旋转薄壁圆柱壳的高节径振动特性以及篦齿结构的影响 被引量：13

1

作者 韩清凯 王宇 李学军 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2013年第4期436-458,共23页

本文利用传递矩阵法研究旋转薄壁圆柱壳的静态固有频率和行波特性,特别是其高节径振动特性以及壳体外壁周向篦齿结构(即密封齿)对固有特性的影响.首先基于Love壳体理论,引入科氏力和离心力,建立考虑旋转态的薄壁圆柱壳的动力学控制方程... 本文利用传递矩阵法研究旋转薄壁圆柱壳的静态固有频率和行波特性,特别是其高节径振动特性以及壳体外壁周向篦齿结构(即密封齿)对固有特性的影响.首先基于Love壳体理论,引入科氏力和离心力,建立考虑旋转态的薄壁圆柱壳的动力学控制方程.然后,介绍了进行圆柱壳固有特性分析的传递矩阵法.对比分析分别由传递矩阵法和解析法得到的、三种边界条件(两端简支、两端固支和一端固支一端自由)下的旋转薄壁圆柱壳的高节径模态特性.最后,利用传递矩阵法对带有篦齿结构的旋转薄壁圆柱壳进行了计算,分析了篦齿结构对其高节径振动固有特性的影响. 展开更多

关键词 旋转圆柱壳 传递矩阵法 高节径振动 行波特性 周向篦齿结构

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几何参数对旋转薄壁圆柱壳振动特性的影响 被引量：8

2

作者 刘彦琦 褚福磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第13期22-25,共4页

基于Love壳体理论对旋转薄壁圆柱壳的自由振动特性进行分析,讨论几何参数对圆柱壳振动特性的影响。针对五种边界条件,分别分析厚度与半径之比、半径与长度之比对旋转薄壁圆柱壳固有频率特性的影响;探讨半径与长度之比对系统振型比的影... 基于Love壳体理论对旋转薄壁圆柱壳的自由振动特性进行分析,讨论几何参数对圆柱壳振动特性的影响。针对五种边界条件,分别分析厚度与半径之比、半径与长度之比对旋转薄壁圆柱壳固有频率特性的影响;探讨半径与长度之比对系统振型比的影响。分析结果表明:圆柱壳固有频率随着厚度与半径之比的增加而单调增加,增加幅度较小。半径与长度之比对圆柱壳固有频率与振型比的影响显著,且随其增大固有频率及振型比均不单调变化。由此可知,细长圆柱壳的振动特性与短粗圆柱壳的振动特性差异显著,研究结果为圆柱壳的动力学分析提供理论依据。 展开更多

关键词 旋转圆柱壳 振动 频率特性 几何参数

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不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性 被引量：7

3

作者 刘彦琦 秦朝烨 褚福磊 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期5-9,共5页

为分析不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性,基于Love壳体理论,利用Hamilton原理建立了旋转薄壁圆柱壳的振动微分方程。并采用Galerkin方法对系统进行离散,将系统简化为常微分方程系统。引入振型函数,分别分析了简支-简支、固支-简... 为分析不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性,基于Love壳体理论,利用Hamilton原理建立了旋转薄壁圆柱壳的振动微分方程。并采用Galerkin方法对系统进行离散,将系统简化为常微分方程系统。引入振型函数,分别分析了简支-简支、固支-简支、自由-简支、固支-固支等几种不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的内力和固有频率特性。分析结果表明:薄壁圆柱壳的薄膜内力远大于弯曲内力;几何参数、边界条件、转速等参数对旋转薄壁圆柱壳的固有频率有重要影响。 展开更多

关键词 结构振动 旋转圆柱壳 边界条件

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双功能梯度石墨烯片增强金属-陶瓷基圆柱壳的行波振动分析

4

作者 徐宏达 王宇 +2 位作者 菅泽 李学辉 于晓光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期110-119,共10页

