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功能梯度锥-柱连接壳的环向自由振动分析
被引量：
1
1
作者
庞磊
成龙
+3 位作者
刘文光
张宇航
吕志鹏
宛润豪
《固体力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期74-87,共14页
论文旨在分析功能梯度锥-柱连接壳的环向自由振动,以提高其结构的振动性能和稳定性.采用Voigt模型和四参数幂函数体积分数描述功能梯度材料属性,基于Donnell薄壳理论推导出锥壳和柱壳的位移与应变关系,分别得出锥壳和柱壳的能量表达式....
论文旨在分析功能梯度锥-柱连接壳的环向自由振动,以提高其结构的振动性能和稳定性.采用Voigt模型和四参数幂函数体积分数描述功能梯度材料属性,基于Donnell薄壳理论推导出锥壳和柱壳的位移与应变关系,分别得出锥壳和柱壳的能量表达式.引入人工弹簧模拟边界和壳体间的连接条件,依据Chebyshev多项式构造位移函数,基于Rayleigh-Ritz法求解FGMs锥-柱连接壳模态频率,分析梯度指数、边界条件和几何参数对模态频率的影响.结果表明:增加陶瓷体积分数能有效提高结构的模态频率,而增大梯度指数则会降低结构的模态频率;边界约束条件越强,FGMs锥-柱连接壳的模态频率越高;随着环向波数的增大,边界条件对结构模态频率的影响越来越弱,边界约束效果作用于圆柱壳明显强于圆锥壳;当环向波数大于3时,随着壳体厚度增大,结构的模态频率呈线性提高,而增大锥柱壳长度比会降低结构模态频率;在锥柱壳长度比一定时,随着锥角的增大会使结构的模态频率先增加到峰值后减小.
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关键词
锥
-
柱
连接
壳
功能梯度材料
CHEBYSHEV多项式
模态频率
原文传递
任意边界条件下旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态分析
被引量：
1
2
作者
张宇航
刘文光
刘超
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2024年第1期154-168,共15页
连接壳结构广泛应用于船舶推进系统中,其边界条件复杂,而且在旋转运动下会产生行波模态,对推进器的动力学性能具有重要影响。为了推进功能梯度材料在船舶海洋工程中的应用,本文通过弹簧模拟壳体结构的边界条件,建立旋转功能梯度锥-柱连...
连接壳结构广泛应用于船舶推进系统中,其边界条件复杂,而且在旋转运动下会产生行波模态,对推进器的动力学性能具有重要影响。为了推进功能梯度材料在船舶海洋工程中的应用,本文通过弹簧模拟壳体结构的边界条件,建立旋转功能梯度锥-柱连接壳的动力学模型,探讨旋转功能梯度锥-柱连接壳的行波模态特性。基于Love薄壳理论,运用弹簧模拟结构两端的边界条件以及圆锥壳和圆柱壳连接界面的连续性条件,推导考虑旋转运动引发的科氏力和离心力的功能梯度连接壳能量方程;以Chebyshev多项式为基底构造位移函数,建立旋转功能梯度连接壳的模态频率方程;利用Rayleigh-Ritz法求解连接壳的行波模态频率;通过收敛性分析确定边界弹簧和接触弹簧的刚度取值范围以及Chebyshev多项式所需要展开的项数;分析环向波数、陶瓷体积分数指数、圆锥角、转速以及任意边界对行波模态频率的影响。结果表明:旋转转速越大,连接壳的前后行波分叉行为越明显;轴向弹簧刚度对行波模态频率影响最大;相比于传统的能量法,采用弹簧模拟边界提高了计算效率,而且连接壳在弹性边界下的行波特性变化较大,说明了采用弹簧模拟任意边界的必要性。
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关键词
功能梯度材料
锥
-
柱
连接
壳
旋转运动
任意边界
CHEBYSHEV多项式
行波模态
下载PDF
职称材料
碳纳米管旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率分析
3
作者
庞磊
成龙
+2 位作者
刘文光
张宇航
吕志鹏
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第9期166-174,共9页
为了深化增强型复合材料在航空航天工程领域的应用,该文旨在研究碳纳米管对旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率的影响。采用人工弹簧模拟边界和壳体间的连接条件,并考虑碳纳米管分布形式的变化,基于细观力学模型推导了系统的能量方程...
为了深化增强型复合材料在航空航天工程领域的应用,该文旨在研究碳纳米管对旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率的影响。采用人工弹簧模拟边界和壳体间的连接条件,并考虑碳纳米管分布形式的变化,基于细观力学模型推导了系统的能量方程。引入切比雪夫多项式构造位移函数,利用Rayleigh-Ritz法求解了锥-柱连接壳的模态频率方程。通过算例分析了陶瓷体积分数指数、边界条件和碳纳米管体积分数对旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率的影响。结果表明:当陶瓷体积分数指数在0~5内,V型分布对结构行波模态频率的影响最为显著;随着旋转速度的增加,边界约束效果越强,壳结构越稳定;基体中碳纳米管体积分数越大,结构行波模态频率越高。
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关键词
旋转功能梯度
锥
-
柱
连接
壳
碳纳米管
行波模态频率
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职称材料
题名
功能梯度锥-柱连接壳的环向自由振动分析
被引量：
1
1
作者
庞磊
成龙
刘文光
张宇航
吕志鹏
宛润豪
机构
南昌航空大学航空制造工程学院
东北大学机械工程与自动化学院
出处
《固体力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期74-87,共14页
基金
国家自然科学基金项目(51965042)
研究生创新专项资金项目(YC2022-030)资助.
