基于能量原理的板壳结构振动特性研究
发布时间：2022-01-22 02:41
板壳结构广泛应用于航空、航天、船舶、土木建筑等工程领域。实际应用中,板壳结构由于受到周围环境复杂的外界激励而产生结构疲劳、振动,甚至会伴随严重的辐射噪声,对结构本身和人类的生活产生不利的影响。基于能量原理,本文采用改进的傅里叶级数法建立了一般边界条件下板壳及其组合结构的动力学模型,得到问题的半解析解。针对目前弹性边界条件下板壳结构振动特性研究中的薄弱环节,采用一种改进的傅里叶级数对常见壳体结构的位移函数进行统一描述,在边界和耦合位置引入约束弹簧模拟各种协调条件,便于构建任意边界条件下结构的统一分析模型。使用里兹法求解技术求解位移函数中的待定系数。通过多种边界条件下自由振动和强迫振动的数值算例对比,验证了分析模型的正确性,在此基础上研究不同板壳模型的振动特性。使用改进的傅里叶级数法求解了任意边界条件下圆锥壳和球壳的振动特性,重点验证了本文方法的收敛性和精确性。建立了功能梯度锥壳和高速转动锥壳的动力学分析模型,详细讨论了关键参数如功能梯度材料的体积分布常数、转动壳体的转速、边界条件等对结构固有振动的影响。将壳体和环肋看作离散模型,分别求解了环肋圆柱壳和圆锥壳的振动特性,分析了环肋参数如环肋...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
板壳结构的工程应用实例离心机、蒸汽机，航空发动机等高速旋转设备中的转动薄壁筒组件许多采用板、壳
7) (e) (1,4) (f) (1,8)图 2.2 S‐S 边界条件下圆锥壳的前六阶振型 于同一壳体，结构的边界条件不同，振动能量的分布也就不同，壳体边界振动模态有不同程度的影响。实际中壳体的边界条件极其复杂，不仅包括固支等几种经典边界条件的任意组合，还可能存在任意弹性约束边界。本壳体在一般边界条件下的动力学模型，通过调整边界约束弹簧刚度可以方边界对结构振动行为的影响，无须重新进行理论推导和编写计算程序。 下来验证任意弹性边界条件下本文方法的正确性，考虑一种弹性边界: 圆，大端为弹性支撑。为了使分析更具针对性，即在弹性支撑端每次单独调, , 或 ，分别考察轴向、周向、法向弹簧以及卷簧刚度对壳体下图 2.3 给出圆锥壳的基频随四种弹簧刚度的变化曲线，图中有限元方法不同点型区分。可以看出，本文方法与有限元的结果在任意弹簧刚度情况，这进一步说明了本文方法的适用性。四种边界弹簧约束对圆锥壳基频的，周向和法向约束影响最大，轴向约束次之，卷簧最小。另外，四种弹簧
图 2.3 圆锥壳基频随四种弹簧刚度的变化曲线 锥壳大端法向弹簧的刚度分别取10 N/m、10 N/m 和10 N/m的振型。可以看出，随着弹簧刚度的增加，锥壳大端的约束增抑制，壳体的应力状态改变。弹簧刚度从10 N/m 变为10 N/m 生了本质上的改变，周向波数由 n=4 变为 n=5，说明了边界条件1 10 N/m (b) 1 10 N/m (c) 1 图 2.4 弹性边界约束下圆锥壳的第一阶振型 壳稳态响应特性 各个方面验证了圆锥壳自由振动计算的正确性，本小节分析圆
【参考文献】：
期刊论文
[1]环肋旋转壳声振特性分析的半数值方法[J]. 王献忠. 振动工程学报. 2015(05)
[2]变截面加筋柱壳结构振动特性分析[J]. 王宏,刘贤贺,徐伟. 舰船科学技术. 2015(08)
[3]Transverse Vibration Analysis of Concentrated Mass-Loaded Thin Circular Plate Based on Strcutural Circumferential Periodicity[J]. 李德胜,张俊红,李德华,毕凤荣. Transactions of Tianjin University. 2015(02)
