薄壁截锥壳畸变相似关系的确定方法

针对中大型薄壁截锥壳构件在减振技术研究中的局限性,通过建立畸变模型预测薄壁截锥壳原型的固有频率.基于Love壳体理论建立薄壁截锥壳的动力学平衡方程,分析母线长度、厚度、半径对薄壁截锥壳的敏感性,确定薄壁截锥壳的畸变相似关系式,通过有限元法验证畸变相似关系式的准确性.研究发现,畸变相似关系式随着薄壁截锥壳固有频率的阶次发生变化,畸变模型与原型固有频率之间的相对误差较小,畸变相似关系可以预测原型的固有特性.     

薄壁圆锥壳畸变相似模型设计及几何区间确定方法

针对传统的相似模型设计方法、量纲分析法以及方程分析法在一些情况下使用的局限性,基于最小二乘法,通过过渡模型固有频率建立了薄壁圆锥壳的畸变相似关系式,并提出一种畸变模型适用区间确定的方法,基于模型与原型在固有特性相似(固有频率成比例映射关系,并且振型保持一致)时畸变模型尺寸适用区间的确定方法,利用多项式拟合,得到单一材料薄壁圆锥壳在不同阶次相似畸变模型几何结构适用区间的边界方程.最后通过试验验证,证明了推导畸变相似关系式的准确性,为薄壁圆锥壳结构试验模型动力学相似提供了理论依据.     

不同边界条件薄壁截锥壳的高阶振动特性研究

采用传递矩阵法研究了不同边界条件下薄壁截锥壳的高阶振动特性.基于Love壳体理论建立薄壁截锥壳振动微分方程,根据薄壁截锥壳子段间的状态向量,通过传递矩阵法得出整体传递矩阵,并用高精度的精细积分法计算固有频率,通过文献和有限元法进行验证,并分析了薄壁截锥壳在不同边界条件下的高阶振动特性.结果表明,不同边界条件下,采用传递矩阵法计算高阶固有频率与有限元法的计算结果基本一致.当轴向半波数增加时,频率明显增大;随着周向波数的增加,频率先减小后增大.固支-固支和简支-简支边界下在m=1和n=7处得到最小频率,固支-自由边界下在m=1和n=6处得到最小频率,三种边界下最小频率值分别为400.1、325.6和226.1 Hz;边界条件约束越多,最低阶固有频率越大.     

不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性

为分析不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性,基于Love壳体理论,利用Hamilton原理建立了旋转薄壁圆柱壳的振动微分方程。并采用Galerkin方法对系统进行离散,将系统简化为常微分方程系统。引入振型函数,分别分析了简支-简支、固支-简支、自由-简支、固支-固支等几种不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的内力和固有频率特性。分析结果表明:薄壁圆柱壳的薄膜内力远大于弯曲内力;几何参数、边界条件、转速等参数对旋转薄壁圆柱壳的固有频率有重要影响。     

旋转薄壁圆柱壳的高节径振动特性以及篦齿结构的影响

本文利用传递矩阵法研究旋转薄壁圆柱壳的静态固有频率和行波特性,特别是其高节径振动特性以及壳体外壁周向篦齿结构（即密封齿）对固有特性的影响．首先基于Love壳体理论,引入科氏力和离心力,建立考虑旋转态的薄壁圆柱壳的动力学控制方程．然后,介绍了进行圆柱壳固有特性分析的传递矩阵法．对比分析分别由传递矩阵法和解析法得到的、三种边界条件（两端简支、两端固支和一端固支一端自由）下的旋转薄壁圆柱壳的高节径模态特性．最后,利用传递矩阵法对带有篦齿结构的旋转薄壁圆柱壳进行了计算,分析了篦齿结构对其高节径振动固有特性的影响．     

硬涂层悬臂层合板固有特性的解析分析

基于Ritz理论,研究了解析求解硬涂层悬臂层合板固有特性的方法.用中性面的位移表征硬涂层悬臂层合板的应变能和动能,然后推导出硬涂层悬臂层合板自由振动的运动方程,并给出求解该复合结构固有频率、模态振型、模态损耗因子的方法.以涂覆NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的T300/QY89l1型层合板为对象进行了实例研究,分别采用本文方法和ANSYS软件求解该复合结构的固有特性,通过结果比对证明了本文方法的合理性.实践表明,将硬涂层视为复合结构一个特殊的层和采用量纲反变换,可有效获得具有工程意义的硬涂层层合板固有特性参数.     

