约束层阻尼短圆柱壳拓扑优化分析及实验研究

针对约束层阻尼短圆柱壳拓扑优化问题,采用基于模态应变能法的渐进结构优化算法（ESO）,引入独立网格滤波技术, 通过灵敏度分析,用ANSYS的参数化设计语言APDL编写拓扑优化程序,获得一定约束层阻尼材料用量的约束层阻尼最优拓扑构形,并对约束层阻尼材料的优化布局进行实验验证。研究表明该拓扑优化方法正确,用于短圆柱壳约束层阻尼材料布局优化具有较强的工程实用性。     

基于传递函数方法的约束层阻尼梁动力学分析

主要采用传递函数方法对约束层阻尼梁进行动力学分析。首先应用Hamilton原理推导出梁的六阶微分方程和边界条件，然后引入状态向量，使用分布参数传递函数方法建立系统的状态空间方程，得到了系统的固有频率、损耗因子和频响曲线。算例韵计算结果和相关文献比较，吻合良好，表明该方法的正确性。且传递函数方法计算简捷，无需求解复杂变系数的微分方程组，更适宜分析粘弹性材料力学性能随频率变化的结构动力学问题。     

局部覆盖约束层阻尼梁动力学问题的解析解

采用传递函数方法对局部覆盖约束层阻尼梁进行了动力学分析。由Hamilton原理导出了约束层阻尼梁的运动方程和边界条件,经Laplace变换后引入状态向量建立了系统的状态空间方程,由边界条件和连接条件共同构成的定解条件,利用传递函数方法求解方程得到了系统的固有频率、损耗因子和频响曲线。算例计算结果与相关文献或NAS-TRAN计算结果吻合良好,验证了传递函数方法的有效性和精确性,且本文方法更适合于阻尼层粘弹性材料采用随频率变化的复模量模型的情况。同时还讨论了约束层阻尼的位置和覆盖率对系统固有频率和损耗因子的影响,为今后的优化研究奠定了基础。     

阻尼层对水下圆柱壳辐射声场的去耦特性影响

基于模态叠加法,采用Navier方程描述阻尼层,建立敷设粘弹性阻尼层的水下圆柱壳振动声辐射模型。与数值计算结果比对,验证了计算模型的可靠性。分析圆柱壳的径向均方振速和辐射声功率,研究了粘弹性阻尼层对水下圆柱壳辐射声场的去耦特性影响。结果表明,粘弹性阻尼层的径向均方振速频响曲线可以分作三个频段,当频率较高时,粘弹性阻尼层能降低辐射声功率;与壳体厚度相比,阻尼层厚度对阻尼层去耦特性的影响更大。     

BBD控制封闭圆柱壳振动的阻尼预估

本文从能量分析的角度，通过计算振动的封闭圆柱壳的弹性变形能，以及加装 Ｂ Ｂ Ｄ（ Ｂｅａｎ Ｂａｇ Ｄａｍ ｐｅｒ）后 Ｂ Ｂ Ｄ 的总耗能量，对 Ｂ Ｂ Ｄ 控制封闭圆柱壳振动的阻尼进行了预估，通过试验验证计算结果与试验结果有很好的一致性，这种阻尼预估方法具有良好的实际应用价值     

主动约束层阻尼圆柱壳动力学分析的新传递矩阵法

基于作者最近导出的被动约束层阻尼(PCLD)圆柱壳的一阶整合矩阵微分方程,结合压电材料本构关系和比例微分负增益反馈控制策略(PD),建立了一种求解主动约束层阻尼(ACLD)圆柱壳动力学问题的新传递矩阵方法。提出的ACLD圆柱壳的一阶矩阵微分方程,采用了简化的机电耦合模型。通过对ACLD圆柱壳自由振动及其在地震激励作用下的动力学响应分析,表明ACLD圆柱壳的阻尼特性和减振效果相对于PCLD圆柱壳具有明显优势,并且发现采用周向分块敷设ACLD,且施加与结构变形中的占优模态相匹配的控制电压分布方式对地震激励的抑制效果更好。     

主动约束层阻尼板结构动力学建模研究

将有限元法和GHM法相结合，给出了建立主动约束层阻尼（ACLD）板结构动力学模型的新方法。建模时，考虑到粘弹材料（VEM）的纵向位移影响，采用GHM方法描述VEM的本构关系，解决了VEM的力学特性随温度和频率变化的难点，避免因VEM的复杂本构关系而产生的微分积分方程。算例表明本文给出的建模方法是准确的，ACLD结构能够有效控制结构振动。     

主动约束层阻尼贮液圆柱壳的耦振与控制研究

在被动约束层阻尼(PCLD)贮液圆柱壳研究的基础上,考虑约束层的压电效应,导出了压电主动约束层阻尼(PACLD)贮液圆柱壳呈一阶常微分矩阵形式的电-液-固多场谐耦振的控制方程.由于该方程中所包含的液动压力系数和采用比例微分(PD)反馈控制策略时所必需的参考点径向位移都不能预先给定,无法直接求解.为了克服这一困难,采用新...     

