质量无序配置加筋圆柱壳的振动局域化EI北大核心CSCD

无序非周期结构振动在通频带会产生局域化效应。基于该思想,对质量无序配置加筋圆柱壳开展了振动局域化研究。为定量预报无序配置加筋圆柱壳的局域化因子,将加筋圆柱壳振动等效为耦合振子链的振动,利用耦合振子链的无序局域化因子公式预报质量无序配置加筋圆柱壳的局域化因子。以加筋圆柱壳有限元分析的振动结果为输入,使用结合波数分析的参数辨识技术给出了等效振子固有频率参数和耦合参数。等效无序度参数使用了参考模型辨识的技术。针对两个质量无序配置加筋圆柱壳开展的振动局域化分析结果表明,质量配置无序度参数是影响局域化因子的重要参数,它与质量配置参数相关;当无序质量配置的平均值超过结构重量的15%时,可以观察到较为显著的振动局域化效果。     

具有无序尺寸肋骨配置的加筋圆柱壳振动局域化

为控制周期加筋圆柱壳在通带振动的远距离传播问题,拟采取肋骨尺寸无序配置的方式实现将振动局限于振源附近,为此开展了具有肋骨尺寸无序配置的加筋圆柱壳振动局域化研究。为定量预报局域化因子,将加筋圆柱壳各周向模式振动沿轴向的传播等效为耦合振子链的振动传播问题。以加筋圆柱壳有限元振动分析的结果为输入,使用结合波数分析的参数辨识技术给出了等效振子固有频率参数和耦合参数,利用耦合振子链的无序局域化因子公式预报肋骨尺寸无序配置加筋圆柱壳的局域化因子,用于判断振动局域化的发生。为预报局域化因子所需要的肋骨尺寸无序度参数使用了参考模型辨识技术。针对具有无序尺寸肋骨配置的加筋圆柱壳所开展的振动局域化分析结果表明,肋骨尺寸变化能导致单元对地刚度发生改变,从而导致单元固有频率发生改变。因此,肋骨尺寸无序配置可实现振动局域化,具体程度同振动模式、肋骨尺寸无序度参数和频率相关。     

声学黑洞在圆柱壳上的应用及结构优化研究

针对声学黑洞（Acoustic Black Hole,ABH）在圆柱壳结构上的应用问题，首先采用有限元法分析嵌入ABH的圆柱壳结构的振动特性并讨论不同结构尺寸对其振动特性的影响。随后对结构开展进一步研究，在嵌入ABH的圆柱壳结构外布置局域振子，分析其振动特性，并讨论不同材料振子及振子不同的质量分布对结构振动特性的影响。结果表明：相比原结构，嵌入ABH的圆柱壳结构的振动传递损失增加；当结构内径增大时，振动峰值向高频移动，振动衰减增大；在嵌入ABH的结构外侧附加振子使其发生局域共振可增加振动衰减，改善结构的振动特性；若采用不同材料振子，其质量增大时，振动衰减会向低频移动；随着振子外侧质量向中心集中，结构固有频率随之降低，振动衰减前移，可知振子质量及刚度参数对结构的振动特性有较大影响。     

板壳结构振动特性的等效机械导纳法

针对线衔接下耦合结构振动传递难以求解的问题,提出具有普遍意义的等效机械导纳方法。以铺板与圆柱壳线衔接结构模型为研究对象,计算各结构的平均振动响应,并与实验结果进行对比,理论计算与实验测试结果一致性良好。研究表明：提出的等效机械导纳法能够有效地计算板壳耦合结构的振动响应特性,且求解过程简单,适于复杂耦合系统振动分析。     

结构不等间距布置对圆柱壳结构声学性能的影响

为研究结构不等间距布置对圆柱结构声学性能影响的一般规律,应用有限元方法对等间距与不等间距加肋圆柱壳模型的振动响应进行计算,并以壳体法向的振动位移响应为输入,求取模型的均方法向速度级声学传递函数,并采用波数谱分析方法将壳体在空间域中的振动位移响应转换到波数域上,从而将振动分离为多种幅值不同的简谐波的叠加,方便从振动机理上解释结构不等间距布置对圆柱壳结构声学性能的影响。研究表明,肋骨的不等间距布置相比等间距布置对圆柱壳结构声学性能有较大改善,虽然在止带频段使得壳体局部振动增大,但在通带频段却能使振动大幅降低。     

多加筋圆柱壳体振动特性的导纳法研究

弹性多加筋圆柱壳体由于其结构的特点，广泛应用于工程实际，因此对其进行振动研究具有重要的工程价值和应用意义。文章利用薄板和梁的导纳公式推导了多加筋圆柱壳体在任意位置简谐力激励下的弯曲振动响应，并对特定参数的多加筋圆柱壳体的振动能量分布进行了数值仿真，结果表明振动能量在加筋处呈现急剧衰减。还对不加筋圆柱壳以及加不同数目筋的圆柱壳的振动响应进行了对比，得到了加筋和加不同叛目的筋对结构振动能量分布和传播的影响。     

