环向裂纹圆柱壳的振动特性研究

发布时间：2020-05-08 14:40

【摘要】：圆柱壳是工程结构中的重要组成单元,长期的使用可能会使其产生裂纹损伤,进而引起局部刚度等特性的改变,使得圆柱壳的静动态特性发生改变。通过对含裂纹圆柱壳的振动特性开展研究,为评估含有损伤的圆柱壳振动及对其开展损伤识别提供理论指导。本文首先对含环向表面裂纹圆柱壳的自由振动特性展开了研究。以Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程为理论基础,结合断裂力学,采用线弹簧来模拟环向表面裂纹,借助波传播法来描述圆柱壳运动位移,分别提出了真空中和与流体耦合的含环向表面裂纹圆柱壳固有振动特性的求解方法。研究了裂纹深度、裂纹位置、流体作用和边界条件等参数对圆柱壳固有频率、振型等振动特性的影响。然后对含环向表面裂纹圆柱壳的模态功率流进行了分析。在求解含环向表面裂纹圆柱壳固有振型的基础上,结合结构声强、结构振动功率流等概念提出了圆柱壳模态功率流指标。分析了圆柱壳不同阶次固有振动的模态功率流分布,研究了裂纹深度、裂纹位置和边界条件等参数对圆柱壳模态功率流指标的影响。结果表明,裂纹的存在对圆柱壳模态功率流分布有较为明显的影响。研究内容为基于模态功率流进行圆柱壳的损伤识别提供了理论支撑。最后对含环向表面裂纹圆柱壳的受迫振动特性展开了研究。给出了真空中及与流体耦合时的含环向表面裂纹圆柱壳受迫振动的求解方法。以输入功率流为指标研究了裂纹深度和裂纹位置等参数对各激励频率下圆柱壳受迫振动的影响。为基于振动功率流的含裂纹圆柱壳的损伤识别提供了理论基础。
【图文】：

图 2.1 含环向表面裂纹圆柱壳模型微分方程个壳体微元，，其所受的内力和内力矩如图 2.2 和图 2.3 所示 作为坐标参数，为了表示方便，本文中对无量纲坐标 及 ， ( )Rx ， 。

图 2.1 含环向表面裂纹圆柱壳模型动微分方程一个壳体微元，其所受的内力和内力矩如图 2.2 和图 2.3 所示， 作为坐标参数，为了表示方便，本文中对无量纲坐标 及 的示， ( )Rx ， 。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB53

【参考文献】

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本文编号：2654805