圆柱壳振动分析的解析法

圆柱壳振动分析方法和其边界条件有关,本文基于克希霍夫基本假设,给出了圆柱壳振动方程。对应于两端简支边界条件下,采用解析法求解了振动方程,根据具体算例,给出了计算结果,并分析了圆柱壳振动分析中解析法的优缺点。     

饱和粘弹性土层中空心圆柱桩的轴对称竖向振动

考虑桩的径向变形以及饱和土层对桩的径向力作用, 分别将空心圆柱桩和饱和土层视为单相弹性介质和饱和粘弹性介质. 基于弹性动力理论及不可压饱和多孔介质理论, 研究了饱和粘弹性土层中端承弹性空心圆柱桩竖向振动的动力特性. 利用Helmholtz 分解和变量分离法, 在频率域得到了空心圆柱桩竖向稳态振动的轴对称解析解以及桩头复刚度的解析表达式,给出了空心圆柱桩桩头动刚度因子和等效阻尼随激励频率的响应曲线, 数值考察了饱和土和桩的材料、几何等参数对桩头动刚度因子和等效阻尼的影响. 研究结果表明, 虽然空心圆柱桩精确轴对称解析解的桩头静刚度与经典Euler 杆模型桩的桩头静刚度几乎相等, 但其桩头动刚度因子和等效阻尼存在较大区别, 并且空心圆柱桩的内外径比(即桩壁厚比) 会对桩头动刚度因子和等效阻尼特性产生显著的影响. 因此, 经典Euler 杆模型桩的适用范围具有一定局限性, 应采用轴对称模型进行更加精确的分析.     

静水中悬臂同轴圆柱壳的流固耦合振动分析

采用能量方法计算固定—自由边界条件下的同轴圆柱薄壳结构在水中的振动频率,通过假设振型来计算壳体和流体的能量,由Hamilton原理给出流体附加质量系数的表达形式并计算出振动频率,讨论了间隙因素对频率的影响.结果显示,本方法所得的解与由ANSYS方法得到的解符合较好.     

受弹性约束的双层圆柱壳的振动分析

本文采用传递矩阵法对受弹性约束的双层圆柱壳进行自由振动和稳态响应研究,并运用复阻尼理论分析材料内阻尼对结构响应的影响。本文所用的分析方法对于承受各种荷载作用而只有任意齐次边界条件的圆柱壳结构都能适用,并可应用于求解多层圆柱壳的振动问题。     

充液圆柱壳的轴对称自由振动

用解析法对立式充液圃柱壳的轴对称振动特性进行了研究.假定液体是非粘滞、可压缩的.初步探讨了液体的可压缩性、壳的几何尺寸对轴对称固有频率的影响,并给出了计算固有基频的近似公式.计算表明,对于常见的充液圈柱壳,用近似公式计算出的固有基频与解析值非常接近.     

基于里兹法的圆柱壳振动特性分析

基于一阶剪切变形理论构建分析模型,引入耦合弹簧技术模拟圆柱壳结构不同边界条件;位移函数采用改进的傅里叶级数以消除边界条件的不连续性,并基于里兹法求得出中厚功能梯度圆柱壳固有频率,在收敛性分析的基础上,研究不同边界条件、结构参数和材料参数对中厚功能梯度圆柱壳自由振动特性的影响,并将计算结果与文献、试验和有限元结果进行对比,验证本文方法的可行性.研究结果表明:同一模态参数下,功能梯度圆柱壳含有自由边界的频率参数较其他边界小;圆柱壳结构厚度对频率参数影响较大;剪切修正因子及幂指数对结构频率参数影响较小.     

水中加肋球壳振动和声辐射研究

考虑球壳内表面设置加强环肋，借助狄拉克δ函数引进环肋对壳体的作用，建立水中弹性薄球壳的声振耦合系统的运动微分方程．基于势流理论和系统的耦合方程，通过变量的勒让德级数展开求解方程，演绎出可覆盖中、低和高频激励的加肋球壳的振动和声辐射的解析解．依据所得公式和相应的数值计算重点分析了加强肋对结构声辐射特性的影响．结果表明：由于环肋的存在，大大增加了耦合系统共振频谱的复杂性，对于中频激励，环肋的设置能明显地改变结构的声辐射特性．该方法有好的计算精度和计算速度．     

