[發明專利]一種復雜結構耦合損耗因子的預示方法

有效

• 申請號: 201710499497.X
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107368634B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 費慶國;王攀;陳強;張鵬;李彥斌;吳邵慶
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 徐瑩

1.一種復雜結構耦合損耗因子的預示方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)利用虛構的邊界將系統切割成連續耦合的兩個子系統，并對子系統在耦合邊上的邊界條件進行近似；

(2)分別建立耦合子系統的有限元模型，施加邊界條件，并對結構有限元模型進行模態分析，提取模態數據；

(3)利用兩個子系統耦合邊的應力模態振型和位移模態振型計算模態相互作用的功；

(4)利用雙模態方程法預示結構的耦合損耗因子；

具體的，步驟(3)模態相互作用的功通過以下計算得到：

Wpq12=∫Scouplingwi2qσij1pnj1dS]]>

其中，剛度較大的子系統為子系統1，剛度較小的子系統為子系統2，為子系統1的p階應力模態與子系統2的q階位移模態之間的模態相互作用功；為子系統1的p階應力模態振型；為子系統2的q階位移模態振型；子系統1在耦合邊界的單位法向量；S_coupling為耦合子系統的耦合邊界；dS表示耦合邊界S上的微元；

步驟(4)所述耦合損耗因子的預示包括以下步驟：

兩階模態之間模態耦合損耗因子通過子系統解耦后的模態來獲得，表達式為：

βpq12=(Wpq12)2(ωp1)2Mp1Mq2×([Δp1(ωq2)2+Δp2(ωp1)2](((ωp1)2-(ωq2)2)2+(Δp1+Δq2)(Δp1(ωq2)2+Δq2(ωp1)2)))---(1)]]>

其中，為子系統1p階模態與子系統2q階模態之間的模態耦合損耗因子；分別為子系統1p階模態的模態質量、固有角頻率和模態阻尼帶寬；分別為子系統2q階模態的模態質量、固有角頻率和模態阻尼帶寬；

兩個子系統之間的模態功率流為所有單個模態之間功率流的總和，即：

Π1-2=Σp=1N1Σq=1N2Πpq12=Σp=1N1Σq=1N2βpq12(Ep1-Eq2)---(2)]]>

其中，為子系統1p階模態和子系統2q階模態之間的模態功率流；為子系統1p階模態與子系統2q階模態之間的模態耦合損耗因子；分別為子系統1p階模態的模態能量和子系統2q階模態的模態能量；N₁和N₂為分析頻率帶寬內的共振模態階數；

根據模態能量均一化分假設，在高頻區域，假設在給定的子系統中，給定頻帶內所有共振模態之間的能量等分：

Ep1=E1N1∀p∈[1,...N1];Eq2=E2N2∀q∈[1,...N2]---(3)]]>

其中，E₁和E₂為子系統1和2的平均總能量；

將式(2)(3)聯立，得：

Π1-2=ωcη12(E1-N1N2E2)]]>

其中，ω_c為1/3倍頻程中心頻率，η₁₂為子系統1對子系統2的耦合損耗因子，表達式為：

η12=Σp=1N1Σq=1N2βpq12N1ωc.]]>