复合材料层合旋转圆柱壳振动特性研究

采用有限元法研究层合旋转壳的振动特性,考虑了科氏力、离心力、初应力及大变形引起的几何非线性的影响,揭示了大变形几何非线性对层合旋转壳固有特性的影响。通过研究[0°/90°/90°/0°]和[0°/90°/0°/90°]两种铺层圆柱壳在不同转速下的固有特性,揭示了复合材料旋转圆柱壳的固有特性随转速及铺层方式的变化规律。     

复合材料薄壁圆柱壳热振动特性分析

采用有限元软件ANSYS参数设计语言（APDL）实现复合材料薄壁圆柱壳结构在线性分布温度场作用下的非线性热振动特性分析。计算不同约束条件、不同铺层方式和铺层层数的复合材料薄壁圆柱壳在线性温度场作用下的各阶固有频率,分析边界约束、铺层角度及铺层层数对结构热振动频率的影响。结果表明,温度效应、边界约束、铺层层数显著影响结构的固有频率,适当的铺层角度会改变结构的固有频率,不同的铺层方式对结构固有频率影响程度不同。这些结论将对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导作用。     

薄壁圆柱壳振动应力间接测量方法研究

为了进一步了解薄壁圆柱壳的振动特性,提出了一种间接测试薄壁圆柱壳振动应力的方法。首先利用谐响应分析方法计算获得了结构在不同基础激励幅度下的振动应力和响应;然后通过最小二乘法得到"振动应力-响应"关系曲线,建立了两者的数值表达式,明确了间接测试其振动应力的理论基础。最后通过实例对此方法进行了验证,结果表明此间接测试方法具有较好的测试精度。提出了薄壁圆柱壳振动应力间接测量的方法及流程,并对其中的关键环节,如Rayleigh阻尼的确定以及基于实验数据的有限元模型的修正方法进行了详细论述,可以为薄壁圆柱壳振动应力的测试问题提供一种新思路。     

圆柱壳自由振动的有限元分析

以位移模型为基础,用有限元中的分离变量法的理论,求解了圆柱壳自由振动的固有频率,计算结果与壳体解析解相一致。本方法具有节省内存,减少计算工作量的优点,是利用微机解决复杂结构计算的有效途径。     

环肋圆柱壳振动性能的优化设计

通过开孔设计改善环肋圆柱壳壳体振动性能,采用数值仿真技术,用结构表面均方法向速度级评价结构振动性能,发现开孔对于改善结构的振动性能有一定效果。对于水下设备振动性能优化设计有一定的参考价值。     

不同边界条件下旋转薄壁短圆柱壳的强迫振动响应计算

为计算不同边界条件下旋转薄壁短圆柱壳的强迫振动响应特性,在总结前人所提出的两端简支边界条件下旋转有限长圆柱壳自由振动和谐波激励响应计算方法基础上,基于梁函数法,在位移函数的轴向引入含有不同边界条件特征的模态函数,从而得以求解。基于Love壳体理论,利用Harnilton原理建立了旋转薄壁短圆柱壳的振动微分方程,并利用Galerkin法进行离散简化为常微分方程。以简谐激励为例给出了一种以广义坐标形式表示的响应求解方法,由此求解出不同边界约束的旋转薄壁短圆柱壳的响应问题。通过试验对所提出响应计算方法的正确性进行了验证。     

篦齿对悬臂薄壁圆柱壳振动响应的影响研究

采用有限元方法和实验方法研究了篦齿结构对悬臂薄壁圆柱壳响应特性的影响。首先,在悬臂边界条件下,通过有限元法建立了带周向篦齿结构的三维薄壁圆柱壳模型,采用谐响应分析中的模态叠加法对受到单点谐波激振力时的响应行为进行了求解,得到了受迫响应的幅频特性曲线和悬臂端周向节点的响应特征,并通过试验测试对结果进行了验证,最后比较了带有不同的篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数时薄壁圆柱壳构件的响应特性。分析结果表明,通过有限元方法和试验测试得到的悬臂薄壁圆柱壳的响应特征一致,在共振激励时的响应行为与圆柱壳结构的模态相关,由于悬臂边界条件和篦齿对整体结构刚度的作用,篦齿结构的布置形式、高度和道数对薄壁圆柱壳构件的响应特性均有较大影响。     

一种旋转振动圆柱获取能量的参数化研究

提出一种旋转振动圆柱从潮流能中主动获取能量的方法。基于Fluent软件的用户自定义函数求解旋转振动圆柱升力,采用动网格技术对一定速度下的旋转振动圆柱获取潮流能进行数值模拟研究。参照相关试验结果,进行数值模拟结果确认,得到的最大升力系数幅值与平均阻力系数幅值与试验结果基本吻合。分析相位差、振幅比及转动幅值对旋转振动圆柱获能效率的影响。结果表明,同振幅比、同转动幅值的旋转振动圆柱,能量利用率都是随着相位差先逐渐增大后减小;同相位差、同转动振幅的旋转振动圆柱,在有效获能范围,其振幅比越大则能量利用率越高;同相位差、同振幅比的旋转振动圆柱,随着转动幅值的增加,其能量利用率先逐渐增加后减小;当相位差为243°,转动幅值为3,振幅比为2.0时,能量利用率最高。     

