基于能量有限元法的损伤结构振动分析
发布时间：2021-06-11 05:47
工程结构在服役期间会出现各种形式的损伤,其结构动力学参数和能量传播形式也会随之产生一定的变化,因此基于振动的结构损伤识别得到了广泛的研究并且在实际工程运用中得到应用。能量有限元法（EFEA）是近些年发展起来的一种研究结构中高频振动响应的数值分析方法。该方法以能量密度作为声振系统的动力控制方程的基本变量,将能量看作是以波动的形式在结构中进行传递,同时以有限元的形式离散结构单元,一方面可以表达出结构的几何特性,另一方面也可以充分展现结构的阻尼特性。它结合了统计能量法（SEA）和传统有限元法（FEA）的优点,是一种混合建模分析技术。本文首先针对普通梁推导了梁的能量密度控制方程,得到了结构中能量密度和能量流的表达式。将损伤单元的效应通过弹性模量和阻尼的变化引入到能量有限元分析模型中,分析了损伤梁结构并将梁的能量有限元应用于损伤结构的振动分析中。针对损伤结构,提出基于能量密度和能量流变化的两个损伤指标,对损伤识别指标进行了可视化分析,算例分析表明能量密度和能量流差对于结构中的损伤比较敏感,基于结构能量流变化的指标更能有效地识别结构损伤。随后根据能量守恒定律,推导了耦合梁结构的能量密度方程,并对耦...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
受到简谐激励作用下的简支梁模型
结构的能量密度方程复杂的耦合结构，由于耦合结构会在耦合处存在材料或几何结构振动波在耦合处产生反射和透射。通常能量密度在耦合，而能量流是连续的。因此在建立能量有限元系数矩阵的同合节点处的能量传递和连接，可以通过连接矩阵[25]的形式来接问题。耦合梁的弯曲波耦合系数，考虑如图 2.2 所示的两个半无限长段梁向右的入射弯曲波波幅为1A ，在耦合节点处发生透射和点处功率流从结构i传递到结构 j 时的反射系数，ij 代表耦合i 透射到结构 j 的透射系数。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 23 322 2 22 223 2 212 2 31 1 2 1 21 1 231111 11= 2 /tEI k A EI kPEI k EI k EI k k kPEI kEI k A (2. 221 2 2 2 2 2 2111 21 2 1 2 1 2 1 21 2 1 2112 - /rPBEI k EI k k k ik k EI k EI kPA (2.中P 和P 分别代表弯曲波透射和反射的功率均值。在耦合节点处，能量流有正负两个方向，+代表正方向、 代表负方向， 2.3 所示，并且有如下的关系式[108]+q
【参考文献】：
期刊论文
[1]沿轴向指数分布的功能梯度Timoshenko梁的频率精确解[J]. 邓昊,程伟. 振动与冲击. 2017(06)
[2]FGM中厚圆板轴对称自由振动的打靶法求解[J]. 李清禄,张靖华,李世荣. 振动与冲击. 2016(18)
[3]功能梯度板的振动功率流特性分析[J]. 张玲,朱翔,李天匀,殷学吉. 振动与冲击. 2016(16)
[4]水下环肋功能梯度材料圆柱壳耦合振动的波动解[J]. 梁斌,陈金晓,李戎,张伟. 船舶力学. 2016(08)
[5]面内平动功能梯度斜板的主动振动控制[J]. 王忠民,邹德志. 振动与冲击. 2016(15)
[6]基于模态应变能法的弹性薄板损伤识别[J]. 刘文光,颜龙,郭隆清. 噪声与振动控制. 2016(03)
[7]进化中的聚合物梯度材料制备技术研究[J]. 阎新萍,刘奎,杨佳,秦刚,曹新鑫,戴亚辉. 化工新型材料. 2016(05)
[8]基于Kriging代理模型的结构损伤识别新方法[J]. 郭俊龙,马立元,李永军,王天辉. 中国机械工程. 2016(09)
[9]铁磁性材料热损伤的涡流检测[J]. 李俊江,崔卫东,王家帮. 无损检测. 2016(04)
[10]静水压力下功能梯度圆柱壳稳定性研究[J]. 孟凡深,李戎,梁斌,Noda NAOKI. 船舶力学. 2016(Z1)
博士论文
[1]管道超声导波损伤检测与特征识别[D]. 马书义.大连理工大学 2015
[2]零阶能量有限元方法及其在船舶结构声辐射中的应用研究[D]. 吴轶钢.武汉理工大学 2008
[3]裂纹损伤结构的振动功率流特性与损伤识别[D]. 朱翔.华中科技大学 2007
[4]能量有限元法研究及其应用[D]. 孙丽萍.哈尔滨工程大学 2004
硕士论文
[1]基于电磁场的机械应力检测分析[D]. 胡宗滔.中国矿业大学 2015
