刚性角隅内圆柱壳结构声辐射特性研究

本文对流场中处于刚性角隅内圆柱壳结构振动-声辐射问题进行研究.基于双反射方法,推导了位于两个垂直刚性壁面角隅区内圆柱壳结构的振动-声辐射方程.以此为基础,开展受线环向激励力作用的圆柱壳结构的振动-声辐射特性的数值计算.研究了刚性角隅内圆柱壳结构布置位置及计算频率对声辐射功率、声指向性的影响.计算结果可为分析含复杂声学边界的结构声振问题提供技术支持.     

圆柱壳波动振动响应分析

采用Flugge的壳体理论,计算出有阻尼圆柱壳的固有频率并且推导出波动振动响应的模态解,得到了波动共振转速的计算公式。为了提高计算精度,采用高斯迭代法解计算固有频率的超越函数方程;计算了悬臂圆柱壳的固有频率及共波动响应,绘制了振型图,并与NASA试验值作了对比。     

厚圆柱壳的非轴对称振动分析

本文对厚圆柱壳的非轴对称振动进行了分析，其中除包含通常的薄膜和弯曲效应外，还反映了转动惯性，横向剪切变形和横向挤压的影响，数值结果表明：对于厚圆柱壳来说存在着频率密集区，频率位置发生移动，横向挤压的影响必须要考虑。     

内部声激励下加筋圆柱壳的声辐射特性分析

从Flügge薄壳理论和Helmholtz波动方程出发,根据模态叠加原理推导了有限长加筋圆柱壳受机械力和内部声源简谐激励下的"内部声腔一加筋柱壳一外部声场"耦合方程.比较了点力和点声源作用时圆柱壳的声辐射特性以及传递损失.结果表明:在讨论的频率范围内,点声源对内场均方声压起主要作用;点声源作用下外场辐射声压分布0较均匀,其传递损失较点力作用下的大,但壳体的外场声辐射效率较点声源作用下的高.分析结果对圆柱壳体结构的声学设计具有一定的参考价值.     

圆柱壳自由振动特性分析方法研究

对传统解析法进行了改进,直接将复特征根代入边界条件构造了特征方阵;并基于圆柱壳Flügge 模型推导了位移形式的传递函数矩阵.在此基础上对比了改进的解析法、传递函数法、有限元法和实验方法获得的两端自由边界条件下圆柱壳的固有频率和模态.研究结果表明:改进的解析方法其特征方阵表达式简单且易于实现;同时通过与有限元和实验方法的对比,验证了改进解析法和位移形式传递函数矩阵的正确性;传递函数法相对于传统解析法对舍入误差敏感,可以通过增加字长的方式进行改善.     

舱壁和环肋加强的无限长圆柱壳声弹耦合模型及其声特性

基于最一般情况,借助线弹性薄壳理论,建立了加肋圆柱壳声辐射计算模型,分析模型考虑了环肋和舱壁对圆柱壳的径向、切向、纵向作用力以及纵向弯矩.导出了分析模型的声弹耦合控制方程,利用傅氏变换和模态展开给出了辐射声压的计算方法.通过大量数值计算,研究了舱壁、环肋刚度与间距以及结构阻尼等因素对辐射声压的影响.分析模型与工程实际比较接近,有较广的应用范围.     

圆柱壳非线性振动的多重模式分析

分析了各向同性圆柱壳的非线性自由振动，文中采用经典的非线性弹性力学方法推导了圆柱壳的大振幅运动方程，这些方程静态形式与冯．卡门的板理论方程其有同样的精度。文中采用双重富氏级主伽辽金方法近似地求解运行方程，利用谐波地和牛顿－莱福逊法妥高度耦合的非线性微分方程组，分析了模式的耦合对非线性频率的影响。     

求解水下纵向加肋无限长非圆柱壳声辐射问题的一种新的半解析方法

基于齐次扩容精细积分法和复数矢径虚拟边界谱方法,利用Fourier积分变换和稳相法,提出了一种具有较高效率和精度的新的求解水下纵向加肋无限长非圆柱壳声辐射问题的半解析方法.考虑了非圆柱壳和肋骨之间同时存在多种相互作用力和力偶矩,较已住很多学者仅计及法向相互作用力更加符合实际.不仅比较了该文方法和精确计算纵向加肋圆柱壳在集中点力激励下的声辐射计算结果,同时还研究了肋骨数量、大小以及椭圆柱壳横截面椭圆度对声辐射特性的影响.数值计算结果表明该文方法较已有的混合FE-BE法更为有效.     