复合材料纵横加筋圆柱壳自由振动分析

使用能力法分析了两端简支复合材料纵横加筋圆柱壳的自由振动特性,从Love’s理论出发,分别计算壳体面板和纵横加筋结构的应变能和动能,在计算加筋结构应变能和动能时,将加筋结构的作用影响平均在整个壳体区域。然后代入Lagrange方程得到频率方程。通过比较,计算方法所得到的结果与文献比较吻合。采用平均法计算的结果比采用离散方法计算的结果偏小。还研究了壳体和加筋结构参数的变化对圆柱壳自由振动频率的影响。     

板壳结构振动功率流的子结构线导纳法研究

采用子结构点导纳方法分析铺壳耦合结构振动特性时,需要将衔接线划分为一系列的点进行求解,较为烦琐.针对这一问题,该文提出了改进的子结构线导纳方法.首先建立了铺板和圆柱壳的耦合振动模型;然后采用模态展开法分别求解铺板和圆柱壳的机械线导纳,得到振动传递方程中的线导纳矩阵;最后求解耦合振动方程分析铺板与圆柱壳的振动功率流特性.将结果分别与ANSYS 和AutoSEA 的计算结果进行对比分析表明:该文提出的改进方法能够在宽频带内有效地计算板壳耦合结构的振动功率流特性,且求解过程简单,适于线衔接复杂结构的振动特性分析.     

计及高次径向模式时短圆柱压电振子的耦合振动特性

先前笔者曾就方形板及圆柱压电振子从实验和等效耦合电路理论两个方面研究了在极化方向及其垂直方向上两个基本纵向振动相耦合情况下的耦合振动特性(共振频率和机电耦合系数与尺寸比的关系)。但在那种情况下,如果垂直方向的尺寸比极化方向的尺寸大,耦合系数的理论值与实测值几乎看不出有一致性。因此,我们又在考虑高次径向模式的情况     

非均匀加筋圆柱薄壳圆截面内振动的径向模态机械阻抗分析

提出圆柱薄壳的圆截面内运动假设,从声学角度将环肋对壳体的作用等效为径向作用力,根据Hamilton原理建立了简支非均匀加筋圆柱壳的振动控制方程,利用驻波形式解对其径向模态机械阻抗进行了研究。分析表明：对于加筋圆柱壳,环肋与圆柱薄壳的径向模态机械阻抗具有串联连接方式,通过调整环肋的几何参数增大环肋自身的径向模态机械阻抗,可以达到壳体减振降噪的目的,并指出了利用环肋的反共振特性进行加筋圆柱壳结构减振的设计方向。     

带有消声瓦的潜艇耐压壳的稳态振动和横向应力

采用混合分层理论和Ressiner混合变分原理，在壳的厚度方向取二次插值函数来描述位移沿厚度方向的变化规律；采用三次和四次插值函数来描述横向应力沿厚度方向的变化，线形处理筋条的变形，推导出粘弹加筋层合圆柱壳的动力学方程和协调方程组，并采用拉普拉斯变换，得出简支粘弹加筋层舍圆柱壳稳态振动的响应解。对于自由阻尼层合圆柱壳，所给出的振动频率和结构损耗因子与解析解吻合良好．结果表明，较高的层间横向正应力是引起潜艇消声瓦脱落的主要因素，而采用较高模量的粘弹性阻尼材料将降低层间横向应力的幅值．     

具有强扰动程度的振动局域化现象研究

振动局域化效应是非周期结构的典型特征，而扰动程度是衡量结构非周期性的重要指标。为研究强扰动程度对振动传递特性影响的一般规律，首先以弹簧振子系统为例，采用模态分析法和基于统计理论的波传递法计算强局域化系数。同时基于通频带近似的等效方法，将一维系统的结论应用到二维结构，推导出非周期环肋圆柱壳的强局域化系数。研究结果实现了强扰动程度下振动局域化系数的定量计算，所得结论可为通过增加扰动程度而降低结构的振动传递性能提供理论支撑。     

两端用圆板封口的环肋柱壳振动声辐射性能分析

研究两端用圆板封口的环肋圆柱壳结构在流场中的振动声辐射特性,着重分析了由环肋圆柱壳和端部圆板所围空腔的内部声场对整个系统结构振动和声辐射的影响.基于扩展的Rayleigh-Ritz法,利用Hamilton变分原理推导出圆柱壳与圆板的耦合振动方程.考虑了静水压力的影响,环肋圆柱壳与端部圆板之间采用二自由度弹簧模拟弹性连接的等效刚度.环肋圆柱壳声辐射的研究中,用Helmholtz波动方程和流固交界面上的速度相容条件求得壳体表面辐射声压的表达式,该表达式对有限长圆柱壳进行Fourier积分变换得到壳体外表面辐射声压的解;用Green函数法来求解环肋圆柱壳和端板所围空腔的内部压力场.     