充液压电阻尼圆柱壳的有限元建模

基于Mindlin板理论、压电理论、粘弹性理论和理想流体方程，对充液圆柱壳主动约束阻尼结构在流固耦合条件下的建模进行了研究。利用拉格朗日方法得到结构的动力学方程，利用GHM方法描述粘弹性阻尼的本构关系，结合流体方程建立主动约束阻尼结构在流固耦合条件下的动力学方程。建立从压电材料的电压到流固耦合边界下的圆柱壳结构振动的频响函数，利用实验结果对理论计算加以验证，结果表明该建模方法是可行的。     

可控约束阻尼层结构的H∞控制

建立了可控约束阻尼层板的一般控制微分方程。对附加可控约束阻尼层的悬臂矩形板者了实验与理论建模，详细分析了模型中的不确定性，并进行了Ｈ∞鲁棒振动控制的数值仿真与实验研究。结果表明，Ｈ∞控制能够有效抑制受控结构的模态振动，与位移比例反馈控制相比，具有更好的鲁棒稳定性。     

粘弹性圆柱壳在轴向恒压下的动力稳定性

基于Timoshenko-Mindlin假设,得到考虑粘弹性的各向同性圆柱壳及纤维增强正交铺设层合圆柱壳在轴向恒压下的动力学方程。文中对两端简支的圆柱壳进行了分析,依Laplace变换,导出动力稳定的特征方程,由Routh-Hurwitz判据建立动力稳定性条件,对两类圆柱壳讨论了横向剪切变形的影响。     

约束层阻尼夹芯板动态特性分析

本文给出了新的建立约束层阻尼薄板动力学模型的方法。粘弹性材料的本构关系随温度和频率变化,难以对粘弹结构进行动特性分析及控制研究,本文采用GHM方法描述弹性材料的本构关系,将粘弹性材料的动力特性描述与工程上最常用的有限元分析结合起来,建立了悬臂约束层阻尼板的动力学模型,计算了约束层阻尼夹芯悬臂板的模态参数,计算结果同其它方法相比,精度高且更接近于实验结果,同时与ANSYS5.5及NASTRAN70.7的计算结果基本一致,表明本文给出的方法是准确可靠的。     

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。     

考虑接触效应的具轴对称脱层层合圆柱壳的非线性动力响应分析

基于非线性弹性壳理论,建立了考虑脱层接触效应的具轴对称脱层层合圆柱壳的运动控制方程。引入假想弹簧计算接触力,然后对系统的横向运动控制方程进行修正,从而有效地避免了脱层之间的相互贯穿。整个问题采用有限差分法进行求解,算例中,详细讨论了脱层的大小、深度、位置以及载荷等因素对具脱层轴对称层合圆柱壳非线性动力响应的影响。数值计算结果表明,在脱层结构动力响应分析中考虑接触效应是非常重要的,它可避免脱层结构出现物理上不可能的相互贯穿。     

输送流体的同心圆筒结构动力学特性研究

该文研究了以反应堆吊篮为工程背景的两同心圆筒结构在内外流的共同作用下的动态特性,用Flugge壳式理论和流体势流理论推导出了描述此类系统的频率方程,用秦山核电站II期1∶5模型实验的模型作为该文的算例,求解频率方程获得了结构的固有振动频率,并讨论了影响结构振动频率的因素,如流体速度、密度和结构的厚径比,在这些因素中,流速对结构的固有频率的影响较小.因此,可以用结构在静水中的固有频率近似结构在动水中的固有频率.     

玻璃/环氧圆柱壳的冲击响应与稳定性分析

应用Love的壳体理论得到了非轴对称变形的复合材料圆柱壳的控制方程。对扰动状态的非轴对称变形,位移函数采用复Fourier级数形式,得到了Mathieu形的扰动方程,由此给出了静态临界载荷和固有频率。本文中对层合壳在轴向冲击载荷下的动态稳定性研究考虑了几何非线性,这是以往在该问题的研究中所未涉及的问题。研究表明,考虑几何非线性得到的临界载荷较线性几何关系计算结果要高5 %左右。因此,考虑几何非线性是必要的。      

磁场中圆柱壳体的轴对称振动

导出了磁场中圆柱薄壳体的磁弹性轴对称振动方程及电磁力和力矩的具体表达式,并分别推得了壳体位子纵向和横向磁场中振动的特征方程。通过算例给出了振动频率和衰减系数随场强的变化曲线,表明适当磁场的通入,可达到控制壳体振动特性的目的。     

参数激励下粘弹性圆柱壳的混沌行为

基于大挠度薄壳的Donnell-Kármán理论和Kelvin-Voigt 粘弹性本构关系,研究了参数激励下粘弹性圆柱壳的混沌行为。导出了关于挠度和应力函数的控制方程,借助Galerkin原理将粘弹性圆柱壳的控制方程转化为二阶三次非线性微分动力系统。当轴压载荷与圆柱壳的材料参数满足a > 0时,用Melnikov 函数给出了系统发生混沌的临界条件,数值分析了轴压载荷和粘性阻尼系数对混沌运动的影响。用Runge-Kutta 法给出分岔图、位移时程曲线、相平面图和Poincaré映射分析了系统运动行为,给出了a > 0和a < 0情况下系统定常运动和混沌运动的特征。     

中厚圆柱壳自由振动的动力刚度法分析

该文阐述了将动力刚度法应用于中厚圆柱壳的自由振动分析。从考虑横向剪切变形和转动惯量的中厚壳理论出发,将圆柱壳的振动分解为一系列确定环向波数下的一维振动问题。用常微分方程求解器COLSYS求解该一维问题的动力刚度,通过Wittrick-Williams算法及导护型牛顿法求得该环向波数下结构的频率和振型。由于求解动力刚度时使用COLSYS对控制方程进行了精确求解,所以该文方法是精确方法。数值算例验证了中厚圆柱壳壳段固端频率计数J0计算方法的可靠性。综合表明：应用动力刚度法对中厚圆柱壳自由振动进行分析是可靠、精确的。