弹性边界功能梯度石墨烯增强薄壁圆柱壳的振动特性

基于一阶剪切变形理论、Halpin-Tsai微观力学模型和Rayleigh-Ritz法分析FG-GPLRC圆柱壳振动特性。为满足复杂的使役环境,引入人工弹簧技术,分析GPLs质量分数、分布模式和层数等参数对壳体结构振动特性的影响,探究弹性边界条件下周向波数、轴向半波数和固有频率之间的规律。研究结果表明,GPLs作为增强体可以显著提高基体的力学性能;分布模式对薄壁圆柱壳的固有频率有重要影响,GPL-X分布模式的固有频率最高;固有频率随层数的增加变化趋势减小。     

基于广义梁理论的薄壁圆柱壳稳定性分析

将广泛应用于薄壁棱柱形构件稳定性研究的广义梁理论推广到薄壁圆形截面柱壳的稳定性分析中,采用正交对称形式的位移函数,并考虑截面畸变翘曲的影响.由能量法推导出临界应力表达式,提出了一种用于薄壁圆形截面的柱壳稳定性分析的新方法,并进一步研究了不同长细比薄壁圆柱壳的临界屈曲应力与轴长及壁厚之间的关系.研究表明:随圆柱壳轴长的增大,临界应力整体呈波动下降趋势,其中存在的局部极小值点为对应于不同屈曲模态下的临界应力;随着圆柱壳壁厚的增大,临界应力呈增大趋势.上述方法的分析结果与有限元方法模拟结果及文献中结果对比均具有较好的一致性,说明将广义梁理论应用于薄壁圆柱壳稳定性分析是可行的.     

均布压力作用下扁球壳几何非线性自由振动

基于均布压力作用下扁球壳几何非线性自由振动控制方程,利用Kantorovich时间平均法将非线性偏微分方程组化为一组非线性常微分方程组.考虑不可移简支和夹紧两种边界条件,应用打靶法得到数值解.考察扁球壳的固有频率随拱高变化的规律.分析外载荷参数对壳体力学特性的影响.     

考虑轴承刚度的转子系统动力学相似模型设计

针对轴承-转子系统的动力学相似实验模型的设计问题,提出一种使实验模型与原型固有特性一致的缩尺几何畸变模型设计方法,并进行了实验验证.首先,采用积分模拟法导出转子系统的动力学相似关系,根据量纲分析理论建立了轴承支撑刚度的相似关系.基于此设计了满足固有频率特性与原型相同的相似模型,并对相似模型同原型进行ANSYS仿真对比分析.为进一步验证所提出的设计方法的正确性和有效性进行了实验,验证了所提出的动力学相似设计方法的正确性.     

具有不同表层夹层扁锥壳的非线性稳定性问题

研究了具有不同质、不等厚表层和软夹心的夹层扁锥壳在均布压力作用下的非线性稳定性,利用变分原理导出夹层扁锥壳非线性稳定问题的基本方程,采用修正迭代法得到临界屈曲压力的解析表达式,讨论了几何参数和物理参数对壳体屈曲的影响．     

内刻V形槽半预制破片战斗部壳体的断裂准则

以内刻V形槽战斗部圆柱壳体为研究对象,研究了其在内爆轰载荷下的临界断裂准则.利用数值模拟方法得到应力集中系数与内刻槽圆柱壳体几何结构参量关系的函数表达式,考虑应力集中效应对孔洞或裂纹的加速增长效应,修正损伤度演化模型方程,在假定柱壳自然膨胀率为常数的基础上,推导出内刻槽圆柱壳体的临界断裂应变判据.实验结果表明,断裂参数理论计算结果与实验结果比较一致.     

正交各向异性扁球壳的非线性自由振动的求解

基于正交各向异性扁球壳非线性动力方程，首先应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ法，导出了扁球壳非线性自由振动的运动微分方程，而后应用修正的Ｌｉｎｄｓｔｅｄｔ－Ｐｏｉｎｃａｒｅ法，给出了非线性固有频率和时间函数的近似解析表达式，并分析了周边弹性约束扁球壳的几何参数，正文各向异性参数，中心质量，约束条件等对系统非线性动力特性的影响，最后在较小振幅振动下，给出了扁球壳由硬弹簧特性过渡到软弹簧特性的临界拱高表达式。     

