[发明专利]一种分频段确定加筋板壳结构机械导纳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构振动响应分析技术领域，具体为一种分频段确定加筋板壳结构机械导纳的方法。

背景技术

机械导纳可以反映结构对于机械激励的“响应”程度。结构的机械导纳越小，由振源进入结构的振动功率就越小，则结构的振动响应就越小。研究结构的机械导纳特性对进行结构声学设计有重要意义。

经典理论中的机械导纳包括原点导纳和传递点导纳，反映了在单位力单点激励下结构上某点的振动响应特性，故经典机械导纳理论主要适用于单点激励或单点连接结构的振动特性分析。而在实际工程应用中，为了提高复杂板壳机械结构的弯曲刚度，常对这些板壳结构进行加筋处理。因此，计算加筋板壳结构的机械导纳特性具有重要的工程意义。然而，严格采用经典理论中的解析方法无法获得加筋板壳结构机械导纳的显式表达式，不便于后续计算板壳耦合结构的振动响应。同时，现有的分频段等效方法采用作图法获得加筋板壳结构的等效机械导纳曲线，忽略了加筋板壳结构在中低频段的模态信息，不利于分析加筋板壳结构的中低频段的模态响应。需要一种方法能够给出加筋板壳结构机械导纳的显式表达式。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种分频段确定加筋板壳结构机械导纳的方法。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种分频段确定加筋板壳结构机械导纳的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定分段频率点：其中将加筋板壳结构等效为各向异性结构的等效上限频率f₀₁＝c/l₀₁，c为加筋板壳结构中弯曲波的波速，l₀₁为加筋板壳结构中相邻筋的间距；

步骤2：确定加筋板壳结构中非筋结构的临界频率f_c；

步骤3：当f＜f₀₁时，将加筋板壳结构等效为各向异性结构，通过各向异性板和各向异性壳的经典导纳公式分别确定加筋板壳结构中加筋板和加筋壳的机械导纳；其中f为分析频率；当f∈[f₀₁，f_c]时，将加筋板壳结构等效为各向同性有限结构，通过各向同性板和各向同性壳的经典导纳公式分别确定加筋板壳结构中加筋板和加筋壳的机械导纳；当f＞f_c时，将加筋板壳结构等效为各向同性无限大结构，通过各向同性无限大结构的经典导纳公式确定加筋板壳结构的机械导纳。

有益效果

本发明采用分频段等效模型，得到加筋板壳结构机械导纳在各频段的显式表达式，通过将分频段显式表达式得到的机械导纳曲线与解析方法得到的曲线进行比较，验证了本发明的分频段计算方法有效性。利用本发明的方法，可以获得加筋结构机械导纳的显式表达式，减少了计算量，且便于后续加筋耦合结构振动响应分析。

附图说明

图1：本发明的方法框图；

图2：实施例中采用的加筋圆柱壳模型；

图3：实施例中点力激励下加筋圆柱壳的输入机械导纳；

图4：实施例中点力激励下加筋圆柱壳沿环向传递的机械导纳；

图5：实施例中点力激励下加筋圆柱壳沿轴向传递的机械导纳。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本实施例：

本实施例中采用的模型为圆柱壳体模型，壳体长度为l＝12m，半径R＝3.5m，厚度h＝0.025m；筋的参数为：宽a＝0.05m，高b＝0.1m，筋数为11，间距1m；材质均为钢，杨氏模量E＝21.6×10¹⁰N/m²，密度ρ＝7800kg/m³，泊松比μ＝0.28，损耗因子均取为0.01。

下面将分频段确定加筋圆柱壳体模型的机械导纳。

步骤1：确定分段频率点：其中将加筋板壳结构等效为各向异性结构的等效上限频率f₀₁＝c/l₀₁，c为加筋板壳结构中弯曲波的波速，l₀₁为加筋板壳结构中相邻筋的间距；本实施例中加筋圆柱壳体模型中弯曲波的波速c＝125m/s，相邻筋的间距l₀₁＝1m，所以将本实施例中加筋圆柱壳体等效为各向异性结构的等效上限频率f₀₁＝c/l₀₁＝125Hz。

步骤2：确定加筋板壳结构中非筋结构的临界频率f_c；