附加质量对空间薄膜结构模态影响分析

摘要

薄膜结构模态在空气测试时会受到空气附加质量影响,而一般模态计算不考虑空气附加质量的影响,即真空下的模态,这给分析和检验带来了困难,因此研究空气中的模态计算及校验实属必要.本文基于ABAQUS软件,首先通过温度荷载给边索的导入初应力,通过考虑几何非线性效应使膜面继承其形态及初始平衡应力,采用兰索斯法对薄膜结构模态进行数值计算分析.根据附加质量的影响范围,采用拟密度法考虑空气附加质量对模态的影响.研究了空气附加质量对相同膜面有效预应力0.8Pa水平下不同比值λ(振型区域特征长度与薄膜结构厚度的比值)的薄膜结构模态影响.分析结果表明:随着比值λ增大附加质量对结构基频影响增大,当λ=1500时,空气附加质量结构基频影响约70％左右,当λ=400时空气附加质量结构基频影响约10％左右.通过对三种不同边界约束条件真空状态下的薄膜结构的模态分析,表明通过薄膜结构边缘索导入膜面预应力是一种有效的方式,边缘索相当于薄膜结构的边界约束.论文所提出的分析方法和结论对薄膜结构模态分析具有参考价值.