文档介绍：东北大学
硕士学位论文
薄壁圆柱壳非线性行波振动研究
姓名:李永刚
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
摘要薄壁圆柱壳非线性行波振动研究几何形状、高比强度、高比模量和便于加工生产等特性而被广泛应用,特别是在航天、航空、潜艇等国防和军事工程领域中。工程中的薄壁圆柱壳很多是在旋转条件下工作的,如高速离心机的转轴与外壳、航空发动机的高速转轴、卫星外壳等。本文基于以上工程实际,采用简化的理论模型,即:一端固定、一端自由的悬臂圆柱本文在疭简化壳理论的基础上,建立了旋转薄壁圆柱壳波动振动微分方程,其中考虑了阻尼的影响。首先不考虑几何非线性,即在线性情况下研究了圆柱壳的波动振动问题,采用复分析方法得到了前、后行波模态分量的时间响应表达式,画出了幅频特性曲线和共振时的时间响应曲线,通过分析得知,复分析方法可以很利用数值方法对模态坐标方程进行了单模态分析和模态简缩。在单模态分析中,研究了激振力对幅频特性曲线的影响、幅频特性曲线中的多值性问题等。在模态简缩入微小扰动量,经过一系列复杂的推导和简化后,利用狧判据进行了关键词:旋转薄壁圆柱壳;行波振动;复分析;几何非线性;多模态;谐波平衡法东北大学硕士学位论文壳体结构在工程实际中有着广阔的应用背景,其中薄壁圆柱壳又因为其良好的壳随其支撑以一定角速度旋转,同时在自由端又受到来自外部ふ衿的激励。好的求解圆柱壳线性情况下的波动振动问题,这时薄壁圆柱壳的共振频率有两个。然后考虑到几何大变形的影响,建立了考虑几何非线性的薄壁圆柱壳波动振动微分方程,参考瓵的研究思路,采用方法对波动方程进行离散化,过程中,分别求解了包含周向低阶相邻模态.、包含周向高阶相邻模态同时包含模态,和,、包含周向二倍数模态,岫猿颇L珹琽包含轴向二阶模态智榭鱿碌哪L匠蹋臃堤匦郧呓嵌妊芯苛似渌态对主模态的影响,得到轴向模态对主模态影响较大的结论。在模态简缩结论的基础上,分别选取一个和两个轴向模态,利用谐波平衡法进行了解析近似求解,其中略去了由几何非线性造成的三次谐波项,同时又考虑到数值计算的结论,把前行波共振时的后行波分量线性化,这样使问题得到简化,最终求得了相应主共振分量的频率响应方程。在谐波平衡解的表达式中引稳定性分析,画出了前、后行波主共振解的稳定区间。在双模态分析中,还研究了阻尼因素对系统非线性的影响。狧判据、..
.甌甌,;东北大学硕士学位论文,瑂,.,.,:,,;,,;,甀,琭甋,.,,.,,,..猺
.Ⅳ.东北大学硕士学位论文籧;籬瓼:粀;;狧
靴敝储戤嘻沏独创性声明学位论文版权使用授权书瓤砷护?螅鵯本人声明,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。与我鞯耐径员狙芯克龅娜魏喂毕拙言诼畚闹凶髁嗣魅返乃得并表示谢意。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或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。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:导师签名:签字日期:目,
第滦髀薄壁圆柱壳研究的意义壳体结构是一种在强度和刚度方面具有很大优越性的结构,在工程实际中有着广泛的应用,如石油管道、海底管道、农业机械、蒸汽锅炉、化学及核工程中的反应容器和反应塔、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仪表盘、弹性元件缗蛘凸、潜艇外壳【取F渲斜”谠仓怯忠蛭其良好的几何形状、高比强度、高比模量和便于加工生产等特性而被广泛应用,特别是在航天、航空、潜艇等国防和军事工程领域。薄壁圆柱壳结构的振动不仅影响其宫作性能,而且更直接的影响其强度和使用寿命。例如潜艇在服役期间会受到各种动载荷的作用,比如螺旋桨产生的脉动推力和扭矩、艇上布置的各种动力机械工作时产生的不平衡力和力矩等等,耐压船体在不同的载荷作用下会产生不同的动力响应,在受到简谐激励时会产生稳态的强迫振动,诱发结构噪声,从而影响潜艇上的工作环境及各种仪器设备的正常工作,破坏潜艇的隐蔽性【俊旋转壳在工程中的应用也很广泛,如高速离心机的转轴与外壳、航空发动机的高速转轴、卫星外壳等。圆柱壳在绕其中心轴旋转过程中,同时受到外部激励的情幅振动,这会使其更容易发生破坏。因此,对设计稳定可靠的柱壳构件是至关重要随着科学技术的不断发展,圆柱壳体的结构要求越来越薄,而强度的要求却越良的力学性能,在航空、航天、船舶、运输等众多领域得到日益广泛的应用,因此复合材料圆柱壳体的研究有着巨大的现实意义,成为国内外众多