双曲率组合结构自由振动特性分析

发布时间：2021-10-29 09:11

　　针对双曲率组合结构自由振动特性分析方法有待完善等问题,基于半解析法开展了双曲率组合壳结构自由振动特性研究。基于Flügge薄壳理论,首先将抛物壳-圆柱壳-球壳组合结构在交界面处进行分解,获得抛物壳、圆柱壳和球壳子结构;再将抛物壳、圆柱壳和球壳子结构沿周向进一步分解为若干壳段,用沿径向的Jacobi多项式和周向的Fourier级数来表示各个壳段的位移函数,并用不同的弹簧刚度对组合结构的边界条件和壳体内的连续性条件进行模拟;最后,基于Rayleigh-Ritz法获得双曲率组合结构的振动模态,探索复杂边界条件下双曲率组合结构自由振动特性。在此基础上,将双曲率组合结构自由振动频率与已有文献及有限元法计算结果进行对比分析,验证了方法的收敛性和有效性,研究成果可为复杂边界条件双曲率组合结构自由振动特性分析提供方法依据和数据积累。 

【文章来源】：振动工程学报. 2020,33(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

抛物壳结构几何简图

抛物壳-圆柱壳-球壳组合结构剖面图如图2所示。假设组合壳结构由均质和各向同性的材料组成，左右壳结构由球坐标系Ol,r-φl,r，θl,r,zl,r描述，其中φ为径向坐标，θ为圆周坐标。Rr和Rl为左右壳边界半径，Lr和Ll为左右壳的轴线长度。中间圆柱壳用柱坐标系（Oc-x，θc,zc）表示，其半径为Rc，长度为Lc。每个壳结构的位移分量分别用uξ，vξ和wξ（ξ=l,r,c）表示，其中下标分别表示左侧、右侧及中间圆柱壳体。本文基于区域分解法[7-9]，为精确获得组合结构高阶振动响应，将组合结构沿周向在交界面处划分为几个典型子结构，再在此基础上，将子结构沿径向方向进一步分解为Nl,Nc,Nr个壳段。

无特殊说明，本文结构及材料参数按以下方式选取，抛物壳结构参数：Rl=0.4m,L=2m,R=1m,h=0.04 m；圆柱壳结构参数：R=1 m,L=10m,h=0.04m；球壳结构参数：R=1m,h=0.04m,Rr=0.4m；弹性模量E=211GPa，密度ρ=7800kg/m3，泊松比μ=0.3，分段数Nl=Nr=Nc=4,Jacobi多项式参数α=β=-0.5，定义无量纲频率。不同弹簧刚度与无量纲频率参数的收敛性关系如图3所示。图3 抛物壳-圆柱壳-球壳结构频率参数随弹簧刚度值变化关系

【参考文献】：
期刊论文
[1]圆柱壳-圆锥壳组合结构振动分析的新方法[J]. 瞿叶高,华宏星,孟光,谌勇,龙新华.  工程力学. 2013(03)
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[3]基于区域分解的圆锥壳-圆柱壳-圆锥壳组合结构自由振动[J]. 瞿叶高,华宏星,孟光,谌勇,龙新华.  振动与冲击. 2012(22)
[4]AN EXACT ANALYSIS FOR FREE VIBRATION OF A COMPOSITE SHELL STRUCTURE-HERMETIC CAPSULE[J]. 尚新春.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2001(09)



本文编号：3464393