[4]水中环肋锥柱结合壳的振动特性分析[J]. 邓乃旗,陈美霞,谢坤,魏建辉. 中国造船. 2015(01)
[5]单层偏心圆柱薄壳的自由振动特性分析研究[J]. 熊路,李天匀,朱翔,陈浩森. 固体力学学报. 2014(06)
[6]不同边界条件正交各向异性圆柱壳结构固有振动分析[J]. 张爱国,李文达,杜敬涛,代路,杨铁军. 哈尔滨工程大学学报. 2014(04)
[7]带框架肋骨圆柱壳振动特性分析[J]. 陈美霞,谢坤,魏建辉. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]舱壁对圆柱壳振动声辐射影响研究[J]. 胡世猛,王斌,汤渭霖,范军. 船舶力学. 2013(07)
[9]板壳结构振动功率流的子结构线导纳法研究[J]. 赵芝梅,王敏庆. 工程力学. 2012(08)
[10]基于波传播法的水下圆柱壳临界载荷-频率特性分析[J]. 陈忱,李天匀,朱翔,叶文兵. 中国造船. 2012(01)
博士论文
[1]圆板和环板的轴对称弯曲及圆柱壳片自由振动的三维解析[D]. 王云.浙江大学 2014
[2]双层圆柱壳舷间声振耦合特性及控制技术[D]. 白振国.中国舰船研究院 2014
[3]转动薄壁圆柱壳的动力学特性研究[D]. 孙述鹏.哈尔滨工业大学 2013
[4]Donnell圆柱壳屈曲问题中的辛方法[D]. 孙家斌.大连理工大学 2013
[5]复杂薄壳结构振动声辐射特性及控制技术研究[D]. 温华兵.江苏大学 2014
[6]基于不同理论的流场中圆柱壳振动能量流和辐射声功率研究[D]. 张俊杰.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]考虑温度效应的功能梯度圆板轴对称弯曲问题的弹性力学解[D]. 叶兴才.南昌大学 2013
[2]轴—壳体耦合振动建模与主动控制方法研究[D]. 李攀硕.上海交通大学 2012
[3]水下结构物艉部典型结构振动分析[D]. 叶旭.华中科技大学 2012
[4]组合薄壁旋转壳动力学建模与分析[D]. 孙述鹏.哈尔滨工业大学 2010
[5]潜艇结构的优化设计方法研究[D]. 王燕.哈尔滨工程大学 2010
[6]圆薄板及扁球壳轴对称非线性强迫振动[D]. 赵伟东.兰州理工大学 2007
[7]水下环肋圆柱壳的自由振动特性分析[D]. 张华.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3601406
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
板壳结构的工程应用实例离心机、蒸汽机，航空发动机等高速旋转设备中的转动薄壁筒组件许多采用板、壳
7) (e) (1,4) (f) (1,8)图 2.2 S‐S 边界条件下圆锥壳的前六阶振型 于同一壳体，结构的边界条件不同，振动能量的分布也就不同，壳体边界振动模态有不同程度的影响。实际中壳体的边界条件极其复杂，不仅包括固支等几种经典边界条件的任意组合，还可能存在任意弹性约束边界。本壳体在一般边界条件下的动力学模型，通过调整边界约束弹簧刚度可以方边界对结构振动行为的影响，无须重新进行理论推导和编写计算程序。 下来验证任意弹性边界条件下本文方法的正确性，考虑一种弹性边界: 圆，大端为弹性支撑。为了使分析更具针对性，即在弹性支撑端每次单独调, , 或 ，分别考察轴向、周向、法向弹簧以及卷簧刚度对壳体下图 2.3 给出圆锥壳的基频随四种弹簧刚度的变化曲线，图中有限元方法不同点型区分。可以看出，本文方法与有限元的结果在任意弹簧刚度情况，这进一步说明了本文方法的适用性。四种边界弹簧约束对圆锥壳基频的，周向和法向约束影响最大，轴向约束次之，卷簧最小。另外，四种弹簧
