李文达 杜敬涛 杨铁军 刘志刚

摘要： 建立了弹性约束边界下旋转薄壁圆柱壳结构自由振动行波特性分析模型，通过在边界引入四种约束弹簧，任意边界条件可以通过设置刚度系数而统一得到。基于Sanders薄壳理论对旋转薄壁圆柱壳自由振动的振动能量表达式进行了推导，三个方向的振动位移场通过一种改进傅立叶级数进行展开，带入能量表达式并利用RayleighRitz法进行变换推导，得到旋转薄壁圆柱壳自由振动的系统特征方程。利用MATLAB编程计算，得到行波振动固有频率，通过与现有文献中其他方法比较，验证了本文方法的正确性，随后采用不同几何参数、不同边界条件、不同约束弹簧刚度的算例对振动特性的影响进行分析， 揭示了转速、长径比、厚径比等几何条件以及边界约束弹簧刚度对旋转薄壁圆柱壳自由振动行波特性的影响规律。关键词： 旋转薄壁圆柱壳； 自由振动； 行波特性； 边界约束； 固有频率

中图分类号： O327 文献标志码： A文章编号： 1004-4523（2016）03-0452-13

DOI：10.16385/j.cnki.issn.10044523.2016.03.011

引言

圆柱壳作为一种基本的结构单元，广泛应用于各个工程领域，如航空航天、动力工程及船舶与海洋工程等，圆柱壳的振动特性及动力学响应受到国内外学者的广泛关注，然而，现有的研究主要针对非旋转情况，对于旋转圆柱壳结构的研究尚不充分。

关于旋转圆柱壳振动特性的研究最早可追溯到1890年，Bryan[1]首次对旋转圆柱壳的固有特性进行了研究，并提出行波振动现象。这一发现引起了研究者的极大兴趣，在此基础上，后续学者通过研究了解到圆柱壳体变形速度方向与壳体转动角速度方向会导致科氏力（Coriolis Force）。……