CN115081148B - 一种基于势能理论的加筋板等效参数确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于势能理论的加筋板等效参数确定方法,包括以下步骤:基于势能理论构建加筋板弯曲振动最大势能公式和加筋板动能公式;将加筋板Z向位移带入到所述加筋板弯曲振动最大势能公式和所述加筋板动能公式,得到平衡方程,并基于所述平衡方程计算加筋板的共振频率;令所述加筋板的共振频率与正交各向异性板的共振频率相等,得到所述加筋板等效为正交各向异性板的各个等效参数。本发明整个过程无需通过试验测试等手段,在减少了资源浪费的情况下能够保证结果准确度和计算效率。
Description
技术领域
本发明涉及振动噪声仿真技术领域,特别是涉及一种基于势能理论的加筋板等效参数确定方法。
背景技术
加筋板是航空航天、造船、自动化等工业领域常用的结构形式。在求解加筋板结构的振动问题时,加筋板的固有频率是一个重要的振动参数。目前针对加筋板的固有频率并没有普适通用的理论解析解,不同的专家学者通过试验方法、有限元数值计算方法进行计算,需要耗费巨大的人力财力和计算时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于势能理论的加筋板等效参数确定方法,能够提高计算效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种基于势能理论的加筋板等效参数确定方法,包括以下步骤:
基于势能理论构建加筋板弯曲振动最大势能公式和加筋板动能公式;
将加筋板Z向位移带入到所述加筋板弯曲振动最大势能公式和所述加筋板动能公式,得到平衡方程,并基于所述平衡方程计算加筋板的共振频率;
令所述加筋板的共振频率与正交各向异性板的共振频率相等,得到所述加筋板等效为正交各向异性板的各个等效参数。
所述加筋板弯曲振动最大势能公式为:
其中,为加筋板弯曲振动最大势能,表示平板的弯曲刚度,表示加筋板纵向的长度,表示加筋板横向的长度,分别表示加筋板纵向和横向坐标,表示原频率,表示加筋板材料的泊松比,表示加强筋材料的杨氏模量,表示加强筋材料的剪切模量,表示纵向加强筋的数量,表示横向加强筋的数量,分别表示纵向加强筋和横向加强筋的弯曲惯性矩,分别表示纵向加强筋和横向加强筋的扭转常数。
所述加筋板动能公式为:,其中,为加筋板动能,为加筋板的共振频率,分别为加筋板纵向和横向的模态阶数,为加筋板的面密度,表示加筋板纵向的长度,表示加筋板横向的长度,表示位移,分别表示加筋板纵向和横向坐标,表示纵向加强筋的数量,表示横向加强筋的数量,表示纵向加强筋的线密度,表示横向加强筋的线密度。
所述将加筋板Z向位移带入到所述加筋板弯曲振动最大势能公式和所述加筋板动能公式前,需要将所述加筋板Z向位移根据边界条件展开为傅里叶级数形式。
有益效果
由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本发明基于势能理论构建加筋板的弯曲振动最大势能公式和动能公式,再结合加筋板的Z向位移构建平衡方程得到加筋板的共振频率,再结合正交各向异性板的共振频率得到加筋板等效为正交各向异性平板的等效参数,整个过程无需通过试验测试等手段,在减少了资源浪费的情况下能够保证结果准确度和计算效率。
附图说明
图1是本发明实施方式的流程图;
图2是双向加筋平板结构示意图;
图3是纵向加筋平板结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
加筋板在较低频率时可等效为正交各向异性平板,平衡方程如下所示:
本发明的实施方式涉及一种基于势能理论的加筋板等效参数确定方法,如图1所示,包括以下步骤:基于势能理论构建加筋板弯曲振动最大势能公式和加筋板动能公式;将加筋板Z向位移带入到所述加筋板弯曲振动最大势能公式和所述加筋板动能公式,得到平衡方程,并基于所述平衡方程计算加筋板的共振频率;令所述加筋板的共振频率与正交各向异性板的共振频率相等,得到所述加筋板等效为正交各向异性板的各个等效参数。
下面以双向加筋平板结构为例进一步说明本发明,其中,双向加筋平板结构如图2所示。
对于双向加筋的加筋板,根据势能理论,加筋板弯曲振动最大势能公式为:
其中,为加筋板弯曲振动最大势能,表示平板的弯曲刚度,表示加筋板纵向的长度,表示加筋板横向的长度,分别表示加筋板纵向和横向坐标,表示原频率,表示加筋板材料的泊松比,表示加强筋材料的杨氏模量,表示加强筋材料的剪切模量,表示纵向加强筋的数量,表示横向加强筋的数量,分别表示纵向加强筋和横向加强筋的弯曲惯性矩,分别表示纵向加强筋和横向加强筋的扭转常数。上式中,等式右边三项中的第一项为无加筋平板的势能,第二项和第三项表示两个方向加强筋的势能。
将位移带入到加筋板弯曲振动最大势能公式和动能公式,并令二者相等得到平衡方程,通过求解平衡方程得到加筋板的共振频率:
对于单向加筋的加筋板,如图3所示,以只有平行X轴的加强筋为例进行说明。
不难发现,本发明基于势能理论构建加筋板的弯曲振动最大势能公式和动能公式,再结合加筋板的Z向位移构建平衡方程得到加筋板的共振频率,再结合正交各向异性板的共振频率得到加筋板等效为正交各向异性平板的等效参数,整个过程无需通过试验测试等手段,在减少了资源浪费的情况下能够保证结果准确度和计算效率。
