曲线加筋Kirchhoff-Mindlin板动态特性研究
发布时间：2021-11-13 05:40
加筋板结构是一种由基体结构和加强筋通过一定的铺设方式连接组合而成的结构形式。在结构设计中,在垂直于面板方向使用加筋条,以提高面板和整体结构的承载能力。与普通板结构相比,加筋结构不仅可在同等重量的前提下提高结构的屈曲破坏临界压力,还可以降低初始缺陷对临界载荷的影响,因此,加筋板称为工业耐压结构的主要结构形式之一。加筋板结构因其具有加工容易,比强度较大、结构轻巧、承载力强等优点,在航空航天、能源交通、海洋船舶、桥梁建筑等工程领域应用广泛。相比于传统加筋板,曲线加筋板能够更充分的发挥材料力学性能。在加筋板力学分析中,板的有限元分析理论通常包括适用于薄板的Kirchhoff理论,即经典板理论,以及适用于厚板的Reissner-Mindlin理论。后者虽然考虑了横向剪切变形,但当板较薄时易出现剪切自锁及零能模式等问题。因此需要研究同时适用于薄厚板动态特性分析的曲线加筋板有限元分析方法,本文开展的主要研究工作包括:推导得出了曲线加筋板动态特性分析有限元理论,发展了一种同时适用于薄厚板曲线加筋板动态特性分析的有限元方法。离散的Kirchhoff-Mindlin理论采用假设剪切应变场和单元边界的离散约...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－２直线加筋板固有频率对比??
?１０?１５?２０??阶次??图３－２直线加筋板固有频率对比??３．３单筋曲线加筋板自由振动分析??考虑一四周简支的曲线加筋板，筋和板采用相同的各向同性材料，材料参数为：弹??性模量五?＝７３ＧＰａ，泊松比ｖ＝０．３３，密度ｐ＝２８２３ｋｇ／ｍ３。几何参数为：板长度０．７Ｕ２ｍ，??板宽度０．６０６９ｍ，板厚度／／＝６．２５ｍｍ，筋条高度／Ｚｉ＝２２．４ｍｍ，筋条宽度／＞；５＝４．０６ｍｍ。曲线??筋几何通过方程尸－３０（０」－０．３５ｘ）２＋０．４来确定。Ｔａｍｉｊａｎｉ和Ｋａｐａｎｉａ＿使用无网格方法对??此模型进行了自由振动分析。Ｚｈａｏ—采用等参单元方法，利用一阶剪切变形理论模拟板??单元，用Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁单元模拟筋条，对此模型进行了研究，分析得到了其固有频率??和振型。本节针对此单筋曲线加筋板模型开展自由振动分析，将数值仿真结果与??Ｔａｍｉｊａｎｉ，等人和Ｚｈａｏ［８７ｌ等人的仿真结果进行对比验证。??？?＾??０．６０６９ｍ??图３－３单筋曲线加筋板几何
边界条件仍为四周固支，材料参数不变，将其厚度改为；ｚ＝６０ｍｍ，其他几??何参数保持不变。由于文献中没有对应算例，因此采用Ｎａｓｒｔｒａｎ计算结果来对本文方法??进行验证，厚板前６阶固有频率与振型对比结果如图３－５所示。２１表示Ｎａｓｔｒａｎ分析结??果，匕表示本文方法分析结果。由对比结果可知，本文分析所得固有频率与振型与Ｎａｓｔｒａｎ??结果吻合，验证了本文方法在分析厚板曲线加筋板时的精确性。??３．４单筋曲线加筋板常温模态试验??为了从试验角度进一步证采用离散的Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ－Ｍｉｎｄｌｉｎ板单元与Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁??单元进行曲线加筋板自由振动分析的准确性，本节针对单筋曲线加筋板开展常温模态试??验研宄。试验件几何尺寸为：０．６ｍｘ〇．６ｍｘ〇．〇〇５ｍ，筋条高度＆＝２０ｍｍ，筋条厚度＆＝５ｍｍ，??试验件几何示意图及试验件正面如图３－６所示。为了避免连接部位对试验结果造成的影??响，采用了一体化铣切加工的铝合金曲线加筋板进行常温模态试验。材料为铝合金６０６］，??弹性模量瓦＝６９ＧＰａ，泊松比ｖ＝０．３３，密度ｐ＝２６９０ｋｇ／ｍ３。采用图３－７所示安正系统进行??试验，采用“自由－自由”的边界条件，利用锤击法进行试验。??
本文编号：3492431
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－２直线加筋板固有频率对比??
?１０?１５?２０??阶次??图３－２直线加筋板固有频率对比??３．３单筋曲线加筋板自由振动分析??考虑一四周简支的曲线加筋板，筋和板采用相同的各向同性材料，材料参数为：弹??性模量五?＝７３ＧＰａ，泊松比ｖ＝０．３３，密度ｐ＝２８２３ｋｇ／ｍ３。几何参数为：板长度０．７Ｕ２ｍ，??板宽度０．６０６９ｍ，板厚度／／＝６．２５ｍｍ，筋条高度／Ｚｉ＝２２．４ｍｍ，筋条宽度／＞；５＝４．０６ｍｍ。曲线??筋几何通过方程尸－３０（０」－０．３５ｘ）２＋０．４来确定。Ｔａｍｉｊａｎｉ和Ｋａｐａｎｉａ＿使用无网格方法对??此模型进行了自由振动分析。Ｚｈａｏ—采用等参单元方法，利用一阶剪切变形理论模拟板??单元，用Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁单元模拟筋条，对此模型进行了研究，分析得到了其固有频率??和振型。本节针对此单筋曲线加筋板模型开展自由振动分析，将数值仿真结果与??Ｔａｍｉｊａｎｉ，等人和Ｚｈａｏ［８７ｌ等人的仿真结果进行对比验证。??？?＾??０．６０６９ｍ??图３－３单筋曲线加筋板几何
边界条件仍为四周固支，材料参数不变，将其厚度改为；ｚ＝６０ｍｍ，其他几??何参数保持不变。由于文献中没有对应算例，因此采用Ｎａｓｒｔｒａｎ计算结果来对本文方法??进行验证，厚板前６阶固有频率与振型对比结果如图３－５所示。２１表示Ｎａｓｔｒａｎ分析结??果，匕表示本文方法分析结果。由对比结果可知，本文分析所得固有频率与振型与Ｎａｓｔｒａｎ??结果吻合，验证了本文方法在分析厚板曲线加筋板时的精确性。??３．４单筋曲线加筋板常温模态试验??为了从试验角度进一步证采用离散的Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ－Ｍｉｎｄｌｉｎ板单元与Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁??单元进行曲线加筋板自由振动分析的准确性，本节针对单筋曲线加筋板开展常温模态试??验研宄。试验件几何尺寸为：０．６ｍｘ〇．６ｍｘ〇．〇〇５ｍ，筋条高度＆＝２０ｍｍ，筋条厚度＆＝５ｍｍ，??试验件几何示意图及试验件正面如图３－６所示。为了避免连接部位对试验结果造成的影??响，采用了一体化铣切加工的铝合金曲线加筋板进行常温模态试验。材料为铝合金６０６］，??弹性模量瓦＝６９ＧＰａ，泊松比ｖ＝０．３３，密度ｐ＝２６９０ｋｇ／ｍ３。采用图３－７所示安正系统进行??试验，采用“自由－自由”的边界条件，利用锤击法进行试验。??
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