图 2.3 圆锥壳基频随四种弹簧刚度的变化曲线 锥壳大端法向弹簧的刚度分别取10 N/m、10 N/m 和10 N/m的振型。可以看出，随着弹簧刚度的增加，锥壳大端的约束增抑制，壳体的应力状态改变。弹簧刚度从10 N/m 变为10 N/m 生了本质上的改变，周向波数由 n=4 变为 n=5，说明了边界条件1 10 N/m (b) 1 10 N/m (c) 1 图 2.4 弹性边界约束下圆锥壳的第一阶振型 壳稳态响应特性 各个方面验证了圆锥壳自由振动计算的正确性，本小节分析圆
【参考文献】：
期刊论文
[1]环肋旋转壳声振特性分析的半数值方法[J]. 王献忠. 振动工程学报. 2015(05)
[2]变截面加筋柱壳结构振动特性分析[J]. 王宏,刘贤贺,徐伟. 舰船科学技术. 2015(08)
[3]Transverse Vibration Analysis of Concentrated Mass-Loaded Thin Circular Plate Based on Strcutural Circumferential Periodicity[J]. 李德胜,张俊红,李德华,毕凤荣. Transactions of Tianjin University. 2015(02)
[4]水中环肋锥柱结合壳的振动特性分析[J]. 邓乃旗,陈美霞,谢坤,魏建辉. 中国造船. 2015(01)
[5]单层偏心圆柱薄壳的自由振动特性分析研究[J]. 熊路,李天匀,朱翔,陈浩森. 固体力学学报. 2014(06)
[6]不同边界条件正交各向异性圆柱壳结构固有振动分析[J]. 张爱国,李文达,杜敬涛,代路,杨铁军. 哈尔滨工程大学学报. 2014(04)
[7]带框架肋骨圆柱壳振动特性分析[J]. 陈美霞,谢坤,魏建辉. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]舱壁对圆柱壳振动声辐射影响研究[J]. 胡世猛,王斌,汤渭霖,范军. 船舶力学. 2013(07)
[9]板壳结构振动功率流的子结构线导纳法研究[J]. 赵芝梅,王敏庆. 工程力学. 2012(08)
[10]基于波传播法的水下圆柱壳临界载荷-频率特性分析[J]. 陈忱,李天匀,朱翔,叶文兵. 中国造船. 2012(01)
博士论文
[1]圆板和环板的轴对称弯曲及圆柱壳片自由振动的三维解析[D]. 王云.浙江大学 2014
[2]双层圆柱壳舷间声振耦合特性及控制技术[D]. 白振国.中国舰船研究院 2014
[3]转动薄壁圆柱壳的动力学特性研究[D]. 孙述鹏.哈尔滨工业大学 2013
[4]Donnell圆柱壳屈曲问题中的辛方法[D]. 孙家斌.大连理工大学 2013
[5]复杂薄壳结构振动声辐射特性及控制技术研究[D]. 温华兵.江苏大学 2014
[6]基于不同理论的流场中圆柱壳振动能量流和辐射声功率研究[D]. 张俊杰.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]考虑温度效应的功能梯度圆板轴对称弯曲问题的弹性力学解[D]. 叶兴才.南昌大学 2013
[2]轴—壳体耦合振动建模与主动控制方法研究[D]. 李攀硕.上海交通大学 2012
[3]水下结构物艉部典型结构振动分析[D]. 叶旭.华中科技大学 2012
[4]组合薄壁旋转壳动力学建模与分析[D]. 孙述鹏.哈尔滨工业大学 2010
[5]潜艇结构的优化设计方法研究[D]. 王燕.哈尔滨工程大学 2010
[6]圆薄板及扁球壳轴对称非线性强迫振动[D]. 赵伟东.兰州理工大学 2007
[7]水下环肋圆柱壳的自由振动特性分析[D]. 张华.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3601406
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