基于抗振动疲劳的薄板加筋设计分析

振动是航空薄板常见的载荷形式,通常采用加强筋来减小振动幅度,从而提高薄板寿命.研究薄板的抗振动疲劳加筋方法,探讨加强筋与板的连接方式以及加强筋的布置方向对薄板振动与疲劳的影响机制.首先,基于振动理论和板筋变形协调条件,建立加筋薄板的运动方程.然后,建立铆接、点焊和滚焊连接形式的加筋薄板有限元模型,探讨连接单元的动力学建模方法;在此基础上,研究连接形式和加筋安装方向对薄板结构动力学特性的影响;最后,结合动力响应分析探讨板筋连接方式和加筋安装方向对疲劳寿命的影响.研究结果表明,双向加筋薄板在低频振动时刚度高于单向加筋薄板,双向加筋有利于提高结构抗疲劳强度,铆接单向加筋薄板的振动疲劳寿命最短.

加筋薄板的自由振动分析

加筋薄板是航空领域最常见的结构之一,加强筋对薄板振动模态有显著影响。为改善蒙皮加筋薄板的动力学特性,旨在研究板筋连接单元的动力学建模方法以及加强筋对蒙皮薄板振动的影响机制。首先研究加筋薄板铆接、点焊和滚焊连接形式的有限元建模方法,建立铆接、点焊和滚焊薄板构件的有限元动力学模型;然后探讨单向与双向加筋薄板构件的自由振动模态;最后,分析板筋连接形式和加筋安装方向对薄板振动模态的影响机制。结果表明,加强筋的设计对薄板模态影响明显,滚焊加强筋对薄板构件的模态频率影响相对最大。

加筋矩形薄板的平均声辐射效率

采取工程等效的方法研究了四边简支矩形加筋薄板的振动与声辐射,推导了点力激励下的平均辐射效率计算公式,并进行了数值仿真和实验验证。理论分析与实验的一致性表明:四边简支情况下矩形加筋薄板与匀质矩形薄板和圆薄板的平均辐射效率公式相似,可以采用模态辐射效率加权平均的方法等效。在中高频段,纵横双向加筋薄板的平均声辐射效率最高,单向加筋薄板次之,匀质平薄板最低;而在低频段及临界频率以上,三种结构平均声辐射效率相差不大。

加筋薄板结构振动与声辐射特性研究

提出加筋薄板振动声辐射特性的单元划分 组合研究方法 ,以四边简支的单向对称加筋矩形薄板为研究对象 ,通过将薄板沿加强筋划分为两个简单单元 ,运用反力法将加强筋的作用等效在薄板上 ,利用单元的连续性条件 ,研究了加筋板的振动与声辐射特性 。

余热锅炉旁路挡板门壳体尺寸优化研究

针对余热锅炉旁路系统大型烟气挡板门的结构轻量化及壳体振动问题,对三通烟气挡板门常用薄板加筋结构进行了研究。结合相关规范及实际经验,对烟气挡板门的设计工况进行了分析,提出了以加强筋H型钢截面尺寸为变量的多工况多种分析类型的数学优化模型;运用OptiStruct优化软件,对壳体加强筋进行了尺寸优化分析,主要涉及静力强度分析、模态分析和屈曲分析;结合常用H型钢型号,经过重新计算验证,最终给出了优化后的H型钢截面尺寸。研究结果表明:优化后该结构强度、刚度和屈曲满足规范要求,2阶振动频率由6 Hz降低为5.19 Hz,满足燃机避免共振要求;加强筋H型钢较设计前减重约30 T。

基于声功率灵敏度的仿生脉序优化方法研究

通过仿照自然界双子叶植物叶脉的分布形式和生长特性,提出一种自适应成长的板壳结构加筋布局设计。采用仿生设计,将结构加筋分布的过程看作为一个逐级生长的分枝结构,从种子点位置出发,沿着使结构性能最优的方向进行生长同时将对结构性能贡献最小的加强筋进行退化,逐步形成最优加筋布局。以矩形薄板为例,首先,通过典型算例的刚度优化进行方法验证;进而,结合有限元分析法和声辐射模态方法,获取结构辐射声功率并计算仿生脉序生长规律下的声功率灵敏度,基于声功率灵敏度分布和"单元生死"实现加筋布置,最终寻求辐射声功率最小的结构加筋布局方案;最后,调查了激励频率对加筋布局的影响。结果表明,仿生脉序优化法得到的加筋最优布局比现有传统方式更为有效,布局清晰,结果更优。相关分析可为轻质板壳结构的加筋布局优化设计提供科学指导。