[發(fā)明專利]一種加筋結(jié)構(gòu)體固有頻率計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211414933.6
• 申請(qǐng)日: 2022-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN115618163B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志剛;韓洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海索辰信息科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/10
• 分類號(hào): G06F17/10
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

本發(fā)明涉及一種加筋結(jié)構(gòu)體固有頻率計(jì)算方法，包括：步驟（1）：計(jì)算加筋結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變能，所述加筋結(jié)構(gòu)體為加筋板或加筋圓柱殼；步驟（2）：計(jì)算加筋結(jié)構(gòu)體的慣性功；步驟（3）：根據(jù)所述加筋結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變能和慣性功，基于最小勢(shì)能理論得到加筋結(jié)構(gòu)體的平衡方程和平衡條件；步驟（4）：基于所述加筋結(jié)構(gòu)體的平衡方程和平衡條件，計(jì)算加筋結(jié)構(gòu)體的固有頻率。本發(fā)明能較為準(zhǔn)確的模擬加強(qiáng)筋的固有頻率特性，方便預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的固有頻率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及加筋結(jié)構(gòu)體固有頻率計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種加筋結(jié)構(gòu)體固有頻率計(jì)算方法。

背景技術(shù)

對(duì)于加筋板或圓柱殼固有頻率的計(jì)算方法，大體上主要分為解析法、數(shù)值法和實(shí)驗(yàn)法。

解析法針對(duì)的對(duì)象主要是兩類，一類是無限大結(jié)構(gòu)，一類是有限大結(jié)構(gòu)。對(duì)于無限大結(jié)構(gòu)主要的思路是通過傅里葉變化，將空間域轉(zhuǎn)換到波數(shù)域，然后考慮周期函數(shù)的性質(zhì)，運(yùn)用無窮級(jí)數(shù)展開等方法處理振動(dòng)控制方程進(jìn)行求解，主要有波數(shù)法、無窮級(jí)數(shù)法；對(duì)于有限大結(jié)構(gòu)主要研究方法有能量法、拉格朗日法、海姆霍子法等。

相比于解析法，數(shù)值法由于限制條件較少而更廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)際，目前用來解決結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲的數(shù)值方法非常多，主要有從離散單元的角度有限元法（FEM）、邊界元法（BEM）和無限元法（IFEM），從能量的角度有統(tǒng)計(jì)能量法（SEA），混合方法的能量有限元（EFEA）和能量邊界元法（EBEM），以及動(dòng)態(tài)剛度陣法（DSMM）、模態(tài)分析法等。

振動(dòng)試驗(yàn)是檢驗(yàn)理論或仿真計(jì)算可靠性的有效方法，結(jié)構(gòu)振動(dòng)試驗(yàn)主要分為兩種，一種是設(shè)備在工作環(huán)境下，測(cè)量設(shè)備和結(jié)構(gòu)所存在的振動(dòng)，對(duì)結(jié)構(gòu)在工作環(huán)境下的振動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行考核；另一種是對(duì)設(shè)備或結(jié)構(gòu)預(yù)施加某種激勵(lì)，使其產(chǎn)生的相應(yīng)振動(dòng)響應(yīng)，以研究設(shè)備或結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，進(jìn)行振動(dòng)機(jī)理研究。在瞬時(shí)脈沖激勵(lì)下，用加速度傳感器測(cè)量結(jié)構(gòu)表面的加速度值并作快速傅里葉分析，對(duì)頻譜圖中各加速度峰值進(jìn)行拾取處理和參數(shù)識(shí)別，就可以得到結(jié)構(gòu)在低頻段內(nèi)的固有頻率、振型，以及頻響曲線（傳遞函數(shù)）。

目前解析法的公式較為復(fù)雜，求解起來輸入?yún)?shù)較多，限制條件較多。數(shù)值法由于限制條件較少而更廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)際，計(jì)算頻率也涵蓋低中高頻以滿足不同的工程需求。而振動(dòng)試驗(yàn)是檢驗(yàn)理論或仿真計(jì)算可靠性的主要方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種加筋結(jié)構(gòu)體固有頻率計(jì)算方法，能較為準(zhǔn)確的模擬加強(qiáng)筋的固有頻率特性，方便預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的固有頻率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種加筋結(jié)構(gòu)體固有頻率計(jì)算方法，包括：

步驟（1）：計(jì)算加筋結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變能，所述加筋結(jié)構(gòu)體為加筋板或加筋圓柱殼；

步驟（2）：計(jì)算加筋結(jié)構(gòu)體的慣性功；

步驟（3）：根據(jù)所述加筋結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變能和慣性功，基于最小勢(shì)能理論得到加筋結(jié)構(gòu)體的平衡方程和平衡條件；

步驟（4）：基于所述加筋結(jié)構(gòu)體的平衡方程和平衡條件，計(jì)算加筋結(jié)構(gòu)體的固有頻率。

所述步驟（1）包括：

步驟（11）：計(jì)算無加強(qiáng)筋的各向同性結(jié)構(gòu)體應(yīng)變能；

步驟（12）：基于所述無加強(qiáng)筋的各向同性結(jié)構(gòu)體應(yīng)變能，分別計(jì)算N個(gè)平行軸加強(qiáng)筋的總應(yīng)變能、N個(gè)平行軸加強(qiáng)筋的總應(yīng)變能；

步驟（13）：將所述無加強(qiáng)筋的各向同性平板應(yīng)變能、N個(gè)平行軸加強(qiáng)筋的總應(yīng)變能、N個(gè)平行軸加強(qiáng)筋的總應(yīng)變能相加得到加筋結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變能。

所述步驟（11）中的無加強(qiáng)筋的各向同性結(jié)構(gòu)體應(yīng)變能公式為：，其中，表示楊氏模量，表示泊松比，表示結(jié)構(gòu)體的長度，表示，?表示方向位移，表示，表示方向位移，表示方向位移，表示結(jié)構(gòu)體的彎曲剛度且，表示加筋結(jié)構(gòu)體的厚度，表示，表示，表示；