[發(fā)明專利]確定超彈性薄壁圓柱殼的內(nèi)共振特性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910645922.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN110362928B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁學(xué)剛;許杰;張靜;張文正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連民族大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/23;G01H17/00
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

確定超彈性薄壁圓柱殼的內(nèi)共振特性的方法，屬于材料領(lǐng)域。為了解決外激勵(lì)下殼體的內(nèi)共振行為，考慮幾何和材料非線性以確定其運(yùn)動(dòng)行為的問題。建立描述薄壁圓柱殼運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型：確定滿足邊界條件的中表面位移函數(shù)，推導(dǎo)出描述徑向簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下薄壁圓柱殼運(yùn)動(dòng)的耦合非線性微分方程組；根據(jù)不同模態(tài)響應(yīng)的固有頻率，確定殼體產(chǎn)生2:1內(nèi)共振的存在條件并得到幅頻響應(yīng)關(guān)系，分析穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性；驗(yàn)證穩(wěn)態(tài)響應(yīng)中存在雙跳現(xiàn)象，確定外部激勵(lì)幅值、阻尼系數(shù)和結(jié)構(gòu)對(duì)其影響，能夠?qū)τ诔瑥椥员”趫A柱殼進(jìn)行其內(nèi)共振特性的數(shù)值分析，得到準(zhǔn)確的模型，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)行為分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種確定超彈性薄壁圓柱殼的內(nèi)共振特性的方法。

背景技術(shù)

所指的超彈性材料，在許多經(jīng)典的教材中都有定義，如文獻(xiàn)^[1]，即：“如果存在一個(gè)與對(duì)稱應(yīng)變度量有關(guān)的應(yīng)變能密度函數(shù)，使得應(yīng)力度量等于應(yīng)變能密度對(duì)對(duì)稱應(yīng)變度量的微分，這樣的材料是超彈性的”。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，由超彈性材料(如橡膠、類橡膠材料)組成的殼體結(jié)構(gòu)在機(jī)械制造以及航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，對(duì)殼體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)行為的研究有非常重要的意義。

對(duì)殼體的非線性振動(dòng)問題已經(jīng)有了廣泛的研究。許多研究大都基于Donnell非線性淺殼理論進(jìn)行的。如Sofiyev^[2]研究了基于剪切變形的正交功能梯度圓柱殼的非線性自由振動(dòng)問題，并討論了剪切應(yīng)力、材料梯度以及圓柱殼特性對(duì)非線性頻率的影響。Bich等^[3]基于改進(jìn)的Donnell非線性淺殼理，伽遼金法以及四階Runge-Kutta法，研究了功能梯度材料組成圓柱殼的非線性振動(dòng)問題，并分析了材料特性、預(yù)加軸向壓縮載荷和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)殼的動(dòng)力學(xué)行為的影響。Zhang等^[4]提出了一種用于帶有彈性約束的硬涂層圓柱殼的非線性振動(dòng)分析的統(tǒng)一的有限元迭代法。Hamzah等^[5]利用有限元法分析了不同環(huán)境溫度下圓柱殼的動(dòng)力學(xué)特性。Hasrati等^[6]提出了一種有效的數(shù)值解法用于描述圓柱殼的自由和受迫振動(dòng)。Ma等^[7]基于改進(jìn)的Fourier-Ritz法，分析了在任意邊界條件下耦合圓錐-圓柱殼的自由和受迫振動(dòng)問題。Guo等^[8]研究了增強(qiáng)纖維復(fù)合材料組成的層合殼的非線性振動(dòng)，討論了橫向激勵(lì)和壓電性能對(duì)層合殼動(dòng)力穩(wěn)定性的影響。近些年，由新型復(fù)合材料組成的殼體振動(dòng)問題也有了廣泛的研究。Shen^[9]在熱環(huán)境下研究了納米增強(qiáng)復(fù)合材料圓柱殼的非線性振動(dòng)問題。Wang等^[10]發(fā)現(xiàn)石墨烯增強(qiáng)的泡沫金屬圓柱殼具有硬彈簧振動(dòng)特性，殼體的非線性與線性頻率比與孔隙率分布和石墨烯的形態(tài)有關(guān)。