圆柱壳结构振动特性研究

利用有限元法研究了圆柱壳结构的振动模态特性，分析圆柱壳结构参数对振动模态的影响，数值计算结果表明，随着管道直径的增大，模态密度会增大，并且周向频率存在着置换性等特点。研究得到的圆柱壳结构的周向和轴向模态的变化规律，为管道系统的动态可靠性设计提供理论依据，     

厚圆柱壳的非轴对称强迫振动

对厚圆柱壳的非轴对称强迫振动进行了分析，其中除了包含通常的薄膜和弯曲效应外，还反映了转动惯性、横向剪切变形和横向挤压的影响，文中给出了简谐振动的数值结果，并对由经典理论和改进理论所预示的结果进行了比较     

环肋圆柱壳的自由振动特性

研究了环向肋骨沿壳体轴向任意布置、无横向偏转的环肋圆柱壳自由振动特性。基于Sander壳体理论,采用Rayleigh-Ritz能量法推导出环肋圆柱壳自由振动的固有频率特征方程。经过与各向同性圆柱壳的固有频率进行对比,验证了本文研究的有效性和正确性,计算了两端简支与一端固支一端自由等不同边界条件下壳体的固有频率,分析了加肋位置及边界条件对圆柱壳振动频率的影响。研究结果表明:加肋对圆柱壳的固有频率有显著提高,两端简支边界条件下的频率大于一端固支一端自由边界条件的频率;肋骨位置对于频率的影响明显,主要表现在壳体长度与半径比值较小、壳壁厚度与半径比值较大的情况下。     

圆柱壳中较高阶结构振动波的传播特性

研究了圆柱壳中较高阶周向模态结构振动波的频散特性，得到了相应的频散曲线．分析了自由振动波的性质及其随频率变化的规律，结果表明：高阶周向模态弯曲波具有通常意义上的弯曲性质；起始频率对扭转波和纵向伸缩波的传播性质影响很大；纵向伸缩近场波和扭转近场波都不具有通常意义上的纵向伸缩和扭转的性质，弯曲近场波则具有通常意义上的弯曲性质；衰减驻波大体上是弯曲性质的驻波．     

带框架肋骨圆柱壳振动特性分析

基于Flügge壳体理论,采用波动法建立带框架肋骨加筋圆柱壳数学模型,对其自由振动特性和频响特性进行研究.相比于传统的采用梁模型或平摊法处理环肋,采用圆环板模型研究任意尺寸的环肋.根据肋骨、激励力位置对圆柱壳离散并将激励力作为边界条件处理,对离散子构件运用不同理论分析后通过连续条件组装所有子构件得到运动方程.与有限元结果对比验证本文方法的正确性,在此基础上分析不同惯性矩的框架肋骨对圆柱壳振动特性影响.结果表明:框架肋骨惯性矩高于普通肋骨2倍便影响圆柱壳振动特性,高于512倍时则与舱壁作用相同.     

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。     

圆柱壳中较高阶结构振动波的传播特性

研究了圆柱壳中较同阶周向模态结构振动波的频散特性，得到了相应的频散曲线，分析了自由振动波的性质及其随频率变化的规律，结果表明：高阶周向模态弯曲波具有通常意义上的弯曲性质，起始叔对扭转波和纵向伸缩波的传播性质影响很大；纵向伸缩近场波和扭转近场波都不具有通常意义上的纵向伸缩和扭转的性质，弯曲近场波则具有通常意义上的弯曲性质，衰减驻波大体上是弯曲性质的驻波。     

弹性圆柱壳的振动优化设计

研究了在任意轴对称边界条件下的圆柱壳的自由振动优化设计问题 ,即寻求圆柱壳的最优厚度分布使自振基频极大化。利用半解析元方法分析轴对称变厚度圆柱壳的自由振动 ,将求解自振基频归为求解广义特征值方程 ,使圆柱壳振动优化设计成为极大化最小特征值问题。典型算例表明了本方法的有效性。     

声吸收边界附近圆柱壳自振特性分析

结合波传播法和虚源法,提出了分析声吸收边界附近圆柱壳的固有振动特性的解析方法,并考虑了声吸收边界的影响.通过与有限元仿真方法进行对比分析,验证了方法的有效性.数值计算表明:与无限域中圆柱壳固有振动特性相比较,当圆柱壳靠近声吸收边界时,圆柱壳模态频率将明显减小;声吸收边界对圆柱壳模态频率特性的影响随着壳体与边界之间距离的增大而逐渐减小,当壳体与边界之间间距大于5倍半径时,声吸收边界的影响可以忽略.此外,当圆柱壳靠近声吸收边界时,边界的声反射系数对耦合系统模态频率特性有显著影响.     

