[發明專利]一種利用改進耦合能預測封閉箱體結構振動特性方法有效
| 申請號： | 202011470175.0 | 申請日： | 2020-12-14 |
| 公開（公告）號： | CN113158400B | 公開（公告）日： | 2023-03-24 |
| 發明（設計）人： | 石雙霞;劉孔超;王雨軒;肖斌;王靖宇 | 申請（專利權）人： | 東北電力大學 |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20;G06F17/14;G06F17/11;G06F30/23 |
| 代理公司： | 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531 | 代理人： | 孫清曉 |
| 地址： | 132012 *** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 利用 改進 耦合 預測 封閉 箱體 結構 振動 特性 方法 | ||
1.一種利用改進耦合能預測封閉箱體結構振動特性方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟1：由六個各向同性的彈性板構成封閉箱體結構；
步驟2：引用二維改進傅里葉級數方法給出彎曲振動位移與面內振動位移的表達形式；
步驟3：建立封閉箱體結構的能量函數；封閉箱體結構的能量由箱體結構系統總動能、總勢能所組成，其中箱體結構總勢能包含6個板結構的彎曲振動勢能、面內振動勢能及12處結構之間的耦合能，所述耦合能由建立不同坐標系下的耦合能公式得出；
步驟4：將結構彎曲振動位移及面內振動位移代入所構建的能量函數中，并采用瑞利里茲法對封閉箱體結構能量函數中未知傅里葉系數取極值獲得封閉箱體結構控制方程；
步驟5：求解控制方程的特征值及特征向量獲得封閉箱體結構的固有頻率及振型；
步驟2的具體過程為：彈性約束邊界條件下矩形板結構的面內振動位移和橫向彎曲振動位移采用二維改進傅立葉級數方法進行求解；所采用的二維改進傅里葉級數表達式由標準二維傅里葉余弦級數和補充函數所構成，其中，補充函數由輔助函數與單傅立葉余弦級數的乘積而得；
箱體結構總勢能包含6個板結構的彎曲振動勢能、面內振動勢能及12處結構之間的耦合能，箱體結構總動能應包含6個板結構彎曲振動動能及面內振動動能；
采用能量原理構建箱體結構的能量函數：
L＝V-T (5)
V代表封閉箱體結構總勢能，T代表封閉箱體結構總動能；
總勢能：
總動能：
公式(6)-(7)中：i代表箱體結構中6個板的序號，j代表箱體結構中12處耦合能的序號，Vibending代表第i個板的彎曲振動勢能，Viin-panel代表第i個板的面內振動勢能，Vjcoupling代表第j處結構之間的耦合能，Tibending代表第i個板的彎曲振動動能，Tiin-panel代表第i個板的面內振動動能；
其中：i-箱體結構中6個板的序號，j-箱體結構中12處耦合能的序號；
根據所建立的坐標系給出12處耦合能表達形式，所給出的耦合結構的耦合能公式如下：
公式(14)-(25)中：Lx、Ly和Lz分別代表封閉箱體結構的幾何尺寸；Lx、Ly和Lz分別代表本封閉箱體結構的幾何尺寸；xi、yi及zi代表封閉箱體結構中第i(i＝1,2,3,4,5,6)個板結構的位置坐標；θ代表封閉箱體結構內12組耦合板結構之間的夾角，為90度；wi為第i(i＝1,2,3,4,5,6)個板結構沿z軸方向的彎曲振動位移；ui和vi分別為第i(i＝1,2,3,4,5,6)個板結構沿x軸和y軸方向的面內振動位移；Kc代表橫向彎矩彈簧，kc1代表面外剪切彈簧，kc2代表面內縱向作用彈簧，kc3代表面內剪切彈簧；V1coupling15代表1板與5板的耦合能，V2coupling25代表2板與5板的耦合能，V3coupling35代表中3板與5板的耦合能，V4coupling45代表4板與5板的耦合能，V5coupling16代表中1板與6板的耦合能，V6coupling26代表中2板與6板的耦合能，V7coupling36代表3板與6板的耦合能，V8coupling46代表4板與6板的耦合能，V9coupling12代表1板與2板的耦合能，V10coupling23代表2板與3板的耦合能，V11coupling34代表3板與4板的耦合能，V12coupling41代表中4板與1板的耦合能。
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