磁场中旋转圆板磁-气弹性非线性动力学
发布时间：2021-02-09 13:01
近些年来,新兴导电、导磁材料为主的高新设备方兴未艾,针对多物理场中高速旋转的导电、导磁弹性结构的动力学研究已成为一个引人关注的研究领域。然而,由于实际研究对象的结构以及所处环境复杂,众多与之相关磁弹性力学、磁弹性振动以及多物理场耦合动力学等基础理论还处于发展与完善中,即使是多物理场中最基本的梁、板、壳等结构的非线性动力学现象以及规律,还有待继续探索和深入。本文通过建立空气-磁场中旋转运动圆板的磁-气弹性动力学模型,研究这类结构磁-气-力耦合关系以及复杂非线性动力学行为内在机理和规律。依据薄板大挠度基本理论、气动弹性力学理论、旋转阻尼理论以及电动力学相关原理,考虑离心力和旋转效应的影响,推导出旋转板的动能、势能以及外力虚功表达式,通过哈密顿变分原理推导出旋转圆板磁-气弹性动力学方程。研究旋转运动导电圆板磁-气弹性线性固有振动及强迫振动问题。基于KirchhoffLove线性板假设,选取级数形式的振型函数,采用伽辽金法得出旋转导电圆板磁-气弹性轴对称振动线性振动微分方程,分析不同边界条件下磁场、转速、气动参数、几何尺寸、强迫激励参数对系统固有频率特性、幅频特性以及稳定性的影响。研究周边夹支...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
复合型振动模态示意图
第2章旋转圆板磁-气弹性非线性动力学方程-13-第2章旋转圆板磁-气弹性非线性动力学方程在空气-磁场环境中旋转的导电材料圆板结构，由于受到空气、磁尝强迫激励、边界条件等因素的影响，导致系统出现复杂的动力学现象。本章基于Kirchhoff薄板理论、气动弹性力学理论、旋转阻尼理论以及电磁场和电动力学相关原理，考虑离心力的影响，推导出旋转板的动能、势能以及外力虚功表达式，通过哈密顿变分原理推导出旋转导电圆板磁-气弹性非线性动力学方程。2.1磁场中旋转圆板能量关系考虑空气-磁场环境中的旋转导电圆板，半径R，厚度h，材料的弹性模量E，泊松比，质量密度，导电率，以恒定角速度绕中心轴做旋转运动，作用于圆板上的分布式强迫激励力为zP，圆板受到的分布式气动载荷为fq，磁感应强度矢量为B，如图1-1所示。图2-1旋转运动导电圆板力学基本模型Fig.2-1Mechanicalmodelofaconductivecircularplaterotatinginair-magneticfields2.1.1动能随体柱坐标系下圆板中任意一点P的位移分量分别为：01uur,,tzur,,t(2-1)01vvr,,tzvr,,t(2-2)wwr,,t(2-3)
燕山大学工学博士学位论文-24-表3-1纯铝材料圆板主要参数Table3-1Parametersofthecircularpurealuminumplate参数数值密度(kg/m3)2670电导率(-1Ωm)73.6310弹性模量E(GPa)71半径R(m)0.8(自由振动)0.5(强迫振动)泊松比0.343.2.1自由振动3.2.1.1固有频率特性(1)固有频率随磁感应强度变化。选取C0.01，h0.008m，绘制不同转速条件下固有频率随磁感应强度变化关系图，如图3-1所示。可以得到无论是在夹支还是在简支边界条件下，固有频率r随着磁感应强度的增大而减小，并且在不同转速条件下，固有频率随磁感应强度变化趋势相似，当r=0时，可以得到临界阻尼情况时的临界磁感应强度。a)夹支b)简支图3-1不同转速条件下固有频率随磁感应强度变化关系图Fig.3-1NaturalfrequencyvaryingwithMagneticfluxdensityinthedifferentrotatingspeedcases选取C0.01，=18000rpm，绘制不同板厚h条件下固有频率随磁感应强度变化关系图，如图3-2所示。可以得到无论是在夹支还是简支边界条件下，固有频率随
【参考文献】：
期刊论文
[1]载流线圈中导电圆板的磁弹性固有振动[J]. 徐浩然,胡宇达,李文平. 机械强度. 2019(06)
[2]载流线圈非均匀感应磁场中圆板的磁弹性固有振动[J]. 徐浩然,胡宇达. 应用力学学报. 2019(05)
[3]交变磁场和力场联合激励铁磁圆板的主共振[J]. 胡宇达,马冰冰. 应用力学学报. 2019(03)
[4]含孔隙变厚度FG圆板的湿热力学响应[J]. 戴婷,戴宏亮,李军剑,贺其. 力学学报. 2019(02)
[5]周边夹支旋转运动圆板磁弹性谐波共振分析[J]. 胡宇达,秦晓北,姚臻臻. 应用力学学报. 2018(04)
[6]磁场中旋转运动圆板磁弹性超谐-组合共振[J]. 胡宇达,秦晓北. 振动与冲击. 2018(12)
