针对固定端部竖直方向为弹性约束的悬臂梁结构进行了模态分析.用欧拉-伯努利梁模型,推导出前3阶固有频率方程和振型函数.针对不同刚度,采用数值方法求解固有频率方程,得到固有频率随约束刚度变化的关系曲线.运用最小二乘法对该曲线进行函数拟合.以不同尺度梁为例,通过有限元方法对该拟合函数的正确性进行了验证,其误差小于2%.应用该函数,通过固有频率对端部刚度进行识别,其误差小于6%.

通过Maxwell方程研究动态条件下三维驱动磁场的非线性分布,利用弱解式方程将Galfenol合金本征非线性模型与复合悬臂梁结构模型进行耦合,得到基于各向异性的悬臂梁磁机耦合非线性模型。模型仿真结果表明,磁感应强度最大的位置出现在靠近悬臂梁固定端的一侧,悬臂梁机械应变的分布结果与磁感应强度类似。分别利用非周期阶跃信号和周期正弦信号对复合悬臂梁进行试验研究。结果表明,所建立的三维非线性耦合模型可以较好地预测试验数据中的死区部分、线性区间以及饱和区间,由于柔性结构中存在的次谐波扰动,阶跃响应中试验曲线出现小幅波动现象,模型可以较好捕捉试验结果中出现的次谐波扰动特征。

在前期工作的基础上,提出一种基于气体-颗粒两相流理论的颗粒阻尼改进模型。该模型将颗粒之间的摩擦效应表述为与碰撞效应一致的等效黏度形式,使得整个模型具有更完整的统一性,方便后续更深入的研究。单自由度（Single degree offreecdom,SDOF）系统的自由振动及强迫振动分析表明该模型相对于原有模型具有更高的预估精度。应用该模型并结合有限元法进行典型颗粒阻尼连续体结构——颗粒阻尼悬臂梁的强迫振动响应预估与分析。结果表明颗粒阻尼是一种较强依赖于结构振动幅值的非线性阻尼,其阻尼效果随着阻尼器的施加位置不同而存在明显的变化。为获得良好的减振效果,尽可能将颗粒阻尼器置于结构振动剧烈的部位。开发的气体-颗粒两相混合流的等效黏性阻尼改进模型对于更为复杂的颗粒阻尼结构的振动与声辐射响应预估奠定了基础。

提出了在点式压电智能结构中应用摄动有限元方法对结构的有限元模型进行修正,从而达到提高建模精度,改善实际结构振动主动控制效果的目的.通过对一悬臂梁在模型修正前后进行振动主动控制的不同的控制效果验证了该方法的有效性.

科里奥利质量流量计是一种直接测量流体质量流量的仪表,同时可在线检测流体密度,出于对其传感器结构优化设计的目的,建立了振动微分方程,其解可给出流体密度在线检测的依据,并给出密度与温度的对应关系,得出双U型管谐振频率的推导结果,并进行具体计算的验证.

在分析原子力显微镜工作原理的基础上，详细介绍了各种基于原子力显微镜的悬臂梁微尖端器件的应用进展，并展望了悬臂梁微尖端器件的发展前景。

针对薄膜热物性测量还没有成熟的测试系统，设计了一种基于微桥静态测量法的复合薄膜热导率测试系统。该系统由PC机、仪器控制与数据采集模块、可控温真空系统构成。软件编程在LabVIEW平台上实现。利用该系统测量了由SiO2薄膜和多晶硅溥膜组成的悬臂梁结构的复合薄膜热导率。在10．4Pa真空中，测得悬臂梁平均温度320～400K范围内的等效热导率在9～12W／（m·K），其热导率随着温度升高而增大，测试结果和理论值一致。实验表明：系统测试效率高、通用性好，且易于扩展。

针对微电子机械悬臂梁废品率高的问题,从悬臂梁的加工工艺,分析了在不同工作状态,薄膜应力对悬臂梁的刚度影响;建立了薄膜应力的数学模型;通过仿真发现,在悬臂梁的某些加工温差段,悬臂梁的刚度出现奇异值,变形已不再满足小变形条件的现象;得出某些加工温差段的薄膜应力是导致悬臂梁产生废品因素之一的结论.

基于2.5D RANS数据和VLM耦合的方式,发展了一种考虑非线性流动效应的混合型涡格法HVLM.采用矩形直/后掠机翼两个外形的跨声速算例,通过与VLM、三维CFD计算数据的比较,对HVLM的气动力预测精度进行了分析与评估.对比结果表明,HVLM在大幅降低时间成本的前提下可以获得和三维CFD方法预测值十分接近的计算数据,对线化VLM方法的修正效果显著.然后,HVLM与悬臂梁有限元求解耦合,实现了一种面向三维机翼的快速静气动弹性数值模拟技术,并通过矩形直机翼算例进行了验证.耦合算例的时间分析数据表明,HVLM/Beam耦合的方式能够在10 s以内完成1次三维机翼静气动弹性分析,在气动/结构耦合分析、优化设计方面展示出了良好的应用前景.

气缸轻量化绿色设计,需要对气缸各部件进行振动分析,将带负载活塞杆简化为悬臂梁模型,建立带负载活塞杆伸出过程中弯曲振动的无量纲动力学方程,并与全过程LS-DYNA软件仿真结果进行对比,对比结果证明了提出的模型和方法的有效性,为气缸结构设计提供了有效的分析方法。