采用Halpin-Tsai微观力学模型和传递矩阵方法,开展了旋转态双功能梯度石墨烯片增强复合材料圆柱壳体的行波振动特性研究。描述了金属-陶瓷功能梯度基体和5种石墨烯片分布模式的材料属性,基于Love壳理论和传递矩阵方法,考虑转速影响推导... 采用Halpin-Tsai微观力学模型和传递矩阵方法,开展了旋转态双功能梯度石墨烯片增强复合材料圆柱壳体的行波振动特性研究。描述了金属-陶瓷功能梯度基体和5种石墨烯片分布模式的材料属性,基于Love壳理论和传递矩阵方法,考虑转速影响推导了任一截面状态向量的常微分方程和整体传递矩阵关系。以固支-自由(悬臂)边界条件为主,对动力学微分方程进行求解计算,验证了分析方法的合理性。结果表明:低阶模态以轴向半波数为1和周向模态的振动为主,转速引起的科氏力使行波曲线出现分离现象;行波频率随着石墨烯质量分数的增加而增大,分布模式对振型顺序的影响较小,基体体积分数指数对振动特性的影响较大,而石墨烯片层数对振动特性的影响很小,不同倍频激励对共振特性的影响不同。 展开更多

关键词 金属-陶瓷基 石墨烯片增强 旋转圆柱壳 Halpin-Tsai模型 传递矩阵法 行波振动

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旋转薄壁圆柱壳振型进动的非线性振动特性 被引量：5

5

作者 王延庆 郭星辉 +1 位作者 常海红 巴颖 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期267-279,共13页

选取在工程上常用的悬臂旋转薄壁圆柱壳为研究模型,首先推导出考虑阻尼的振型进动因子,然后根据Donnell’s简化壳理论建立考虑科氏力,阻尼与几何大变形的非线性波动方程,采用Galerkin方法对波动方程进行离散化,得到模态坐标中相互耦合... 选取在工程上常用的悬臂旋转薄壁圆柱壳为研究模型,首先推导出考虑阻尼的振型进动因子,然后根据Donnell’s简化壳理论建立考虑科氏力,阻尼与几何大变形的非线性波动方程,采用Galerkin方法对波动方程进行离散化,得到模态坐标中相互耦合的三阶非线性微分方程组.应用Runge-Kutta法求解获得非线性幅频特性曲线,分析了不同模态组合下系统主模态(m=1,n=6,k=1)的共振响应.应用谐波平衡法对系统三阶非线性微分方程组解析分析,与数值解比较验证了解析解的正确性和有效性.最后分析了动力系统的运动稳定性.结果表明,节径数n和频率倍数k对于主模态共振响应的影响很小,而轴向半波数m对主共振的影响则相对较大,因此只需选取相邻的两个轴向模态(M=2)即可较为简洁,准确的描述主共振响应;谐波平衡法可以很好的解决三阶微分方程组的非线性问题,并且能够达到较为满意的精度. 展开更多

关键词 旋转圆柱壳 非线性 振型进动 谐波平衡法 主共振

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旋转厚圆柱壳振动特性分析 被引量：1

6

作者 郭丹 褚福磊 郑兆昌 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期56-59,共4页

为研究旋转厚圆柱壳的动力特性 ,采用九结点退化壳体单元有限元法 ,对于壳体达到平衡位置以前的状态 ,采用非线性板壳理论求解 ,然后采用线性理论研究圆柱壳的动力特性。模型中考虑了科氏加速度 ,离心力 ,初应力的影响。分析结果显示旋... 为研究旋转厚圆柱壳的动力特性 ,采用九结点退化壳体单元有限元法 ,对于壳体达到平衡位置以前的状态 ,采用非线性板壳理论求解 ,然后采用线性理论研究圆柱壳的动力特性。模型中考虑了科氏加速度 ,离心力 ,初应力的影响。分析结果显示旋转厚圆柱壳具有复杂的三维模态 ,旋转速度对不同模态的固有频率的影响不同。该研究为高速离心机。 展开更多

关键词 旋转圆柱壳 三维模态 有限元法 振动特性 固有特性

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双功能梯度碳纳米管增强复合材料旋转圆柱壳的振动分析

7

作者 王宇 徐宏达 +1 位作者 李昊 李昌 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期105-118,共14页

对3种边界条件下旋转态双功能梯度碳纳米管增强复合材料(DFG-CNTRC)圆柱壳的行波振动特性开展了研究。首先,根据建立的DFG-CNTRC圆柱壳模型,分析了以金属-陶瓷功能梯度材料为基体的5种类型碳纳米管增强材料的性能参数。其次,基于Sander... 对3种边界条件下旋转态双功能梯度碳纳米管增强复合材料(DFG-CNTRC)圆柱壳的行波振动特性开展了研究。首先,根据建立的DFG-CNTRC圆柱壳模型,分析了以金属-陶瓷功能梯度材料为基体的5种类型碳纳米管增强材料的性能参数。其次,基于Sanders壳体理论和传递矩阵方法,考虑转速影响,推导了任一截面状态向量的常微分方程组和整体传递矩阵关系。最后,对简支-简支(S-S)、固支-固支(C-C)和固支-自由(C-F)3种典型边界条件下的动力学微分方程进行求解计算,验证了理论分析的正确性。研究表明,科氏力和离心力效应引起行波频率出现了分离现象和增大趋势,边界条件和碳纳米管体积分数对行波振动特性的影响显著,而基体材料体积分数指数对振动特性的影响较小,长度和厚度对结构振动特性影响均不同。 展开更多