流场中壳间充液双层壳体声辐射性能研究

对双层壳体（壳间充满流体的同轴圆柱壳）的声辐射进行了研究．基于Ｆｌüｇｇｅ壳体理论和Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ波动方程计算了有限长双层壳体在径向点激励下的声功率和振动速度级,讨论了双层壳体固有振动特性,比较了双层壳体与单层壳体声辐射特性．     

约束态薄壁圆柱壳固有频率的精确测试

采用传递矩阵法和有限元法对约束态圆柱壳固有特性进行计算以明确振动特点;详细分析了约束态圆柱壳固有频率测试的影响因素,并提出通过力矩扳手定量确定边界约束条件、合理选择激励信号类型、采用加窗和多次平均处理等解决措施.最后,搭建了4种不同激励形式(锤击、电磁激振器、压电陶瓷、振动台激振)的测试系统对其固有频率进行了试验研究,提出了约束态下薄壁圆柱壳固有频率的测试流程.研究表明:振动台基础激励方法对约束态薄壁圆柱壳没有任何附加质量和刚度的影响,测试状态即为圆柱壳真实的受力状态.使用该激励方法并配合激光测振仪进行固有频率测试的精度最高.     

固支半球壳的随机响应分析

在经典薄壳理论的基础上,采用数值计算分析了周边固支半球壳的固有模态.算出了轴对称自由振动固有频率和用勒让德函数表示的固有振型.在模态叠加法基础上,给出了横向激励下系统的响应特性.最后结合随机分析理论算出了壳体在横向白噪声激励下的均方响应,并给出了壳体各点的稳态均方响应曲线和时变均方响应曲线.     

石墨烯增强功能梯度梁自由振动的解析解

基于Euler-Bernoulli梁理论,研究了石墨烯片增强功能梯度复合材料梁的自由振动特性.研究中考虑石墨烯片方向随机且均匀地散布在每层基体中,其含量沿厚度按照3种不同方式梯度变化.首先根据Halpin-Tsai力学模型和混合率法则得到该复合材料的等效物性参数,然后由Hamilton原理推导出石墨烯增强功能梯度梁的动力学控制微分方程,对其自由振动方程进行精确解析求解获得固有频率和模态的解析表达式,同时给出该复合材料梁的固有频率与相同边界条件均匀梁的固有频率之间的解析表达式,并且通过参数研究分析了石墨烯片的质量分数、几何形状和分布模式等对梁自由振动固有频率的影响.     

薄壁截面曲梁的弹性稳定平衡方程

由于曲梁中初始曲率的存在,曲梁变形中的弯曲、扭转、翘曲大多是相互耦联的,常为弯扭变形,导致了曲梁理论分析及其复杂.基于薄壁构件分析的基本假定,采用薄壁圆弧曲梁的精确翘曲位移表达式,导出了任意截面曲梁考虑几何非线性情况下的总势能,根据欧拉公式得到了曲梁的稳定平衡方程.     

基于有限元法的硬涂层-整体叶盘振动特性

基于有限元法研究了硬涂层-整体叶盘的振动特性和硬涂层的阻尼减振性能.首先,基于能量法、复合Mindlin板理论和复模量理论建立了硬涂层-整体叶盘结构的动力学方程;其次,求解了硬涂层-整体叶盘结构的模态特性和振动响应;最后,以叶片涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的整体叶盘为实例,从理论和实验两方面校验有限元模型和硬涂层对整体叶盘的影响.结果表明,NiCoCrAlY+YSZ硬涂层对整体叶盘固有频率的影响微弱,但是有较强的阻尼增强效应,能够显著抑制振动响应.     

硬涂层材料对碳纤维增强复合材料叶片的振动特性影响

针对两类具有压电和压磁效应的典型陶瓷基材料的硬涂层,考虑硬涂层材料和碳纤维增强复合材料各向异性特征,建立硬涂层-碳纤维增强复合材料叶片动力学模型,基于模态分析的方法得出硬涂层材料对叶片固有频率的影响,采用谐响应分析方法研究叶片的振动响应特性,并对叶片不同转速下的固有特性进行分析。研究了硬涂层材料涂覆的厚度及位置对碳纤维增强复合材料叶片振动特性的影响,结果表明,具有压电效应的硬涂层材料涂敷在碳纤维增强复合材料叶片上可以减小振幅,从而达到减振的目的,且涂敷在叶盆上的减振效果优于涂敷在叶背上。