[7]横向磁场中旋变运动导电圆板的参强联合共振[J]. 李哲,胡宇达. 振动与冲击. 2017(23)
[8]磁场中旋转圆环板的气磁弹性动力稳定性[J]. 施红勃,胡宇达. 工程力学. 2017(11)
[9]磁场中旋转运动圆板的分叉与混沌研究[J]. 胡宇达,朴江民. 计算力学学报. 2017(01)
[10]磁场中轴向变速运动载流梁的参强联合共振[J]. 胡宇达,戎艳天. 中国机械工程. 2016(23)
博士论文
[1]随机转子动力学与控制及旋转柔性圆盘动力学[D]. 陈拥军.浙江大学 2006
本文编号：3025669
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
复合型振动模态示意图
第2章旋转圆板磁-气弹性非线性动力学方程-13-第2章旋转圆板磁-气弹性非线性动力学方程在空气-磁场环境中旋转的导电材料圆板结构，由于受到空气、磁尝强迫激励、边界条件等因素的影响，导致系统出现复杂的动力学现象。本章基于Kirchhoff薄板理论、气动弹性力学理论、旋转阻尼理论以及电磁场和电动力学相关原理，考虑离心力的影响，推导出旋转板的动能、势能以及外力虚功表达式，通过哈密顿变分原理推导出旋转导电圆板磁-气弹性非线性动力学方程。2.1磁场中旋转圆板能量关系考虑空气-磁场环境中的旋转导电圆板，半径R，厚度h，材料的弹性模量E，泊松比，质量密度，导电率，以恒定角速度绕中心轴做旋转运动，作用于圆板上的分布式强迫激励力为zP，圆板受到的分布式气动载荷为fq，磁感应强度矢量为B，如图1-1所示。图2-1旋转运动导电圆板力学基本模型Fig.2-1Mechanicalmodelofaconductivecircularplaterotatinginair-magneticfields2.1.1动能随体柱坐标系下圆板中任意一点P的位移分量分别为：01uur,,tzur,,t(2-1)01vvr,,tzvr,,t(2-2)wwr,,t(2-3)
燕山大学工学博士学位论文-24-表3-1纯铝材料圆板主要参数Table3-1Parametersofthecircularpurealuminumplate参数数值密度(kg/m3)2670电导率(-1Ωm)73.6310弹性模量E(GPa)71半径R(m)0.8(自由振动)0.5(强迫振动)泊松比0.343.2.1自由振动3.2.1.1固有频率特性(1)固有频率随磁感应强度变化。选取C0.01，h0.008m，绘制不同转速条件下固有频率随磁感应强度变化关系图，如图3-1所示。可以得到无论是在夹支还是在简支边界条件下，固有频率r随着磁感应强度的增大而减小，并且在不同转速条件下，固有频率随磁感应强度变化趋势相似，当r=0时，可以得到临界阻尼情况时的临界磁感应强度。a)夹支b)简支图3-1不同转速条件下固有频率随磁感应强度变化关系图Fig.3-1NaturalfrequencyvaryingwithMagneticfluxdensityinthedifferentrotatingspeedcases选取C0.01，=18000rpm，绘制不同板厚h条件下固有频率随磁感应强度变化关系图，如图3-2所示。可以得到无论是在夹支还是简支边界条件下，固有频率随
【参考文献】：
期刊论文
[1]载流线圈中导电圆板的磁弹性固有振动[J]. 徐浩然,胡宇达,李文平. 机械强度. 2019(06)
[2]载流线圈非均匀感应磁场中圆板的磁弹性固有振动[J]. 徐浩然,胡宇达. 应用力学学报. 2019(05)
[3]交变磁场和力场联合激励铁磁圆板的主共振[J]. 胡宇达,马冰冰. 应用力学学报. 2019(03)
[4]含孔隙变厚度FG圆板的湿热力学响应[J]. 戴婷,戴宏亮,李军剑,贺其. 力学学报. 2019(02)
[5]周边夹支旋转运动圆板磁弹性谐波共振分析[J]. 胡宇达,秦晓北,姚臻臻. 应用力学学报. 2018(04)
[6]磁场中旋转运动圆板磁弹性超谐-组合共振[J]. 胡宇达,秦晓北. 振动与冲击. 2018(12)
[7]横向磁场中旋变运动导电圆板的参强联合共振[J]. 李哲,胡宇达. 振动与冲击. 2017(23)
[8]磁场中旋转圆环板的气磁弹性动力稳定性[J]. 施红勃,胡宇达. 工程力学. 2017(11)
[9]磁场中旋转运动圆板的分叉与混沌研究[J]. 胡宇达,朴江民. 计算力学学报. 2017(01)
[10]磁场中轴向变速运动载流梁的参强联合共振[J]. 胡宇达,戎艳天. 中国机械工程. 2016(23)
博士论文
[1]随机转子动力学与控制及旋转柔性圆盘动力学[D]. 陈拥军.浙江大学 2006
本文编号：3025669
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