桁条加强承力筒的中频振动响应分析

摘要

随着社会的快速发展，人们对于复杂组合结构的动态设计提出了越来越高的可靠性和精确性的要求。尤其在航空航天领域，飞行器往往要经受严酷的外界环境，其受到的振动频率的范围非常广阔。在这广阔的频域中存在着一个中频区域，处在该区域的结构动力学特性既不适合用低频的确定性分析方法来描述，也不能用高频的统计性分析方法来描述，这就引出了一种新的动力学分析方法：混合模型法。混合模型法根据建模中的耦合原理又被分为基于模态耦合的混合模型法(简称“M-混合模型法”)和基于波动耦合的混合模型法(简称“H-混合模型法”)。
　　本文主要是针对两个具体结构的H-混合模型法建模进行研究，在建模过程中必须先求解出各个子系统的动刚度阵。对于梁板耦合结构，采用有限元法推导梁的动刚度阵，采用半解析法推导半无限平板的动刚度阵，并运用到梁板耦合结构中频动力学响应求解当中。对于桁条加强承力筒，计算中首先将桁条的弯曲振动简化为梁的弯曲振动，然后直接套用梁的动刚度阵，其次仍然采用半解析法推导壳体的动刚度阵，再将两者一起运用到H-混合模型法中去求解桁条加强承力筒的中频振动响应。计算结果分别与软件VA One仿真结果进行对比，验证这些构件的动刚度阵求解以及H-混合模型法计算的正确性。
　　最后运用H-混合模型法与有限元法、统计能量分析方法对桁条加强承力筒的某段中频域进行动力学仿真分析。对比结果表明H-混合模型法计算精度优于统计能量分析方法，能够有效预示组合系统的振动响应随频率变化的趋势，在某些频率附近存在明显的共振及共振峰值。同时H-混合模型法的计算耗时远远小于有限元法，随着频率的增大，差距愈加显著，体现了H-混合模型法对解决中频振动问题的有效性和优越性。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 基于波动耦合分析的混合模型法

2.1 引言

2.2 H-混合模型法中的基本概念与定义

2.3 中频区域的划分

2.4 H-混合模型法的理论推导

2.5 H-混合模型理论建立的重要假定条件

2.6 本章小结

第3章 梁板耦合结构中频振动响应

3.1 引言

3.2 有限元法求解梁横向弯曲振动的动刚度阵

3.3 半解析法求平板的动刚度阵

3.4 梁板耦合结构

3.5 本章小结

第4章 桁条加强承力筒的中频振动响应

4.1 引言

4.2 半解析法求壳体的动刚度阵

4.3 桁条加强承力筒的中频振动响应

4.4 统计能量分析、有限元法与H-混合模型法对比

4.5 本章小结

结论

参考文献

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