[2]抗积碳直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池功能梯度阳极材料的制备及性能[D]. 吕尧.上海交通大学 2014
[3]基于能量有限元法的板耦合结构振动特性分析[D]. 李坤朋.山东大学 2013
[4]能量有限元分析法的研究及其在复合材料层合板中的应用[D]. 杨旸.宁波大学 2013
[5]能量有限元方法若干问题的研究[D]. 郑国涛.上海交通大学 2013
本文编号：3223946
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
受到简谐激励作用下的简支梁模型
结构的能量密度方程复杂的耦合结构，由于耦合结构会在耦合处存在材料或几何结构振动波在耦合处产生反射和透射。通常能量密度在耦合，而能量流是连续的。因此在建立能量有限元系数矩阵的同合节点处的能量传递和连接，可以通过连接矩阵[25]的形式来接问题。耦合梁的弯曲波耦合系数，考虑如图 2.2 所示的两个半无限长段梁向右的入射弯曲波波幅为1A ，在耦合节点处发生透射和点处功率流从结构i传递到结构 j 时的反射系数，ij 代表耦合i 透射到结构 j 的透射系数。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 23 322 2 22 223 2 212 2 31 1 2 1 21 1 231111 11= 2 /tEI k A EI kPEI k EI k EI k k kPEI kEI k A (2. 221 2 2 2 2 2 2111 21 2 1 2 1 2 1 21 2 1 2112 - /rPBEI k EI k k k ik k EI k EI kPA (2.中P 和P 分别代表弯曲波透射和反射的功率均值。在耦合节点处，能量流有正负两个方向，+代表正方向、 代表负方向， 2.3 所示，并且有如下的关系式[108]+q
【参考文献】：
期刊论文
[1]沿轴向指数分布的功能梯度Timoshenko梁的频率精确解[J]. 邓昊,程伟. 振动与冲击. 2017(06)
[2]FGM中厚圆板轴对称自由振动的打靶法求解[J]. 李清禄,张靖华,李世荣. 振动与冲击. 2016(18)
[3]功能梯度板的振动功率流特性分析[J]. 张玲,朱翔,李天匀,殷学吉. 振动与冲击. 2016(16)
[4]水下环肋功能梯度材料圆柱壳耦合振动的波动解[J]. 梁斌,陈金晓,李戎,张伟. 船舶力学. 2016(08)
[5]面内平动功能梯度斜板的主动振动控制[J]. 王忠民,邹德志. 振动与冲击. 2016(15)
[6]基于模态应变能法的弹性薄板损伤识别[J]. 刘文光,颜龙,郭隆清. 噪声与振动控制. 2016(03)
[7]进化中的聚合物梯度材料制备技术研究[J]. 阎新萍,刘奎,杨佳,秦刚,曹新鑫,戴亚辉. 化工新型材料. 2016(05)
[8]基于Kriging代理模型的结构损伤识别新方法[J]. 郭俊龙,马立元,李永军,王天辉. 中国机械工程. 2016(09)
[9]铁磁性材料热损伤的涡流检测[J]. 李俊江,崔卫东,王家帮. 无损检测. 2016(04)
[10]静水压力下功能梯度圆柱壳稳定性研究[J]. 孟凡深,李戎,梁斌,Noda NAOKI. 船舶力学. 2016(Z1)
博士论文
[1]管道超声导波损伤检测与特征识别[D]. 马书义.大连理工大学 2015
[2]零阶能量有限元方法及其在船舶结构声辐射中的应用研究[D]. 吴轶钢.武汉理工大学 2008
[3]裂纹损伤结构的振动功率流特性与损伤识别[D]. 朱翔.华中科技大学 2007
[4]能量有限元法研究及其应用[D]. 孙丽萍.哈尔滨工程大学 2004
硕士论文
[1]基于电磁场的机械应力检测分析[D]. 胡宗滔.中国矿业大学 2015
[2]抗积碳直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池功能梯度阳极材料的制备及性能[D]. 吕尧.上海交通大学 2014
[3]基于能量有限元法的板耦合结构振动特性分析[D]. 李坤朋.山东大学 2013
[4]能量有限元分析法的研究及其在复合材料层合板中的应用[D]. 杨旸.宁波大学 2013
[5]能量有限元方法若干问题的研究[D]. 郑国涛.上海交通大学 2013
本文编号：3223946
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