[發(fā)明專利]一種被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的振動分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410653164.4
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104537205A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳國永;楊傳猛;劉志剛;張春雨;王雪仁;繆旭弘
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的振動分析方法，其特征是：

(1)提取被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)邊界條件信息，邊界條件信息轉(zhuǎn)化為假設(shè)的邊界彈簧剛度值信息；

即：邊界條件信息由假設(shè)的兩種彈簧表示，分別為用以模擬被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)邊界的軸向、周向以及徑向的力的線彈簧(ku,kv,kw)以及用以模擬邊界關(guān)于軸向的彎矩的扭轉(zhuǎn)彈簧(Kx)，這兩種彈簧一致均勻地分布于被動約束阻尼結(jié)構(gòu)的邊界用來替代任意的邊界條件，邊界彈簧的剛度值表示為k_u＝10^α,k_v＝10^β,k_w＝10^γ,K_w＝10^λ，根據(jù)獲取的實際邊界信息設(shè)定這四個彈簧的剛度值即可獲得相應(yīng)的邊界條件，并有如下對應(yīng)關(guān)系：

(2)在被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)上設(shè)立正交曲線坐標(biāo)系(α,β,z)，其中α和β分別沿著兩條正交曲線變化，z沿著厚度方向變化,R_α和R_β為α和β方向上的曲率半徑,A和B為曲線坐標(biāo)系中的拉梅系數(shù)；

(3)被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由軟結(jié)構(gòu)和硬結(jié)構(gòu)兩部分構(gòu)成，軟結(jié)構(gòu)即為中間阻尼層而硬結(jié)構(gòu)為內(nèi)外的基層和約束層，利用層間的連續(xù)性條件將這兩部分以位移形式連接；

(4)設(shè)置被動約束阻尼結(jié)構(gòu)基層和約束層的軸向位移、周向位移、有關(guān)軸向和周向的轉(zhuǎn)角位移以及整體橫向位移共計九個位移：基層的位移為約束層的位移為整體橫向位移為w；

(5)根據(jù)一階剪切變形理論分別確定軟結(jié)構(gòu)和硬結(jié)構(gòu)中各層中面應(yīng)變和曲率與位移的關(guān)系；

(6)確定被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的總能量：被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的能量總共包括三部分：旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的動能、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的勢能以及邊界條件所儲存的勢能U_spr，對于被動約束阻尼旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，其拉格朗日能量函數(shù)L建立為：其中U_i是各層的勢能，T_i是各層的動能；

(7)根據(jù)瑞利-里茲原理建立求解器進行求解，輸出結(jié)構(gòu)的固有頻率和損耗因子：

將九個位移函數(shù)帶入到拉格朗日能量函數(shù)后對其應(yīng)用瑞利-里茲方法即得到線性方程組，進一步寫成矩陣表達式：(K^*-ω²M)E＝0，此即為結(jié)構(gòu)的特征方程，求解此特征方程得到結(jié)構(gòu)各階固有頻率損耗因子及其模態(tài)，K^*代表結(jié)構(gòu)的復(fù)剛度矩陣，M代表結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣，ω為結(jié)構(gòu)的圓頻率，E代表未知系數(shù)組成的列向量。