文摘
论文旨在分析功能梯度锥-柱连接壳的环向自由振动,以提高其结构的振动性能和稳定性.采用Voigt模型和四参数幂函数体积分数描述功能梯度材料属性,基于Donnell薄壳理论推导出锥壳和柱壳的位移与应变关系,分别得出锥壳和柱壳的能量表达式.引入人工弹簧模拟边界和壳体间的连接条件,依据Chebyshev多项式构造位移函数,基于Rayleigh-Ritz法求解FGMs锥-柱连接壳模态频率,分析梯度指数、边界条件和几何参数对模态频率的影响.结果表明:增加陶瓷体积分数能有效提高结构的模态频率,而增大梯度指数则会降低结构的模态频率;边界约束条件越强,FGMs锥-柱连接壳的模态频率越高;随着环向波数的增大,边界条件对结构模态频率的影响越来越弱,边界约束效果作用于圆柱壳明显强于圆锥壳;当环向波数大于3时,随着壳体厚度增大,结构的模态频率呈线性提高,而增大锥柱壳长度比会降低结构模态频率;在锥柱壳长度比一定时,随着锥角的增大会使结构的模态频率先增加到峰值后减小.
关键词
锥
-
柱
连接
壳
功能梯度材料
CHEBYSHEV多项式
模态频率
Keywords
joined conical-cylindrical shells
functionally graded material
Chebyshev polynomial
modal frequency
分类号
V414 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
O32 [理学—一般力学与力学基础]
原文传递
题名
任意边界条件下旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态分析
被引量：
1
2
作者
张宇航
刘文光
刘超
机构
南昌航空大学航空制造工程学院
哈尔滨工业大学深圳理学院
出处
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2024年第1期154-168,共15页
基金
国家自然科学基金项目(51965042)。
文摘
连接壳结构广泛应用于船舶推进系统中,其边界条件复杂,而且在旋转运动下会产生行波模态,对推进器的动力学性能具有重要影响。为了推进功能梯度材料在船舶海洋工程中的应用,本文通过弹簧模拟壳体结构的边界条件,建立旋转功能梯度锥-柱连接壳的动力学模型,探讨旋转功能梯度锥-柱连接壳的行波模态特性。基于Love薄壳理论,运用弹簧模拟结构两端的边界条件以及圆锥壳和圆柱壳连接界面的连续性条件,推导考虑旋转运动引发的科氏力和离心力的功能梯度连接壳能量方程;以Chebyshev多项式为基底构造位移函数,建立旋转功能梯度连接壳的模态频率方程;利用Rayleigh-Ritz法求解连接壳的行波模态频率;通过收敛性分析确定边界弹簧和接触弹簧的刚度取值范围以及Chebyshev多项式所需要展开的项数;分析环向波数、陶瓷体积分数指数、圆锥角、转速以及任意边界对行波模态频率的影响。结果表明:旋转转速越大,连接壳的前后行波分叉行为越明显;轴向弹簧刚度对行波模态频率影响最大;相比于传统的能量法,采用弹簧模拟边界提高了计算效率,而且连接壳在弹性边界下的行波特性变化较大,说明了采用弹簧模拟任意边界的必要性。
关键词
功能梯度材料
锥
-
柱
连接
壳
旋转运动
任意边界
CHEBYSHEV多项式
行波模态
Keywords
functionally graded materials
joined conical-cylindrical shell
rotational motion
general boundary condition
Chebyshev polynomial
traveling wave mode
分类号
TV131.2 [水利工程—水力学及河流动力学]
下载PDF
职称材料
题名
碳纳米管旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率分析
3
作者
庞磊
成龙
刘文光
张宇航
吕志鹏
机构
南昌航空大学航空制造工程学院
东北大学机械工程与自动化学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第9期166-174,共9页
基金
国家自然科学基金(51965042)
研究生创新基金(YC2022-030)。
文摘
为了深化增强型复合材料在航空航天工程领域的应用,该文旨在研究碳纳米管对旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率的影响。采用人工弹簧模拟边界和壳体间的连接条件,并考虑碳纳米管分布形式的变化,基于细观力学模型推导了系统的能量方程。引入切比雪夫多项式构造位移函数,利用Rayleigh-Ritz法求解了锥-柱连接壳的模态频率方程。通过算例分析了陶瓷体积分数指数、边界条件和碳纳米管体积分数对旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率的影响。结果表明:当陶瓷体积分数指数在0~5内,V型分布对结构行波模态频率的影响最为显著;随着旋转速度的增加,边界约束效果越强,壳结构越稳定;基体中碳纳米管体积分数越大,结构行波模态频率越高。
关键词
旋转功能梯度
锥
-
柱
连接
壳
碳纳米管
行波模态频率
Keywords
rotating functionally gradient conical-cylindrical connected shell
carbon nanotube
traveling wave modal frequency
分类号
O343 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
功能梯度锥-柱连接壳的环向自由振动分析
庞磊
成龙
刘文光
张宇航
吕志鹏
宛润豪
《固体力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
原文传递
2
任意边界条件下旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态分析
张宇航
刘文光
刘超
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2024
1
下载PDF
职称材料
3
碳纳米管旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率分析
庞磊
成龙
刘文光
张宇航
吕志鹏
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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