文档介绍：东北大学
硕士学位论文
旋转薄壁圆柱壳非线性振型进动的参数振动
姓名:常海红
申请学位级别:硕士
专业:一般力学与力学基础
指导教师:郭星辉
20070101
摘要旋转薄壁圆柱壳非线性振型进动的参数振动的应用背景。旋转圆柱壳在工程中被广泛地用于:导弹、无人飞机、卫星外壳、发动机、旋转干燥炉以及转子系统等许多工程机械中。本文对旋转薄壁圆柱壳在悬臂边界条件下的非线性振型进动进行了研究。文中首先将阻尼因素及几何大变形考虑进去,根据痵简化壳理论建立非线性波动方程。运用法获得了旋转薄壁圆柱壳不同模态下的非线性振型进动响应方程。应用标准四阶ㄇ蟪龇窍咝哉穸煊胺堤匦郧摺8莘窍咝韵低扯猿跏继件的敏感依赖性,通过改变初始条件找稳定解的方法使旋转圆柱壳的非线性振动振幅具况下分析了不同外激振力的幅值以及不同振型进动角速度对旋转薄壁圆柱壳运动特性的影响。文中选择模态,为主要模态,并用图和表的形式分析了周向节径数、倍频和轴向半波数〉貌煌凳倍灾髂L窍咝苑堤匦郧叩挠跋臁W詈笤诮品ㄇ蠼的影响以及力幅对振型进动的影响,画出时间响应曲线、幅频特性曲线、并对结果列出表格进行误差比较。分别采用数值计算和近似法求解分析了旋转壳的振动特性,并且近东北大学硕士学位论文随着科学技术的不断发展,圆柱壳在航空、航天、航海及化工能源等方面有着广泛有了多值性,并以简单的单摆为例证明此方法是合理的。然后在其它参数保持不变的情中运用谐波平衡法求解耦合的三阶非线性振动微分方程组得到了振幅与激振力频率的关系,讨论了旋转角速度,激振力幅值对幅频特性曲线的影响,。文中根据大量的计算数据讨论了薄壁圆柱壳振型进动角速度对振动幅值、共振频率似法求解的结果与数值结果进行了比较,其结果基本吻合。关键词:旋转圆柱壳;非线性;振型进动;多值性;谐波平衡法
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独创性声明学位论文作者签名::彰莺学位论文版权使用授权书期:∥叩././罗或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。本人声明,所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部缱髡吆偷际Σ煌馔辖涣鳎朐谙路角┟环裨蚴游M狻学位论文作者签名:签字日期:导师签名:签字日期日
第滦髀关于圆柱壳非线性振动的研究现状圆柱壳是工程中常见的构件,在强度和刚度方面具有很大优越性,应用于石油、化学及核工程中的容器和反应塔、航空工业中飞行器的外壳、动力机械中的水轮机蜗壳及仪表工业中的某些弹性元件缗蛘凸等,又因为其良好的几何形状和便于加工生产等特性被广泛应用在航天、航空、石油和海底管道、农业机械等工程中。其中旋转圆柱壳很大影响的振型进动,振型进动影响旋转构件的振动响应和波动振动,因此给求解此类构件的动力学问题带来了一些困难。由于承载重、工作环境恶劣等原因,薄壁圆柱壳常圆柱壳是工程中常见的构件,很早就被人们作为研究的对象。但是长期以来人们都面是因为对于很多的振动问题,经过线性化处理后,既不会从根本上影响计算结果,又可以使问题简化,但这仅仅适用于某些非线性因素很弱的问题。而对于某些非线性问题,随着人们对壳体理论研究的深入发展,圆柱壳非线性振动的研究引起人们越来越多击载荷作用的圆柱壳稳定性,指出圆柱壳起初的几何缺陷在很大程度上能够减小临界载荷”’。“’。甀利用有限元分析了壳的几何动力非线性”辏珺虰芯苛撕裨仓堑牟问晃定性,在—薄壳理论的基础上建立了新的厚壳理论,并确定了厚壳的参数不稳定区域”’。年,捎肈’咝岳砺酆痛车目抢砺垩芯苛耸苤嵯蛟荷和扭转载荷的复合圆柱壳的动态稳定性,得出了其线性不稳定区域””诘钥堑恼裥图肮逃衅德实挠跋煜吕霉芏僭砗推追治研究了具有简支边界条件的旋转复合圆柱壳的线性和非线性振动响应,,并考虑了科氏力和离心力的影响,分析了长径比、径厚比、节径数、材料特性、激振力幅值对非线性频率的影响,指出在线性时,后行波频率比前行波高,随着长东北大学硕士学位论文的一种重要的振动特性就是振型进动现象,如壳体谐振陀螺仪就是利用振型进动现象工作的。在工程实际上航空发动机的高速空心轴,套筒锥齿轮由于旋转产生对振动响应有产生大振幅振动,此外振型进动使旋转薄壁圆柱壳也