壳板组合结构功率传递分析

壳板耦合是圆柱壳组合结构中最常见的连接方式。为了研究壳板组合结构的功率传递规律,利用有效点导纳分析周向均布激励下圆柱壳表面振动响应的分布规律,得出圆柱壳振动响应理论计算公式;通过给出圆周线导纳的定义及其表达式,计算带端板圆柱壳的振动响应均方值之比。理论计算结果表明:壳板振动响应均方值之比随频率的增高逐渐增大,但其值始终小于1。实验测量结果与理论计算吻合,其值围绕理论值上下波动,表征了理论计算公式和分析结果的正确性和合理性。     

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。     

水下弹性圆柱壳结构声辐射有源控制研究

研究了利用次级环带声源对水下有限长弹性圆柱壳结构振动声辐射进行有源控制。给出了初级圆柱和次级环带声源之间的互辐射阻抗计算公式,考虑流固耦合效应,利用二次最优理论,以辐射声功率最小化为目标函数,得到次级环带声源的最优激励力,最后计算控制前后远场辐射声压的空间分布。结果表明:利用次级环带声源可以对弹性圆柱壳结构振动辐射噪声进行控制,增大次级环带声源与初级圆柱壳间距,控制效果变差;次级激励力位置对辐射声功率控制效果也会产生影响。     

水下弹性圆柱壳结构声辐射有源控制研究

研究了利用次级环带声源对水下有限长弹性圆柱壳结构振动声辐射进行有源控制。给出了初级圆柱和次级环带声源之间的互辐射阻抗计算公式,考虑流固耦合效应,利用二次最优理论,以辐射声功率最小化为目标函数,得到次级环带声源的最优激励力,最后计算控制前后远场辐射声压的空间分布。结果表明:利用次级环带声源可以对弹性圆柱壳结构振动辐射噪声进行控制,增大次级环带声源与初级圆柱壳间距,控制效果变差;次级激励力位置对辐射声功率控制效果也会产生影响。     

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。     

封闭圆柱壳振动响应特性研究

用均值导纳法分析了复杂的圆柱壳组合结构振动响应特性 ,取得了较好的结果。主要是将均值导纳法用于封闭圆柱壳体振动能量比的研究 ,实验结果证明用均值导纳法来研究封闭圆柱壳的振动响应是可行的。     

工装约束下火箭舱段壳体的结构振动特性研究

将地面试验中卡环工装对舱段壳的影响转化为弹性边界条件下圆柱壳耦合结构的振动问题,通过卡环工装与圆柱壳接触建模计算得到工装作用于舱段壳的法向约束刚度,并采用增补函数的方法构建了工装约束边界条件下圆柱壳耦合结构的振动理论分析模型。结果表明：本研究模型能够反映卡环工装对于舱段壳振动特性的影响,理论计算结果与试验测试结果的变化趋势基本一致;在卡环工装的约束下,舱段壳的低频振动受到显著抑制,工装的约束刚度及其在舱段壳上的夹持位置对于舱段壳振动特性具有较大影响。     

不同介质中圆柱壳体的低阶模态声辐射特性研究

基于Flugge壳体理论,利用柱坐标系下Green函数和模态展开法,推导了两端简支有限长圆柱壳的声振耦合方程,求解了圆柱壳的辐射声功率和表面均方振速,对比研究了圆柱壳在不同流体中各周向阶数对径向均方振速和辐射声功率的贡献。结果表明,有限长圆柱壳受简谐径向点力激励,空气中,较大周向阶数的振动模态对声功率产生一定量的贡献;当圆柱壳浸入水中时,低频范围内前几阶周向阶数的振动模态对水下圆柱壳辐射声功率的贡献最大。     

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。     

Hamilton体系下四边简支复合材料开口圆柱层合壳灵敏度分析的解析法研究

基于修正后的H-R(Hellinger-Reissner)变分原理,推导了开口圆柱单层壳的Hamilton正则方程和开口圆柱层合壳的微分控制方程。将微分控制方程和灵敏度系数控制方程耦合,得到了开口圆柱层合壳响应和响应灵敏度系数的混合控制方程。利用该混合控制方程,对均布载荷作用下四边简支三层开口圆柱壳进行了位移灵敏度分析,并将所得的灵敏度分析结果与有限差分法相比较。结果表明,笔者推导的开口圆柱层合壳的混合控制方程是正确的,并且简化了Hamilton体系下层合壳结构的灵敏度分析过程。