圆柱壳水中平面振动和声辐射的导纳法研究

目的探索水下结构振动声辐射问题的导纳法求解。方法从无限长圆柱壳的振动方程出发,利用流体和圆柱壳分界面上振速连续边界条件,推导出了圆柱壳在母线方向均匀分布的径向线力激励下,平面振动声辐射效率以及辐射声场的模态导纳表达式。数值求解了辐射效率和模态导纳随频率的变化关系以及辐射声场指向性。结果①在n<5情况下圆柱壳平面振动模态辐射导纳的实部随频率变化明显;当n从5变到50过程中,模态辐射导纳的实部随频率变化出现振荡现象。圆柱壳平面振动模态辐射导纳的虚部为负,且绝对值随n增大而增大。②圆柱壳在φ=0处受沿母线方向均匀分布的简谐(f=10~1 010Hz)线力激励时,水中辐射声场的指向性(r=10a)介于“∞”型和“∞”和“8”叠加的形状之间。结论导纳方法对于求解水下规则结构声辐射问题是可行的。     

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     

厚圆柱壳的非轴对称自由振动

对厚圆柱壳的非轴对称自由振动进行了分析。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，文中给出了固有频率的数值结果，并对由理论和改进理论所预示的结果进行了比较。     

加筋圆柱壳流固耦联振动步长样条元分析

本文用步长样条元分析了加筋圆柱壳流固耦联振动特性.利用流固交界面运动协调条件求出流场势函数与流体位移场的关系式;由变分原理推导出系统运动方程.对加筋圆柱壳振动特性进行了数值分析,探讨了液动压力对结构固有频率的影响.     

浸在可压缩流体中多层圆柱壳的自由振动

研究了无旋、无粘、可压缩流体中多层圆柱壳的自由振动问题．壳体的运动方程考虑了流体动压力的作用，流场用波动方程描述，通过采用合适的位移函数和速度势函数，使耦合问题的基本方程得到简化并进行数值求解，求得了几种不同参数的多层圆柱壳在流体中的频率特性     

薄壁圆柱壳旋转波动振动分析

应用Donnell's简化壳理论,在考虑阻尼的情况下,用复分析的方法研究了旋转的薄壁悬臂圆柱壳在法向激振力作用下的线性波动振动.研究结果表明,使用复分析方法可以很好地求解圆柱壳的旋转波动振动问题.解的前行波、后行波实部为零可用来确定产生共振的频率及转速,而虚部可确定响应值大小.旋转的薄壁圆柱壳在线性振动时,有两个共振频率.波动共振响应曲线为拍,其幅值大小与波动模态阻尼比有关,一般后行波响应幅值要大于前行波响应幅值.     

环肋柱壳在流场中的稳态动力响应

采用Flgge壳体理论和正交异性方法,研究了密加肋圆柱壳在深水流场中受到简谐干扰力和力矩激励时的稳态动力响应特性,并对一实际的环肋柱壳进行了数值计算,得出了一些有意义的结论.     

充液圆柱壳内旋转重力波的振动分析

为揭示充液弹性圆柱壳受高频激励，壳内自由液面出现低频大幅旋转重力波的产生机理，应用非线性动力学理论，在考虑弹性壳与流体的非线性耦合条件下，建立了壳液耦合系统的非线性振动方程组．运用Runge-Kutta法进行数值求解，得到了该系统振动的时间历程及频谱特性曲线，进一步分析了系统的非线性动力学特性．结果发现，当激励力幅值足够大，且激励力频率在壳体固有频率与液体固有频率之和的附近窄频带内时，壳内自由液面会出现大幅低频旋转重力波．由此可知，低频大幅旋转重力波的产生机理是由壳体两个同频率模态同时在壳液耦合系统非线性因素的作用下而引起的组合共振．     

厚圆柱壳的非轴对称随机响应

把厚圆柱壳作为连续体，对厚圆柱壳的随机响应进行了分析，其中荷载用随机函数来描述，文中给出了厚圆柱壳动力特性的解析表达式和随机响应的一般表达式，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。并给出了数值结果，对按改进理论和经典理论所预示的结果进行了比较。     

水中有限长纵向加肋圆柱壳体振动与声辐射

根据模态分析法,推导了水中有限长纵向加肋圆柱壳体的耦合振动方程.其中纵向肋骨的作用表现为在基本圆柱壳体流固耦合振动方程中增加相应的附加阻抗,因此壳体的振动和声辐射由壳体机械阻抗、辐射阻抗和纵向肋骨附加阻抗所决定.在此基础上通过算例对水中纵向加肋圆柱壳体振动与声辐射进行了研究.研究表明,纵向加肋对水中圆柱壳体的辐射声功率影响不大,但壳体表面平均振动速度明显降低,相应的辐射效率增加.     

加筋双层壳流固耦联振动数值分析

本文用有限元分析了双层加筋壳体的流固耦联振动特性.利用达朗贝尔原理和哈密顿变分原理推导出系统运动方程;对双层加筋壳体的动力特性进行了系列计算,并与实测值进行了比较.