Claims (2)
1.一种基于势能理论的加筋板等效参数确定方法,其特征在于,包括以下步骤:
基于势能理论构建加筋板弯曲振动最大势能公式和加筋板动能公式;所述加筋板弯曲振动最大势能公式为:,其中,为加筋板弯曲振动最大势能,表示平板的弯曲刚度,表示加筋板纵向的长度,表示加筋板横向的长度,分别表示加筋板纵向和横向坐标,表示原频率,表示加筋板材料的泊松比,表示加强筋材料的杨氏模量,表示加强筋材料的剪切模量,表示纵向加强筋的数量,表示横向加强筋的数量,分别表示纵向加强筋和横向加强筋的弯曲惯性矩,分别表示纵向加强筋和横向加强筋的扭转常数;所述加筋板动能公式为:,其中,为加筋板动能,为加筋板的共振频率,分别为加筋板纵向和横向的模态阶数,为加筋板的面密度,表示位移,表示纵向加强筋的线密度,表示横向加强筋的线密度;
将加筋板Z向位移带入到所述加筋板弯曲振动最大势能公式和所述加筋板动能公式,得到平衡方程,并基于所述平衡方程计算加筋板的共振频率;
令所述加筋板的共振频率与正交各向异性板的共振频率相等,得到所述加筋板等效为正交各向异性板的各个等效参数。
2.根据权利要求1所述的基于势能理论的加筋板等效参数确定方法,其特征在于,所述将加筋板Z向位移带入到所述加筋板弯曲振动最大势能公式和所述加筋板动能公式前,需要将所述加筋板Z向位移根据边界条件展开为傅里叶级数形式。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013101598A (ja) * | 2011-10-17 | 2013-05-23 | Mizuho Information & Research Institute Inc | 挙動解析システム、挙動解析方法及び挙動解析プログラム |
CN108491591A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-09-04 | 东南大学 | 一种高温环境下曲线加筋板有限元分析方法 |
CN109145369A (zh) * | 2018-07-11 | 2019-01-04 | 东南大学 | 一种计及非共振传输的中高频局部动响应预示方法 |
CN113722819A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-30 | 中国舰船研究设计中心 | 一种计算加筋板弯曲变形与应力的半解析方法 |
CN114239153A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-25 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种单向轴压矩形板后屈曲平衡路径计算方法 |
Family Cites Families (3)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013101598A (ja) * | 2011-10-17 | 2013-05-23 | Mizuho Information & Research Institute Inc | 挙動解析システム、挙動解析方法及び挙動解析プログラム |
CN108491591A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-09-04 | 东南大学 | 一种高温环境下曲线加筋板有限元分析方法 |
CN109145369A (zh) * | 2018-07-11 | 2019-01-04 | 东南大学 | 一种计及非共振传输的中高频局部动响应预示方法 |
CN113722819A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-30 | 中国舰船研究设计中心 | 一种计算加筋板弯曲变形与应力的半解析方法 |
CN114239153A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-25 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种单向轴压矩形板后屈曲平衡路径计算方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
典型边界条件下加筋矩形板的横向振动特性分析;李国荣等;《振动与冲击》;20200825(第16期);第266-271页 * |
基于FEM-MODENA的加筋板声-固耦合分析;于士甲等;《振动工程学报》;20170415(第02期);第100-107页 * |
李凯 ; 何书韬 ; 邱永康 ; 吴国民 ; 郭文杰.附加多个集中质量加筋板的自由振动分析.《中国舰船研究》.2015, * |
杨健生 ; 曾治平 ; 韦冬炎 ; 彭林欣.基于无网格法的非均匀弹性地基上变厚度加筋板弯曲与固有频率分析.《计算力学学报》.2020, * |
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