开口圆柱壳的振动响应分析
2021-01-21张峪维束永平
东华大学学报(自然科学版) 2020年6期
关键词:振动
张峪维,束永平
(东华大学 机械工程学院, 上海 201620)
板壳式薄壁构件是许多工程结构如压力容器、管道、潜艇船体、飞机的机翼和机身、火箭、导弹以及机器的外壳等最常用的结构元素。壳体的受力主要取决于它的曲率,在保持壳体的厚度和材料不变的条件下改变壳体的曲率,可获得不同的壳体承载能力。因此,曲率、厚度和边界条件等参数是影响甚至决定壳体性能的重要因素。壳体结构的行为特殊性、分析难度以及应用广泛性,引起学者对壳体分析的广泛兴趣。Love[1]通过总结并拓展Rayleigh的工作,构建了Love壳体振动的基本理论。Warburton[2-3]研究了圆柱壳的受迫振动问题,为受径向周期力的壳体求得了强迫振动的模态广义坐标。Leissa等[4]基于Novozhilov理论,讨论了圆柱壳受到正弦波激励的稳态响应问题。但是由于模态耦合的问题,共振响应的峰值和阻尼并不是完全成反比,而是存在微小偏差。Kraus等[5]对均匀薄圆柱壳在谐波径向力作用下的响应进行研究。Liao等[6]得出了圆柱壳对谐波径向力响应的数值结果,预测了圆柱壳在共振时的无限响应。Lu[7]研究了无限长圆柱壳在径向力和黏滞阻尼理论下的响应。
在各种壳体结构中,封闭圆柱薄壳结构被研究得最多。由于圆柱壳的运动方程以及边界条件比梁和薄板复杂得多,因此要得到圆柱壳的解析解是非常困难的,其主要难点在于如何简化和求解这些方程[8]。对于开口圆柱壳的研究主要集中在自由振动(模态和振型)[9]方面,目前文献中尚未见到关于具有阻尼的开口圆柱壳的振动响应分析。……
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