环向加肋旋转壳振动特性分析

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旋转壳在现代工程中有相当广泛的应用,尤其在航空工程、压力容器、海洋工程等领域中应用更为广泛。实际工程中,这些结构往往承受动载荷作用,因此在工程设计与研究中需要考虑它们的动力学特性。通过加肋可以使这类壳体结构的强度和刚度有大幅提高,而肋骨的存在对壳体在外激励力作用下的共振响应也有着明显影响。因此,对加肋旋转壳的振动特性的研究具有十分重要的意义。本文针对环向加肋旋转壳现有数值分析方法的不足,建立了一种分析此类结构振动特性的半解析法,对环向加肋旋转壳的振动问题进行了深入的研究。本文的主要工作如下:(1)文章首先介绍了薄壳振动的基本理论知识,基于板壳理论给出了薄壳的几何方程、物理方程、内力表达式和动力平衡方程,并基于齐次扩容精细积分法,为分析旋转壳的振动特性提供了理论基础和数值计算手段。(2)基于线弹性薄壳理论,建立了在谐激励作用下旋转壳的一阶常微分动力学矩阵方程。利用边界条件,导出旋转壳自由振动的特征方程,分析了旋转壳的固有频率。然后基于齐次扩容精细积分法,采用了一种具有较高精度和高数值稳定的方法——精细元法,分析了旋转壳的动力学响应。(3)通过考虑环肋与壳体在联接处的相互作用力以及位移协调关系,结合环肋对旋转壳的状态向量变换矩阵,利用精细元法建立环肋加强旋转壳的整体控制方程,为加肋旋转壳的振动分析提出了一种全新的半解析半数值方法。文中用精细元法分析了肋骨参数变化对旋转壳固有频率和动力学响应的影响。
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