任意板及耦合結(jié)構(gòu)能量傳遞的功率流有限元分析.pdf

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動與噪聲問題已成為當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)面臨的一個重要難題。由于振動與噪聲問題不僅影響產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度和壽命，而且對生產(chǎn)者和消費(fèi)者也會造成心理和生理上的不適，因此，如何采用合理和高效的方法進(jìn)行減振降噪成為行業(yè)內(nèi)的當(dāng)務(wù)之急，由此對這一問題的研究也具有重大實(shí)用價值。
　　本論文在國家自然科學(xué)基金“基于柔性變胞機(jī)構(gòu)的精密設(shè)備多維振動的主動控制研究”(51275275)和山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎勵基金“基于柔性變胞機(jī)構(gòu)的機(jī)載精密設(shè)備

2、的振動主動控制研究”(BS2010ZZ006)的資助下，基于合作項(xiàng)目“高速列車動車組振動與噪聲的仿真與分析”來研究結(jié)構(gòu)的振動問題。由于與傳統(tǒng)有限元方法和統(tǒng)計(jì)能量法相比，功率流有限元法(PFFEM)在分析結(jié)構(gòu)的寬頻振動問題方面具有很大的優(yōu)勢，因此本論文以功率流有限元法為技術(shù)手段，從能量的角度研究結(jié)構(gòu)的振動現(xiàn)象。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個方面:
　　(1)本文詳細(xì)給出了薄板結(jié)構(gòu)中彎曲波、面內(nèi)波（縱波與剪切波）的振動控制方程，推導(dǎo)

3、了薄板在x、y、z三個方向上的振動位移，為后續(xù)計(jì)算耦合結(jié)構(gòu)的能量傳遞系數(shù)提供理論支持。同時基于能量平衡控制微分方程，采用功率流有限元法對薄板結(jié)構(gòu)的彎曲振動進(jìn)行了數(shù)值仿真。
　　(2)基于能量平衡控制微分方程，根據(jù)功率流有限元法理論，運(yùn)用傳統(tǒng)有限元中的等參數(shù)單元分析方法，結(jié)合Delaunary三角單元劃分算法分別對1/4圓盤結(jié)構(gòu)，完整圓盤結(jié)構(gòu)以及圓板結(jié)構(gòu)的彎曲振動進(jìn)行了數(shù)值仿真和分析，同時聯(lián)合ANSYS與MATLAB軟件對任意形狀的

4、薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了功率流有限元分析，為存在曲邊及不規(guī)則邊界的結(jié)構(gòu)振動問題提供理論指導(dǎo)和分析方法;另外對傳統(tǒng)有限元法與能量有限元法的結(jié)果進(jìn)行了分析對比。
　　(3)計(jì)算了三種波分別入射情況下的L型耦合板的能量傳遞系數(shù);同時討論了板厚、外界激勵頻率以及波的入射角變化對L型耦合板能量傳遞系數(shù)的影響，分別給出了各能量傳遞系數(shù)隨各參數(shù)變化而變化的規(guī)律圖，得出了在采用功率流有限元法等能量方法研究耦合結(jié)構(gòu)高頻振動時，必須考慮波型轉(zhuǎn)換波現(xiàn)象，計(jì)入面內(nèi)