剪切变形与转动惯量对层合金属厚壁短管振动模态的影响
本文选题:层合金属厚壁短管 + 剪切变形 ; 参考:《振动与冲击》2017年21期
【摘要】:对层合金属厚壁短管进行振动分析必须考虑非匀质、剪切变形和转动惯量效应。基于Timoshenko理论,推导了两端简支、两端固支、两端自由和悬臂四种边界条件下,层合金属厚壁短管弯曲振动的频率函数与模态振型函数的表达式。采用计算机代数系统MAPLE对四种边界条件下铜钢层合厚壁短管的固有频率进行求解,并绘制振型曲线。采用锤击实验法并结合有限元模态分析法,测得了铜钢层合厚壁短管在两端自由条件下弯曲振动的固有频率。理论解与实测值相比的最大误差为-4.56%,理论解与有限元解相比的最大误差为-0.76%。求解了剪切变形与转动惯量对铜钢层合厚壁短管固有频率的影响系数,并分析了该频率影响系数与管子的振型曲线随边界条件、阶序、层合管长径比、以及壁厚比等参数的变化规律。
[Abstract]:The vibration analysis of laminate thick wall short tube must consider the non homogeneity, the shear deformation and the rotational inertia effect. Based on the Timoshenko theory, the expression of the frequency function and modal function of the laminated metal thick wall short tube bending vibration is derived under the four boundary conditions of the two ends simply supported, both ends fixed, both ends free and cantilever. The mechanical algebraic system MAPLE is used to solve the natural frequency of the thick wall of the thick wall of copper and steel layer under four boundary conditions, and draw the vibration shape curve. The natural frequency of the bending vibration of the thick wall short tube under the two ends is measured by the hammering experiment method and the finite element modal analysis method. The maximum error of the theoretical solution compared with the measured value is obtained. The difference is -4.56%. The maximum error of the theoretical solution and the finite element solution is -0.76%.. The influence coefficient of the shear deformation and the rotational inertia on the natural frequency of the thick wall of the copper steel layer is solved. The variation of the frequency influence coefficient and the mode curve of the tube with the boundary condition, order, the ratio of the length to diameter of the laminated tube, and the wall thickness ratio are analyzed.
【作者单位】: 太原理工大学矿业工程学院;太原理工大学机械工程学院;
【基金】:山西省自然科学基金(2013011025-2) 山西省研究生教育改革研究课题(2016JG40)
【分类号】:TG115
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,本文编号:1871743
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