發(fā)布時(shí)間：2018-03-26 19:12

  本文選題：中頻振動(dòng)　切入點(diǎn)：板組合結(jié)構(gòu)　出處：《大連理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：板組合結(jié)構(gòu)作為基本構(gòu)件廣泛地應(yīng)用于航空航天、汽車和船舶等工程結(jié)構(gòu)中。在服役過(guò)程中,這些工程結(jié)構(gòu)所遭遇的寬頻帶復(fù)雜激勵(lì)環(huán)境嚴(yán)重地威脅著它們的安全性、可靠性和舒適性。因此,對(duì)板組合結(jié)構(gòu)的振動(dòng)行為做出準(zhǔn)確預(yù)示具有重要的理論和工程意義。對(duì)于結(jié)構(gòu)的低頻和高頻振動(dòng)分析,可分別采用有限元法和統(tǒng)計(jì)能量分析。但對(duì)于處在中頻振動(dòng)環(huán)境下的板組合結(jié)構(gòu),有些部件會(huì)表現(xiàn)出低頻振動(dòng)特征,有些部件則會(huì)表現(xiàn)出高頻振動(dòng)特征,此時(shí)如果完全進(jìn)行有限元分析則面臨過(guò)大的計(jì)算量,如果完全進(jìn)行統(tǒng)計(jì)能量分析則面臨模態(tài)密集程度不足的困難。本學(xué)位論文針對(duì)板組合結(jié)構(gòu)的這一中頻振動(dòng)問(wèn)題發(fā)展更為有效的分析工具。本文的主要分析思想是對(duì)板組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行分區(qū)域描述,即對(duì)具有不同振動(dòng)特性的結(jié)構(gòu)部件采取不同的描述方法。對(duì)于均勻矩形板區(qū)域,提出了基于辛空間波形展開的描述方法；對(duì)于非規(guī)則構(gòu)型區(qū)域采用有限元法描述；對(duì)于隨機(jī)性充分的部件則采用統(tǒng)計(jì)能量分析方法進(jìn)行描述。具體研究?jī)?nèi)容包括：1)針對(duì)矩形薄板直接相連組合結(jié)構(gòu)的中頻振動(dòng)問(wèn)題,提出了辛空間波形展開分析方法。各階波形及其傳播參數(shù)通過(guò)辛方法獲得,避免了傳統(tǒng)解析波形展開方法的邊界條件限制和數(shù)值波形展開方法的精度與穩(wěn)定性問(wèn)題。由波形傳播參數(shù)的辛空間解得到了波頻散特性的辛空間解�；谖灰七B續(xù)和內(nèi)力平衡得到了外激勵(lì)產(chǎn)生的直接激勵(lì)波、結(jié)構(gòu)邊界處和板連接處各波形之間的協(xié)調(diào)關(guān)系,最終建立系統(tǒng)平衡方程。基于位移的波形展開還得到了動(dòng)能、應(yīng)變能和功率流的波形展開表達(dá)式,并通過(guò)算例驗(yàn)證了面內(nèi)振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)能量傳遞的顯著影響。2)提出了辛空間波形展開-有限元混合分析格式。該方法的核心思想是在一般形式的板結(jié)構(gòu)中劃分出矩形均勻板區(qū)域,并采用辛空間波形展開方法進(jìn)行分析,對(duì)于結(jié)構(gòu)其他區(qū)域進(jìn)行有限元分析,充分利用了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。這種混合分析格式在對(duì)板組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行中高頻振動(dòng)分析時(shí),尤其具有優(yōu)勢(shì)。對(duì)于有限元模型較大的情況,為了減少矩陣求逆運(yùn)算產(chǎn)生的較大計(jì)算量,提出了模態(tài)展開近似求解手段。另外,基于提出的混合分析可得到有限元分析區(qū)域的波形協(xié)調(diào)關(guān)系,因此在進(jìn)行新的分析時(shí),可直接利用此關(guān)系以避免有限元模型的引入,大大提高了分析效率。3)提出了一種基于波形子系統(tǒng)描述的能量流分析方法。將各階可傳播能量的波形作為子系統(tǒng),并考慮各子系統(tǒng)能量的輸入、耗散和輸出建立系統(tǒng)功率流平衡方程。該方法某種程度上可視為統(tǒng)計(jì)能量分析在結(jié)構(gòu)中頻振動(dòng)分析中的拓展。基于各階波形的辛空間解,得到了模態(tài)數(shù)、模態(tài)密度和群速度的辛空間解。與功率注入方法不同,本文方法對(duì)于強(qiáng)耦合、弱耦合系統(tǒng)均可給出充分考慮結(jié)構(gòu)中頻特性的耦合參數(shù)。相比基于位移描述的能量計(jì)算方法,本文方法直接以能量為分析自由度,具有顯著的效率優(yōu)勢(shì)：相比統(tǒng)計(jì)能量分析,本文方法更精確地給出了各階波形的能量,可為進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制提供有益的參考。4)提出了辛空間波形展開.統(tǒng)計(jì)能量分析混合求解格式。處于中頻振動(dòng)環(huán)境下的板組合結(jié)構(gòu),有些板部件會(huì)表現(xiàn)出低頻確定性振動(dòng)行為,而有些板部件會(huì)表現(xiàn)出高頻統(tǒng)計(jì)性振動(dòng)行為。對(duì)于確定性板部件采用辛空間波形展開方法進(jìn)行分析,對(duì)于統(tǒng)計(jì)性板部件則進(jìn)行統(tǒng)計(jì)能量分析。相比有限元和統(tǒng)計(jì)能量混合分析方法,本文方法可提供更高的精度和計(jì)算效率。另外,當(dāng)在垂直于波傳播方向的一條線區(qū)域的不同位置施加激勵(lì)時(shí),板部件之間的耦合功率.能量差比例系數(shù)保持不變,以此為基礎(chǔ),發(fā)展了一種能量響應(yīng)快速求解手段。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB53

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本文編號(hào)：1669210