多场耦合粘弹性轴向运动板动力学特性与减振分析

论文摘要

板结构广泛运用在机械传动、航空航天、汽车、高速列车、轨道交通等领域。由于运动速度等因素的存在,比如机械传动中粘弹性运动板结构可以由轴向运动连续体所模型化。轴向运动系统产生的动力学行为也是非常丰富的,比如在气动热环境飞行下由轴向粘弹性材料制成的飞行器结构会受到弹性力、惯性力、热荷载以及气动力作用下会产生较大的横向振动。因此运动结构横向振动研究及其控制是一个重要的研究课题,具有重要的工程研究意义和实际意义。本文首先研究了在气动热环境及横向激励作用下,基于Karman非线性本构理论和线性势流理论,考虑平面内热载荷和摄动压力对轴向运动板横向弯曲挠度的影响,创建了轴向运动粘弹性板振动控制方程,使用假设模态法和哈密顿法通过数值仿真研究了轴向运动板的振动特性。其次对粘弹性轴向运动板安装非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink以下简称NES),通过数值仿真对非线性动力学方程进行了近似分析得到了板的位移时间响应解析解,分析了空气速度、外界温度,NES的几何参数对板振动特性的影响。最后采用谐波平衡法对控制方程进行近似解析求解,分析了幅频响应曲线在NES各参数变化下的影响。并用数值解与解析解进行了对比,验证了研究方法的准确性。研究结果表明,在给定的几何参数范围内,NES对板的横向振动可以达到很好的振动抑制效果,实现了振动抑制功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题来源及研究的背景与意义
•     1.1.1 轴向运动体系的研究背景与意义
•     1.1.2 非线性能量阱研究的背景与意义
•     1.1.3 非线性能量阱靶能量的传递机制
•   1.2 轴向运动结构国内外研究现状
•     1.2.1 国外相关研究状况
•     1.2.2 国内相关研究状况
•     1.2.3 非线性能量阱的国内外研究进展
•   1.3 非线性振动的研究方法
•     1.3.1 数值解法
•     1.3.2 谐波平衡法
•     1.3.3 多尺度法
•     1.3.4 平均法
•   1.4 本文主要研究内容
• 第2章 气动力-热粘弹性轴向运动板的建模
•   2.1 前言
•   2.2 轴向运动板振动模型的建立
•   2.3 气动力的概念和其模型的推导
•   2.4 动力学方程的建立
•   2.5 轴向运动板的时域数值仿真
•   2.6 本章小结
• 第3章 NES多场耦合粘弹性轴向运动板动力学建模
•   3.1 前言
•   3.2 NES系统动力学方程的建立
•   3.3 动力学方程计算与时域仿真分析
•     3.3.1 气动热因素对板振动的影响
•     3.3.2 NES的几何参数对板振动的影响
•     3.3.3 不同NES安装位置下的板的振动响应
•   3.4 NES的能量吸收率
•   3.5 本章小结
• 第4章 气动热耦合非线性能量阱系统近似解析研究
•   4.1 前言
•   4.2 谐波平衡法的概述
•   4.3 动力学方程组的计算与解析
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张超越

导师: 滕英元

关键词: 气动热,粘弹性板,假设模态法,非线性能量阱,谐波平衡法

来源: 沈阳航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 沈阳航空航天大学

分类号: O311

DOI: 10.27324/d.cnki.gshkc.2019.000068

总页数: 69

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