水中纵向加肋圆柱壳体的自由振动

以浸没于水中的弹性加肋薄圆柱壳为研究对象，考虑介质与结构振动的耦合效应，研究耦合系统的自由振动特性．基于Kennard薄壳理论、Helmholtz方程以及壳壁外表面的运动协调条件，并借助Dirac—δ函数引进肋骨对壳体的作用力，从而建立耦合系统的运动方程．通过傅氏积分变换，进而得出系统的频率方程．采用沿实波数轴搜索求根的方法，重点分析了水下无限长纵向加肋薄圆柱壳的自由振动特性．结果表明：水中无限长纵向加肋圆柱壳体内存在三个自由传播波。     

含阻振质量基座的圆柱壳隔振特性

依据混合方法的基本原理,将计算模型划分为统计子系统和确定子系统,并给出混合方法的系统方程.应用能量平衡原理及互易原理,求解系统方程的能量,进而获得混合计算模型的响应预报.与统计能量法相比,该计算模型具有相对较少的自由度、较高的计算效率和精度.数值计算和模型试验结果表明：阻振质量基座对双层圆柱壳结构具有明显的隔振特性,采用含阻振质量的基座结构能有效阻隔结构中振动波的传递.     

固支边界条件下脱层圆柱壳的自由振动分析

基于最小势能原理及变分法,建立了具环向贯穿脱层圆柱壳的自由振动控制方程及相应的定解条件,并应用有限差分法对控制方程进行求解．数值分析中,讨论了各种脱层参数对脱层壳固有频率的影响．结果表明,当脱层长度越大、脱层位置越深以及脱层越靠近壳的纵向对称中心时,脱层圆柱壳的无量纲线性基频及固有频率越低．     

环肋柱壳振动和声辐射试验分析

对环肋光壳和外表敷设粘弹性阻尼材料的环肋柱壳进行了振动和声辐射试验，测量了壳体的固有频率和辐射声压，并与理论计算值做了对比，结果发现环肋光壳比敷设阻尼材料的环肋柱壳的同阶固有频率高，壳体外表面敷设阻尼材料后，在相同的激励下其辐射声压级普遍降低，降低的幅值大小与激励的频率和辐射的方向有关，表明本文的计算方法是可信的，阻尼材料对抑制振动和声辐射是非常有效的．     

带环形弹性顶盖圆柱形储液罐的流-固耦合特性

研究带有环形弹性顶盖的刚性圆柱罐在充满液体时的流-固耦合振动特性.将液体域分割成一个圆柱形子域和一个圆环柱形子域,从而保证在2个子域内的液体速度势函数为C1类连续函数并具有连续的边界条件.利用分离变量法和叠加原理求得各子域内液体速度势的解析解,利用环形顶盖的干模态来展开环形顶盖的湿模态.对液体子域间的界面连接条件和自由表面波条件作级数展开:沿液体深度方向作Fourier展开,沿径向作Bessel展开.截断级数得到环形顶盖与液体耦合振动的特征方程.比较了数值结果与有限元法结果,显示出很好的一致性.     

基于子结构功率流的挖掘机噪声振动性能研究

为提高动力学求解效率以加速挖掘机噪声振动性能分析优化进程,综合运用子结构功率流法研究回转平台振动特性对驾驶室内噪声的影响规律.采用模态综合法构建挖掘机子结构模型并求解整机噪声传递函数,在保证计算精度的同时优化效率最高提升98.6％.通过功率流法研究回转平台的振动特性,得出36,42和55 Hz功率峰值与驾驶室内噪声峰值...     

多射孔对套管-水泥环结构强度的影响

结合油井试采工程实际问题,研究了圆形和椭圆形两种形状的多个射孔对套管-水泥环结构强度的影响.给出了外压作用下的双层长圆柱壳结构开任意形状的单个贯穿孔问题的理论解,并用有限元软件ANSYS分别对具有圆形及椭圆形两种形状的单个射孔及多个射孔的套管-水泥环结构在受横向均布外压作用下的孔边应力进行了数值计算.计算结果表明,开单孔情况套管的最大应力的数值解与理论解很接近,每米分布40个圆形射孔情况下的套管-水泥环结构强度比每米分布八个椭圆形射孔情况提高20%以上,因而较为合理.     

内压下带径向接管圆柱壳的薄壳理论解

圆柱壳开孔接管是各种工程中常见的部件,在内压下交贯线附近有很高的应力集中,自20世纪50年代以来成为工程界与力学界关注的难题,问题的求解归结为2个8阶偏微分方程的复杂边值问题.该文在作者前20年研究基础上,从解析求解精确的圆柱壳Morley方程出发,对内力素的表达式加入修正项改善了解的精度,增大了适用范围.通过三维有限元数值验证,说明了该文所引入的修正项将薄壳理论解的参数最大适用范围由开孔率0.8增至0.93, λ=d/(DT) 1/2由8增至12.据此给出了便于工程设计的内压下圆柱壳大开孔接管应力集中系数曲线.     

流体内压作用下封闭筒壳内力分析

采用无矩理论,对承受流体内压的椭圆形截面封闭筒壳作了内力分析.通过分析内力沿纵向和周向的变化曲线,指出在两端简支条件下,纵向拉压力T11为主要内力,其最大值为平错力S最大值的7倍多;在截面的中和轴附近T11为压力,远离中和轴T11转变为拉力.平错力S沿周向的分布类似于正弦曲线,以截面中和轴为界改变S的符号,这种内力分布导致截面产生翘曲变形.周向内力T22无论沿纵向还是在周向都是拉力,其变化平缓,数值与T11和S相比甚微,不会成为设计中考虑的控制因素.