关键词 功能梯度材料基体 碳纳米管增强材料 旋转圆柱壳 传递矩阵方法 行波振动

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强激光加热旋转薄柱壳的参量选择分析 被引量：2

8

作者 刘峰 陈雨生 +2 位作者 吴振森 丁升 王玉恒 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1052-1058,共7页

为了把激光加热静止圆柱壳的实验测量结果应用到旋转圆柱壳的激光参量估计中,研究了旋转圆柱壳的激光加热效率。用积分变换法得到了旋转圆柱壳的温度分布,分析了最大温升点相对激光峰值强度点的滞后现象。基于静止圆柱壳和薄壳假设,导... 为了把激光加热静止圆柱壳的实验测量结果应用到旋转圆柱壳的激光参量估计中,研究了旋转圆柱壳的激光加热效率。用积分变换法得到了旋转圆柱壳的温度分布,分析了最大温升点相对激光峰值强度点的滞后现象。基于静止圆柱壳和薄壳假设,导出了旋转圆柱壳激光加热效率及估计辐照时间的表达式。对于旋转金属圆柱壳,最大温升点相对激光峰值强度点的滞后角和激光加热效率取决于无量纲参量DR(柱壳半径R与束斑半径r0之比)、DL(横向热扩散尺度4ατL与束斑半径r0之比)及DM(加热时间τL与柱壳旋转频率fR的乘积)。达到相同的最大温升时,旋转圆柱壳的激光辐照时间和静止圆柱壳的激光辐照时间之间存在与激光功率无关的非线性关系,而激光功率决定了所需的绝对激光辐照时间。 展开更多

关键词 激光技术 加热效率 激光参量 旋转圆柱壳 温度分布

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高速旋转圆柱壳的自然频率和临界转速

9

作者 钟一谔 《振动工程学报》 EI CSCD 1989年第1期80-84,共5页

应用能量法导出对应于任一转速的自然频率和临界转速的计算公式。结果表明每一阶主振动都有正向反向的两种频率。只有在长径比较小条件下才有环向第一阶正向临界转速且数值很大。反向临界转速则在环向第一和第二阶都存在。

关键词 旋转圆柱壳 RAYLEIGH 不伸展理论 能量法 自然频率

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考虑几何非线性的旋转薄壁圆柱壳进动响应分析

10

作者 李红影 郭星辉 +2 位作者 谢里阳 王延庆 常海红 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期552-558,共7页

选取悬臂旋转薄壁圆柱壳作为研究对象,利用能量法推导了其振型进动因子,并考虑了阻尼以及几何非线性的影响。应用Donnell’s简化壳理论建立考虑几何非线性以及振型进动的非线性波动方程,使用Galerkin法对非线性波动方程进行离散化,获得... 选取悬臂旋转薄壁圆柱壳作为研究对象,利用能量法推导了其振型进动因子,并考虑了阻尼以及几何非线性的影响。应用Donnell’s简化壳理论建立考虑几何非线性以及振型进动的非线性波动方程,使用Galerkin法对非线性波动方程进行离散化,获得模态坐标上的非线性微分方程组,分别应用Runge-Kutta法和谐波平衡法对其进行数值求解和近似解析求解,并分析了近似解析解的稳定性。结果表明,几何非线性不影响振型进动因子,但使系统的频率响应曲线具有多值性和跳跃性。 展开更多

关键词 旋转圆柱壳 非线性 振型进动 响应

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复合材料层合旋转圆柱壳振动特性研究 被引量：2

11

作者 郭丹 褚福磊 郑兆昌 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期126-129,共4页

采用有限元法研究层合旋转壳的振动特性,考虑了科氏力、离心力、初应力及大变形引起的几何非线性的影响,揭示了大变形几何非线性对层合旋转壳固有特性的影响。通过研究[0°/90°/90°/0°]和[0°/90°/0°/... 采用有限元法研究层合旋转壳的振动特性,考虑了科氏力、离心力、初应力及大变形引起的几何非线性的影响,揭示了大变形几何非线性对层合旋转壳固有特性的影响。通过研究[0°/90°/90°/0°]和[0°/90°/0°/90°]两种铺层圆柱壳在不同转速下的固有特性,揭示了复合材料旋转圆柱壳的固有特性随转速及铺层方式的变化规律。 展开更多