考虑声辐射特性的结构优化设计

传统的结构动力优化设计没有考虑声辐射特性,而随着人们对环境舒适度要求的提高,降低声辐射水平成为人们越来越关心的问题。本文首先给出了用有限元方法计算结构动力响应,边界元法计算结构声辐射特性的方程,在此基础上重点建立了结构声辐射优化设计模型,同时用序列二次规划算法进行了优化求解。在JIFEX软件中实现了上述理论和算法,并通过优化设计的数值算例,进一步说明了本文的研究方法能够有效的降低结构声辐射水平。     

水下环向双周期加肋圆柱壳体的自由振动

以浸没于水中的弹性环向双周期加肋薄圆柱壳为研究对象，考虑介质与结构振动的耦合效应，研究流固耦合系统的自由振动。基于Kennard薄壳理论、Helmholtz方程以及壳壁外表面的运动协调条件，并借助Dirac-δ函数引进肋骨对壳体的作用，从而建立耦合系统的运动方程。通过富氏积分变换、引进算子，并利用算子的周期性，得到系统的频率方程。采用沿实波数轴搜索求根的方法，重点计算了水下无限长环向双周期加肋柱壳的自由传播波频率系数，并进一步研究了流场和肋参数对壳体固有频率的影响。     

Sound radiation of a functionally graded material cylindrical shell in water by mobility method

Based on the fundamental dynamic equations of functionally graded material (FGM) cylindrical shell, this paper investigates the sound radiation of vibrational FGM shell in water by mobility method. This model takes into account the exterior fluid loading due to the sound press radiated by the FGM shell. The FGM cylindrical shell was excited by a harmonic line radial force uniformly distributing along the generator. The FGM shell equations of motion, the Helmholtz equation in the exterior fluid medium and the continuity equation at fluid-shell interface are used in this vibroacoustic problem. The expressions of sound radiation efficiency and sound field of the FGM shell have been derived by mobility method. Radiation efficiency, modal mobility and the directivity pattern of the sound field are solved numerically. In particular, radiation efficiency and directivity pattern with various power law index are analyzed.     

壳体结构优化及其DDDU(W)新版本

本文建立了壳体结构优化的序列二次规划模型,对八节点等参壳单元做了优化处理,扩充了通用结构优化程序DDDU(W)的功能。文末算例表明了算法的合理性与有效性。     

小波分析在圆柱壳结构损伤检测中的应用研究

为了检测出圆柱壳中的裂纹引起的损伤,利用sym4小波,对含裂纹圆柱壳的应变能曲线进行连续小波变换和多分辨分析,从小波系数出现局部模极大值来识别损伤的存在以及裂缝位置。通过分析和计算获得满意结果,表明此方法在圆柱壳结构损伤诊断中具有较高的应用价值。     

任意边界条件下环肋圆柱壳振动特性的建模与求解

边界条件对环肋圆柱壳的振动特性有重要影响.基于能量法,把环肋看作离散模型,构建了任意边界条件下加环肋圆柱壳的动力学模型.采用一种改进的傅里叶级数作为位移容许函数,通过瑞利里兹程序求解结构的拉格朗日方程,得到环肋圆柱壳的振动模态和频响特性.通过与实验和有限元(FEM)方法的计算结果进行对比,验证了论文方法的准确性,在此基础上分析了环肋偏心方式、截面尺寸、位置分布和边界弹簧刚度等参数对环肋圆柱壳振动特性的影响.     

可渗透圆柱壳流固耦合问题的流场与内力分析

在弹性薄壳的非线性理论和流体力学基本方程的基础上,研究了可渗透圆柱壳的流固耦合问题.假定壳体具有均布孔隙且孔的面积很小,不考虑其阻力,忽略对弯曲刚度和壳体腔内流体微小运动影响,应用相容欧拉--拉格朗日法建立了带孔的圆柱壳在流体中相互作用的基本方程.通过具体算例求解,给出了流场速度与压力的变化、圆柱壳的变形及内力分布,并对相关参数进行了讨论.     

一种特殊梯度分布的功能梯度圆柱壳的二维分析

功能梯度材料是一种新型材料,其结构分析已成为当今力学研究的热点。本文对一种特殊梯度分布的功能梯度材料圆柱壳进行了二维精确分析。从弹性力学平面应变问题的基本方程出发,引入应力函数,导出功能梯度材料圆柱壳受静载作用下的控制微分方程。假设材料的杨氏模量沿半径方向呈幂函数分布,泊松比为常数,利用分离变量法,导出了简支边界情况下功能梯度圆柱壳的精确解。通过算例分析了不同梯度变化时,功能梯度圆柱壳内的应力和位移变化规律。计算结果表明不同梯度分布的圆柱壳结构中的应力、位移沿厚度方向的变化规律是不同的,有时甚至差别很大。因此对于材料性质梯度变化的功能梯度材料圆柱壳,必须针对其自身特点,建立相应的理论分析模型。     

Natural Vibrations of a Cylindrical Shell with Circular Ribs Attached by Means of Discrete Elastic Elements

The vibrations of a cylindrical shell reinforced with circular ribs attached to it by means of discrete elastic elements are studied. The problem is solved by the finite-element method. The shell and ribs are modeled by a plane four-node finite element, which is a combination of a four-node plane stress element and a four-node flexural element. The effect of the stiffness of the elastic elements on the natural frequencies and modes is examined __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 10, pp. 108–113, October 2005.     

Stress Distribution in a Composite Cylindrical Shell with a Large Circular Opening

The stress–strain distribution in a composite deep cylindrical shell is analyzed. The shell is weakened by a circular opening and loaded by an axial force. The problem is solved by the variational difference method. The analysis is carried out for an orthotropic shell with low shear stiffness     

Forced Vibration and Self-Heating of a Thermoviscoelastic Cylindrical Shear Compliant Shell with Piezoelectric Actuators and Sensors*

International Applied Mechanics - The problem of the forced resonant vibrations and dissipative heating of a hinged thermoviscoelastic cylindrical shell with piezoelectric actuators and sensors is...