui-Zeng Qin and Yongsheng Ren
Hindawi Publishing Corporation International Journal of Differential Equations Volume 2009, Article ID 714357, 15 pages,-0001,():
-1年11月30日
We present new oscillation criteria for the differential equation of the form [r(t)U(t)]1+p(t)k2(x(t),x1(t))lx(t)vU(t)+q(t)φ(x(gl(t)),x1(g2(t)))f(x(t))=O, where U(t)=kl(x(t),x'(t))/x'(t)/α-1x1(t),a<β,v=(β-α)l(α+1). Our research is different from most known ones in the sense that Hfunction is not employed in our results, though Riccati's substitution and its generalized forms are used. Our criteria which are established under quite general assumptions are an extension for previous results. In particular, by taking β=α, the above-inentioned equation can be reduced into the various types of equations concerned by people currently.
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【期刊论文】Structural modeling of SMA fiber hybrid active thin-walled composite beams
任勇生, Ren Yongshenga, *, Yang Shulianb, Wang Xiaohuia
Composite Structures 91(2009)120-130,-0001,():
-1年11月30日
The constitutive equations relating cross-sectional loads (forces and moments) to cross-sectional displacements (stretching, bending, twisting) of thin-walled laminated beams with integral shape memory alloy (SMA) active fibers is presented. The variational asymptotic method is used to formulate the forcedeformation relationships equations accounting for the presence of active SMA fibers distributed along the cross-section of the beam. The constitutive relationships for evaluation of the properties of a hybrid SMA composite ply are obtained following the rule of mixtures. The analytical expressions of the actuation components for the active beam are derived based on Tanaka’s constitutive equation and Lin’s linear phase transformation kinetics for SMA fiber. The general form of constitutive relation is applied to the cases of extension-twist coupling, corresponding to Circumferentially Uniform (CUS) and bending-twist coupling, corresponding to Circumferentially Anti-Symmetric (CAS). The present analysis extends the previous work done for modeling generic passive thin-walled laminated beams. Numerical results show that significant extension, bending and twisting deflection occur during the phase transformation due to SMA actuation. The effects of temperature on structural response behavior during phase transformation from martensite to austenite are significant. The effects of the volume fraction of the SMA fiber, the martensitic residual strain and ply angle are also addressed.
online 3 May 2009 Shape memory alloy fiber composite Active closed cross-sections beam Static deformation control Blade
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