周期性粘弹性复合圆柱壳的功率流

在振动和噪声控制工程中,人们广泛使用各种粘弹性阻尼材料,并将它们粘贴在结构上减少结构振动和噪声.本文研究在圆柱壳上周期性粘贴阻尼材料后,该复合圆柱壳中的波传播和功率流.分析结果表明阻尼层的刚度和损耗因子极大地影响圆柱壳中的波传播和功率流.对相同体积的阻尼材料,增加阻尼层的厚度可比增加阻尼层的长度更有利于减少功率流.     

复合材料圆柱壳非线性热弹耦合振动

根据复合材料圆柱壳的非线性动力方程,研究了复合材料圆柱壳的非线性热耦合振动,应用Galerlein原理及改进的L－P法对其非线性热耦合振动进行求解,并讨论分析了温度、长径比、厚径比对复合材料圆柱壳非线性热振动固有频率的影响。     

壳间连接形式对双层壳声辐射性能的影响

研究流场中受径向点激励的有限长双层圆柱壳壳间用实肋板连接或用托板连接对其振动和声辐射性能的影响。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,实肋板作用可以等价为周向、轴向和径向三个方向的力和轴向弯矩作用到壳体上。托板近似简化为拉压杆件进行计算,并推导了托板的动反力公式,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声-流体-结构耦合方程,计算结果用辐射声功率、表面振动均方速度级和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了壳间连接型式变化对双层圆柱壳的声辐射性能的影响,分析了托板和实肋板的差别。得出结论:壳间连接越紧密,对应的双层加筋圆柱壳的辐射声功率越高。     

圆柱形压电振子的多维耦合换能器理论

利用表观弹性法讨论了有限长实心和空心压电圆柱振于的三维耦合振动理论,并给出了各振子的总导纳方程、频率方程和多维耦合下的机电转换系数等。由总导纳方程计算了频率常数随振子几何尺寸的变化曲线,所得结果与用里兹变分法得到的结果相当一致,也与实验结果相吻合。此方法可用于圆柱形压电陶瓷参数的修正以及复合压电振子和非压电振子耦合振动的计算。     

舱段结构流固耦合声振特性的模态叠加法研究

圆柱壳加筋结构是水下航行器的主要组成部分,研究复杂柱壳结构的水下振动与声辐射特性具有十分重要的意义.本文以双层加筋圆柱壳舱段为研究对象,考虑舱段外和双层壳体内流体与结构的耦合作用,利用有限元法得到舱段结构的干模态,再利用直接边界元方法得到舱段结构的湿模态,采用模态叠加法研究舱段的流固耦合振动与声辐射特性.文中还比较了不同筋板结构形式和内外壳体内流体耦合作用前后舱段的声辐射特性,分析内外流场对舱段结构噪声辐射的影响规律.     

水下爆炸载荷下圆管型加筋缓冲防护性能研究

为提高双层圆柱壳结构在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能,基于双层圆柱壳结构的特殊性,提出适用于双层圆柱壳的圆管型舷间加筋结构,即采用圆管来代替传统的T型加筋。首先开展带圆管型和T型加筋的双层圆柱壳远场水下爆炸试验,同时运用数值仿真方法分析圆管型加筋的抗冲击性能,试验和数值仿真结果吻合良好。结果表明：相对于T型加筋,圆管型加筋在水下爆炸作用下表现出不同的变形模式,即圆管的逐渐扁化;带圆管型加筋的双层圆柱壳结构加速度冲击响应峰值降幅达到40 %以上;圆管型加筋能够通过自身的变形在水下爆炸过程中吸收更多冲击能,同时使轻外壳和耐压壳的内能有所降低。因此,圆管型加筋比传统T型加筋具有更优的缓冲效果,可用于双层圆柱壳结构的缓冲和防护设计。     

充液环肋圆柱壳耦合振动的波动解

研究了充液环肋圆柱壳结构的耦合振动特性。基于Love壳体理论,考虑壳体内部完全充液,采用波动法建立充液环肋圆柱壳耦合振动的频率特征方程,得到了不同边界条件下的耦合频率值。通过与已有文献数据对比,验证了该文研究方法的有效性和正确性。最后通过算例,分析了充液因素、环肋参数、边界条件、壳体几何参数等对充液环肋圆柱壳耦合振动的影响。