关键词 复合材料 层合旋转圆柱壳 振动特性

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变厚度旋转圆柱壳的自由振动研究

12

作者 李涵 李欣业 +3 位作者 白斌 钱毅 桑建兵 李想 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1258-1265,共8页

为了提高旋转圆柱壳结构的使用性能和工作效率,减轻其质量已成为有效方式之一,针对这一需求,旋转圆柱壳结构有设计为厚度沿轴向变化即变厚度的趋势。基于此,利用Chebyshev-Ritz方法,对厚度沿轴向有3种线性变化形式的变厚度旋转圆柱壳的... 为了提高旋转圆柱壳结构的使用性能和工作效率,减轻其质量已成为有效方式之一,针对这一需求,旋转圆柱壳结构有设计为厚度沿轴向变化即变厚度的趋势。基于此,利用Chebyshev-Ritz方法,对厚度沿轴向有3种线性变化形式的变厚度旋转圆柱壳的自由振动进行研究。考虑科氏力与离心力的影响,基于Sanders壳理论,将圆柱壳的位移场近似展开为Chebyshev多项式与边界函数乘积的形式,计算变厚度旋转圆柱壳的动能与势能,再根据Ritz方法获得变厚度旋转圆柱壳的频率方程。在此基础上,将所得结果与已有文献中的结果进行比较,验证了建模方法的准确性,并对计算结果进行了收敛性研究。最后比较了不同厚度变化形式下旋转圆柱壳的自由振动,并讨论了转速、厚度变化参数、圆柱壳长径比等参数对变厚度旋转圆柱壳自由振动的影响。 展开更多

关键词 自由振动 变厚度旋转圆柱壳 固有频率 Chebyshev-Ritz法

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内充压圆柱壳体抗激光临界旋转周期的研究

13

作者 王道荣 孟刚 陆伟 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2008年第2期46-48,共3页

从数值模拟的角度研究了连续激光辐照内充压圆柱壳体的温度场分布,对旋转状态内充压圆柱壳体和不旋转圆柱壳体的温度场进行综合和比较,结合激光对材料破坏机理,分析了旋转圆柱壳体的抗激光能力与圆柱体旋转速度的关系,提出适用于工程应... 从数值模拟的角度研究了连续激光辐照内充压圆柱壳体的温度场分布,对旋转状态内充压圆柱壳体和不旋转圆柱壳体的温度场进行综合和比较,结合激光对材料破坏机理,分析了旋转圆柱壳体的抗激光能力与圆柱体旋转速度的关系,提出适用于工程应用的具有良好抗激光能力的临界旋转周期。 展开更多

关键词 旋转圆柱壳体 抗激光特性 临界旋转周期

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边界条件对旋转薄壁圆柱壳结构自由振动行波特性的影响分析 被引量：11

14

作者 李文达 杜敬涛 +1 位作者 杨铁军 刘志刚 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期452-464,共13页

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... 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。 展开更多

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

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旋转薄壁圆柱壳非线性波动振动分析

15

作者 李永刚 郭星辉 《南昌工程学院学报》 CAS 2007年第6期32-36,共5页

基于Donnell’s简化壳理论,考虑阻尼和几何非线性,建立旋转薄壁圆柱壳在法向激振力作用下的波动振动方程,并利用Galerkin方法将波动振动方程转换到模态坐标上,其中考虑到一端自由一端固支的边界条件,节径数和轴向半波数分别取为6和1,得... 基于Donnell’s简化壳理论,考虑阻尼和几何非线性,建立旋转薄壁圆柱壳在法向激振力作用下的波动振动方程,并利用Galerkin方法将波动振动方程转换到模态坐标上,其中考虑到一端自由一端固支的边界条件,节径数和轴向半波数分别取为6和1,得到2个相互耦合的非线性微分方程,用数值方法研究了各模态变量的时间响应和非线性幅频特性,并讨论了振动响应的稳定性和激振力对系统非线性的影响. 展开更多

关键词 旋转薄壁圆柱壳 几何非线性 数值方法 波动共振 多值性

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基于改进傅里叶级数方法的旋转功能梯度圆柱壳振动特性分析 被引量：13