考虑层间变形的约束阻尼圆柱壳振动特性分析

在约束阻尼减振结构中,中间的黏弹性层主要依靠基体及约束层的交错运动产生剪切变形而消耗能量,因而这种层间变形关系需要被有效引入以提升建模精度,为此采用有限元法对局部贴敷约束阻尼层圆柱壳进行了动力学建模方法研究。首先,基于Donnell''s薄壳理论,在考虑各层之间变形关系的基础上,推导了复合单元的刚度及质量矩阵;其次,构造了一种过渡单元来连接复合壳单元和仅有基体的单层单元,实现了局部贴敷约束阻尼层圆柱壳总刚度及总质量矩阵的有效组集;然后,在考虑复合圆柱壳弹性约束边界条件的基础上,确定了复合壳的运动方程,并给出了求解振动特性的公式;最后,进行了实例研究,通过与实验和ANSYS仿真结果的对比,验证了所提有限元模型的正确性,并进一步分析了约束层、阻尼层厚度变化对复合圆柱壳振动和阻尼特性的影响。     

关于圆柱壳轴向缓冲和吸能特性的研究

圆柱壳可以做高速碰撞情况下的缓冲吸能装置,对其力学性能、吸能特性、缓冲特性进行了分析,这些特性随着圆柱壳的半径、壁厚的变化而变化。安全防护结构的吸能与缓冲的要求可以通过调整元件的上述因素达到。     

圆柱壳体基础隔振系统导纳功率流特性

针对圆柱壳体基础上动力装置隔振问题,建立复杂振源激励、多弹性支承、柔性圆柱壳体多维耦合传递矩阵力学模型。基于经典薄壳理论和模态叠加原理,同时计及奇偶模态响应,给出两端剪力薄膜支撑各向同性圆柱壳体的点导纳解析表达式,以导纳矩阵形式表征不同激励组分与速度响应的交叉耦合关系。考虑弹性支承的多维波动效应,运用子结构导纳法推导整体系统的功率流传递方程。研究表明:振源垂向、横向激励力与倾倒力矩诱发的隔振器纵向及弯曲谐振是中高频域系统功率流提高的主要原因;力矩激励对于柔性壳体基础功率流传输具有重要影响;壳体基础的径向弯曲振动在整个系统能量传递中占据支配地位,与其相关的弯曲机械波是主要结构声源。所用建模分析方法具有模块化延拓性,旨在为系统结构参数优化及后续的主被动一体化控制策略确立理论依据。     

加肋圆柱形壳体的强度和稳定性计算方法

加肋圆柱形壳体被广泛应用于各领域中,当前发展热门的水下机器人就是采用这种结构型式。给出了壳体强度和稳定性的计算方法,并以某加肋薄壁结构为例,确定了该壳体结构的主要几何参数。     

多层圆柱壳间隙预估研究

为了解由多层圆柱壳构成的装置轴向平面间隙随环境温度的变化,设计了PBX壳的热膨胀系数测定实验,结果表明,PBX壳各型面的热膨胀系数不同;推导了多层圆柱壳轴向平面间隙随环境温度的变化关系式并设计了验证实验,计算值与实测值的误差小于10%。     

脱层复合材料圆柱壳屈曲的实验研究

脱层的存在将会大大降低层台结构的屈曲载荷。本文首先针对在轴压载荷作用下含脱层的复合材料层合圆柱壳，设计了测试其稳定性的实验方案。然后利用位移传感器、应变传感器、声发射仪器和红外热像仪等实验仪器，对含任意位置脱层与不含脱层的圆柱壳的屈曲载荷进行了实验测试，并对实验进行了精度分析。最后给出了实验结果并进行了讨论。     

内压圆筒厚度计算公式分析讨论

GB 150—2011中采用的是弹性失效准则,规定对设计压力p≤0.4[σ]t的内压圆筒厚度按中径公式进行设计。JB 4732—1995中规定对设计压力p≤0.4[σ]t的内压圆筒厚度按中径公式进行设计,设计压力p>0.4[σ]t时按Tresca全屈服压力进行设计。比较研究表明:基于弹性失效准则时,中径公式算出的厚度最薄;基于塑性失效准则时,中径公式算出的厚度最厚;当径比较小时,按Tresca全屈服压力和中径公式算出的内压圆筒厚度相差很小,在工程设计中,可以统一采用Tresca全屈服压力计算内压圆筒壁厚。     

新型空心圆柱滚子轴承振动试验

介绍一种滚动轴承振动卧式测量方案,并运用该方案对新型空心圆柱滚子轴承和实心圆柱滚子轴承的振动性能进行了对比分析,结果表明,在一定条件下,新型空心圆柱滚子轴承的振动性能优于实心圆柱滚子轴承.     

卵形截面柱壳型模冷压弯成形工艺及模具结构

提出卵形截面柱壳新的加工成形方法,对成形方法的工艺性、技术经济进行分析,并介绍其模具结构的设计。     

薄壁筒体卧置状态圆度的测量和计算

简述了筒体圆度对壳体制造质量的影响、产生圆度的原因、测量筒体圆度的方法和确保筒体圆度的措施。提出了薄壁筒体卧置状态自重变形量的计算公式，可以较准确地了解简体自重对筒体圆度影响的程度。