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。     

功能梯度圆柱壳自由振动的影响因素分析

研究了体积分数、材料组分和边界条件对功能梯度圆柱壳自由振动的影响。基于Love一阶理论建立应变-位移、曲率-位移关系,用Rayleigh-Ritz法得出功能梯度圆柱壳自由振动固有频率的特征方程。为验证该方法的有效性,计算了各项同性圆柱壳S-S时的频率参数,并与已有文献做了对比,有较高的吻合度。通过算例,研究了S-S、F-S及C-C这3种不同边界条件下壳体的固有频率。研究结果表明:随着体积分数的增大,固有频率逐渐增大,但所受影响较小;材料组分对固有频率的影响较大,且随着周向波数n的增大,影响越来越显著;边界条件对固有频率的影响很大,且主要表现在周向波数n较小的情况下。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于切比雪夫里兹法的变厚度锥形环盘三维振动特性分析

为更全面地反映变厚度锥形厚环盘的振动特性以及满足机械加工对其高阶频率的需求,提出基于三维弹性振动理论,应用里兹法,以切比雪夫多项式与相应边界条件的乘积作为容许函数,得到特征值方程,进而求得环盘固有频率。对该方法的计算结果进行了收敛性验证以确保该方法的准确性。并与采用代数多项式与相应边界条件乘积作为容许函数的里兹法的计算结果进行比较,由于切比雪夫相较于代数多项式拥有更好的数值稳定性,切比雪夫里兹法可以求得较为准确的结果。     

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.     

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。     

含内部子结构的圆柱壳振动特性研究

针对圆柱壳-内部子结构的耦合结构,采用缩聚传递函数对其解耦,再根据直接刚度法分别建立圆柱壳和内部子结构的数值模型,并结合缩聚传递函数法计算了原耦合结构的振动响应.引入坐标转换矩阵并考虑6个方向的耦合,从而保证本混合方法的计算精度.与有限元计算结果进行对比分析,验证了该混合方法的有效性.在此基础上分析了结构厚度、壳体长度...     

基于切比雪夫-里兹法的圆截面锥形杆三维振动特性

为了更全面的反应圆截面锥形杆的振动特性及获得更精确的高阶振动频率,基于三维弹性振动理论,应用里兹法,以切比雪夫多项式与相应边界条件的乘积作为容许函数,得到特征值方程,进而求得圆截面锥形杆的固有频率,并对该方法的收敛性进行了验证。结果表明,由于切比雪夫多项式具有更好的数值稳定性,对于不同振动模式,切比雪夫-里兹法至少可以确定锥形杆前15阶固有频率,而采用代数多项式与相应边界条件乘积作为容许函数的里兹法,其最多可以确定前3阶固有频率。     

具初始缺陷的反对称叠层铺设圆柱厚壳的大幅值振动

本文扩展了唐纳尔壳体理论，应用于包括横向剪切变形的具初始缺陷及混合边界条件的反对称角铺设圆柱厚壳的分析，给出了广义双富里衰级数表示的无限尼自由振动下的多模态解，其中与时间相关的系数由谐波平衡法确定，计算了不同参数下叠层圆柱厚壳的非线性自由振动基频，且有关文献进行了比较。     

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，     

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.     

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     

半解析法求解复合材料圆柱壳的非线性动力响应

基于一阶剪切变形理论,由Hamilton原理推导出包含横向剪切变形以及几何初始缺陷的圆柱壳的非线性动力方程,并用半解析法求解;位移及载荷沿周向傅里叶级数展开,由Galerkin方法得到微分方程组,通过有限差分法求解．讨论了径向载荷作用下的复合材料圆柱壳的动力响应问题．     

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．     

弹性约束硬涂层圆柱壳自由振动的半解析模型

为准确描述弹性约束下硬涂层圆柱壳复合结构的自由振动行为,本文在考虑弹性约束的基础上,以硬涂层圆柱壳为研究对象,采用Rayleigh-Ritz法对弹性约束硬涂层圆柱壳的自由振动进行半解析建模,提出一种离散非均布刚度弹性约束模型以有效模拟实际螺栓连接。以涂敷NiCoCrAlY+YSZ的硬涂层圆柱壳结构为例,将半解析计算和测试结果进行对比分析。结果表明,固有频率的半解析值与实验值基本一致,最大和最小偏差分别为4.57%和0.03%,验证了弹性约束硬涂层圆柱壳自由振动半解析模型的合理性;与经典固支约束条件对比模态振型结果,进一步验证该弹性约束模型的适用性。     

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.