16

作者 李文达 杜敬涛 +1 位作者 杨铁军 刘志刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期388-393,共6页

通过在功能梯度圆柱壳结构两端引入轴向、环向、径向和径向旋转四组约束弹簧刚度,统一考虑了的弹性约束边界条件,将功能梯度材料特性表示成沿壳体厚度方向的连续性变化,根据Love薄壳理论,采用改进傅里叶级数方法和Rayleigh-Ritz法相结合... 通过在功能梯度圆柱壳结构两端引入轴向、环向、径向和径向旋转四组约束弹簧刚度,统一考虑了的弹性约束边界条件,将功能梯度材料特性表示成沿壳体厚度方向的连续性变化,根据Love薄壳理论,采用改进傅里叶级数方法和Rayleigh-Ritz法相结合,推导得到旋转功能梯度圆柱壳自由振动的频率计算方程。通过计算分析,模拟了任意边界条件,研究了弹性边界约束对旋转功能梯度圆柱壳结构自由振动频率的影响。结果表明:边界约束刚度对于功能梯度圆柱壳结构固有频率敏感影响区域不同,径向弹性约束对频率影响较明显,环向弹性约束其次,轴向弹性约束对频率影响较小,而径向旋转弹性约束对频率几乎无影响。 展开更多

关键词 旋转功能梯度圆柱壳 弹性边界约束 傅里叶级数 自由振动 频率参数

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弹性边界约束旋转功能梯度圆柱壳结构自由振动行波特性分析 被引量：10

17

作者 李文达 杜敬涛 +1 位作者 杨铁军 刘志刚 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第7期710-724,共15页

对旋转功能梯度圆柱壳自由振动行波特性及边界约束影响进行了分析研究.将功能梯度材料的物理特性表示成沿壳体厚度方向指数变化的函数,基于Love壳体理论,将圆柱壳3个方向的振动位移场采用改进Fourier(傅立叶)级数方法展开,进而改善位移... 对旋转功能梯度圆柱壳自由振动行波特性及边界约束影响进行了分析研究.将功能梯度材料的物理特性表示成沿壳体厚度方向指数变化的函数,基于Love壳体理论,将圆柱壳3个方向的振动位移场采用改进Fourier(傅立叶)级数方法展开,进而改善位移函数在边界位置求导连续性,结合旋转圆柱壳结构能量原理描述与Rayleigh-Ritz法,推导旋转功能梯度圆柱壳自由振动特征方程.通过将计算结果与现有文献结果对比验证了该文模型的正确性与收敛性.随后,通过算例讨论分析了功能梯度材料特性参数、几何参数、边界条件及约束弹簧刚度对旋转功能梯度圆柱壳自由振动行波振动特性的影响.结果表明:边界条件在环向波数n较小或长径比L/R较小的情况下对行波特性影响较为明显;随着厚径比H/R的增大,边界条件的影响逐渐减小;边界约束弹簧对行波特性影响程度取决于模态阶数情况;功能梯度材料特性参数对前后行波频率的影响随着模态序数的增大而逐渐增大. 展开更多

关键词 旋转功能梯度圆柱壳 边界条件 行波特性 固有频率 自由振动

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篦齿对旋转态薄壁圆柱壳行波特性的影响研究

18

作者 王宇 罗忠 +1 位作者 李昌 韩冰 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第8期241-245,共5页

采用传递矩阵法研究了篦齿结构对旋转态薄壁圆柱壳行波特性的影响。在悬臂边界条件下,首先基于Love壳体理论,建立了带篦齿旋转态薄壁圆柱壳的动力学方程,通过传递矩阵法和高精度的精细积分法对行波特性进行了求解,得到了随转速变化的前... 采用传递矩阵法研究了篦齿结构对旋转态薄壁圆柱壳行波特性的影响。在悬臂边界条件下,首先基于Love壳体理论,建立了带篦齿旋转态薄壁圆柱壳的动力学方程,通过传递矩阵法和高精度的精细积分法对行波特性进行了求解,得到了随转速变化的前后行波频率,讨论了篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数对悬臂薄壁圆柱壳行波特性的影响规律。结果表明,传递矩阵法适合于求解带篦齿悬臂薄壁圆柱壳的行波振动特性,篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数对旋转态薄壁圆柱壳的行波特性均有较大影响。 展开更多

关键词 旋转态薄壁圆柱壳 悬臂边界条件 篦齿影响 行波特性

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