正交铺设复合材料层合圆柱壳自由振动分析的辛空间波方法

针对正交铺设复合材料层合圆柱壳的自由振动分析,提出了基于辛空间的波方法。首先基于Kirchhoff-Love薄壳理论,选取合适的状态向量,推导了复合材料层合圆柱壳在辛体系中的振动控制方程;其次利用分离变量法将正交铺设复合材料层合圆柱壳的自由振动问题转化为Hamilton体系下的辛本征值问题;最后根据辛空间波形与圆柱壳模态的对应关系,得到不同边界条件下的自由振动波数,进而得到圆柱壳自由振动问题的代数方程组,求解即可得到正交铺设复合材料层合圆柱壳的固有频率和模态。数值算例对比了该方法和其他方法计算得到的圆柱壳固有频率,验证了该方法的有效性和准确性。

碳纤维复合材料轨道车辆电气柜体研制

碳纤维增强复合材料具有高比强度、高比刚度和结构可设计性等优点,已成为轻量化工程应用的首选材料。以铝合金电气柜体为原型,设计了碳纤维复合材料电气柜体,进行了静强度计算和模态对比分析,并通过了冲击振动和防护等级试验验证。有限元分析和试验验证结果表明,碳纤维复合材料电气柜体能满足轨道车辆的运行要求,具有良好的轻量化效果,为今后碳纤维增强复合材料在轨道交通电气装备上的应用积累了经验。

辛对偶体系下薄壁圆柱壳强迫振动响应分析

在辛对偶体系下,采用波传播分析方法研究了薄壁圆柱壳在简谐外力作用下的强迫振动响应。首先,通过Hamilton函数将薄壁圆柱壳的振动问题导入辛对偶体系;然后,通过求解辛本征问题建立了具有共轭辛正交性质的波形矩阵,并将物理空间中的问题转换到波形空间中进行描述;最后,结合外力作用处和边界处的位移和内力协调关系,以及圆柱壳轴向的波传播关系,得到圆柱壳任意位置处的波幅表达式。与振型叠加法相比,此方法对高频振动问题具有更高的计算精度和效率。另外,此方法可方便地处理复杂边界条件。算例考虑了不同边界条件的情况,与振型叠加法或NASTRAN的结果进行比较,验证了此方法的有效性。

考虑空间效应的多支撑管线随机地震响应分析

提出了一种能考虑地震动空间变化效应的多支撑管线随机地震响应分析的解析方法.证明了多点地震作用下结构的平稳随机响应分析可转化为求解支座简谐运动时的确定性响应,直接给出了含有待定系数的简谐响应的形式,并通过边界条件和连续性条件建立待定系数的求解方程.与拟静位移分解法相比,该方法不用计算结构的振型以及拟静位移分量,完全是基于解析推导,因此在计算效率方面优势明显.数值算例中,采用该方法和拟静位移分解法计算了一个6跨管线在空间多点地震作用下的随机响应,对比验证了方法的正确性和高效性.

非经典粘性阻尼离散系统随机振动响应分析

为了解耦非经典粘性阻尼离散系统随机动力方程,本文引进"复模态对位移"(Paired Complex Modal Displacement-PCMD)的概念,用以表示复模态及其共轭复模态的配对位移。基于这一新概念,给出了非经典粘性阻尼线性离散系统的解耦分析,由此构成一个在随机激励作用下随机响应分析的简洁方法。另外,还采用了虚拟激励法进行功率谱密度矩阵分析,与传统方法进行响应的功率谱密度矩阵分析相比,这一方法大大提高了随机振动分析的效率。

湍流边界层作用下薄板随机振动声辐射的辛方法

基于辛对偶体系,研究了湍流边界层作用下薄板随机振动的声辐射问题.首先对湍流边界层的互功率谱密度函数进行Fourier级数展开,从而可将随机场激励下结构随机声辐射问题转化为在空间和时间简谐压力作用下结构确定性响应的求解;然后将薄板的运动方程导入辛对偶体系,并采用分离变量法得到辛本征问题;最后采用辛本征向量对待求的响应向量和作用力向量进行展开,即可得到解耦后的方程,由此降低了方程的求解难度,并可得到问题的辛解析解.由于该文方法在辛对偶体系下进行求解,相比模态叠加法,避免了模态截断问题,在精度上具有较大优势.算例部分首先考虑空间和时间简谐压力作用的情况,通过与模态叠加法结果的对比,验证了该文方法的有效性.随后采用该文方法求解了湍流边界层作用下随机声场的声压功率谱密度函数的声压级,讨论了因Fourier级数截断而产生的收敛性问题,并研究了薄板随机振动辐射声场的指向性.