基于波传播法的椭圆柱壳自由振动特性研究

基于Flügge壳体理论推导出椭圆柱壳的自由振动方程。由于椭圆柱壳周向曲率的变化,造成振动方程在周向模态阶数域内不解耦,采用波传播法将壳体位移以双Fourier级数形式展开,椭圆截面曲率半径以单Fourier级数形式展开,通过级数变换,将变系数的偏微分方程组转换为关于周向模态阶数相互耦合的有限阶常系数线性方程组,通过求解耦合振动方程得到椭圆柱壳的固有频率。随后对影响壳体固有频率的主要参数进行分析,得到椭圆柱壳对称和反对称模态频率随椭圆度、壳长比等参数的变化规律。

基于级数变换法的椭圆柱壳受迫振动分析

由于椭圆柱壳周向曲率的变化,壳体振动方程中状态变量的系数是关于周向曲率的变系数,造成振动方程在周向波数域内不解耦,为求解带来困难。本文基于Flügge壳体理论推导出椭圆柱壳体的受迫振动方程,采用波传播法将椭圆柱壳位移以双Fourier级数形式展开,周向曲率以单Fourier级数形式展开,通过级数变换将变系数的偏微分方程组转换为周向波数相互耦合的有限阶常系数线性方程组,通过求解耦合方程得到椭圆柱壳受迫振动下的位移响应。通过与数值仿真及已有文献结果进行对比,验证了本文方法的准确性,同时具有较高的求解效率。通过对影响壳体振动的主要参数进行分析,得出激励力沿长半轴方向激励的输入功率流较小,沿短半轴方向激励的输入功率流较大;椭圆度对壳体输入功率流的影响主要在低频域;壳厚比减小,椭圆柱壳输入功率流峰值向低频偏移且幅值增大。