用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法技术

本申请的实施例涉及借助计算机辅助设计来对薄壁结构性能进行验证或者设计领域，具体涉及一种用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法，包含以下步骤：建立全局坐标系和与变截面结构对应的旋转坐标系；确定旋转变截面结构在全局坐标系内的坐标以及在旋转坐标系内的坐标；基于旋转变截面结构的坐标，确定旋转变截面结构的厚度；根据阻尼材料的属性，确定阻尼材料的模型；根据上述模型以及厚度，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的能量表达式

【技术实现步骤摘要】
用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法


[0001]本申请涉及借助于计算机辅助设计来对薄壁结构性能进行验证或者设计领域，具体涉及一种用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法
。

技术介绍

[0002]薄壁结构在工程中被广泛应用，在应用薄壁结构时常会面临振动问题，需要采取减振手段抑制薄壁结构的振动，目前常采用的减振手段是在薄壁结构表面附加阻尼涂层
。
[0003]在采取了减振手段对薄壁结构进行处理后，还需要确定薄壁结构的减振效率，以便于对薄壁结构进行分析和设计
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本申请提出了一种用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法
。
[0005]本申请的实施例提供一种用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法，其中，在旋转变截面上设置有阻尼材料，旋转变截面结构是指该结构能够
360
°
旋转，并且在与其转轴的垂直方向的截面具有不同的尺寸，该方法包含以下步骤：建立全局坐标系和与变截面结构对应的旋转坐标系；根据全局坐标系以及旋转坐标系，确定旋转变截面结构在全局坐标系内的坐标以及在旋转坐标系内的坐标；基于旋转变截面结构的坐标，确定旋转变截面结构的厚度；根据阻尼材料的属性，确定阻尼材料的模型；根据阻尼材料的模型以及旋转变截面结构的厚度，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的能量表达式；根据附有阻尼材料的旋转变截面结构的能量表达式，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的动力学方程；根据附有阻尼材料的旋转变截面结构的动力学方程，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的各阶模态的固有频率
、
损耗因子
、
振型向量以及动力学响应；根据附有阻尼材料的旋转变截面结构的各阶模态的固有频率
、
损耗因子
、
振型向量以及动力学响应，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的减振效率
。
[0006]本申请实施例所提供的方法能够准确地确定旋转变截面结构的减振效率
。
附图说明
[0007]图1为根据本申请的实施例的用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法流程图；
[0008]图2为旋转变截面圆柱壳的结构示意图；
[0009]图3为图2所示出的旋转变截面圆柱壳的截面图；
[0010]图4为根据本申请的实施例的方法确定的旋转变截面结构的固有频率示意图；
[0011]图5为根据本申请的实施例的方法确定的旋转变截面圆柱壳和对应均匀截面结构的各阶模态的损耗因子及损耗因子提升效率示意图；
[0012]图6为根据本申请的实施例的方法确定的旋转变截面圆柱壳和对应均匀截面结构
的振动响应对比图
。
[0013]还应该注意的是，附图只是为了便于描述优选实施例，而不是本申请本身
。
附图没有示出所描述的实施例的每个方面，并且不限制本申请的范围
。
具体实施方式
[0014]为使本申请的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请的技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例
。
基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0015]需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义
。
若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性
、
先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换
。
若全文中出现“和
/
或”，其含义为包括三个并列方案，以“A
和
/
或
B”为例，包括
A
方案，或
B
方案，或
A
和
B
同时满足的方案
。
[0016]本申请的专利技术人发现，在实际工程中，存在因对尺寸等因素有要求而无法采用常见的在薄壁结构表面附加阻尼涂层的减振手段的情况
。
在这种情况下，可以通过对薄壁结构本身的厚度进行调整以抑制薄壁结构的振动
。
旋转变截面结构就是采用上述调整薄壁结构本身的厚度的方法处理后的结构
。
在采取了减振手段对薄壁结构进行处理后，还需要确定薄壁结构的减振效率，以便于对薄壁结构进行分析和设计，但是目前还没有可以准确地确定旋转变截面结构的减振效率的方法
。
[0017]为此，本申请的实施提供一种用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法，其中，在旋转变截面上设置有阻尼材料，旋转变截面结构是指该结构能够
360
°
旋转，并且在与其转轴的垂直方向的截面具有不同的尺寸，图1示出根据本申请实施例的用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法流程图，如图1所示，该方法包含以下步骤：步骤
S100
：建立全局坐标系和与变截面结构对应的旋转坐标系；步骤
S200
：根据全局坐标系以及旋转坐标系，确定旋转变截面结构在全局坐标系内的坐标以及在旋转坐标系内的坐标；步骤
S300
：基于旋转变截面结构的坐标，确定旋转变截面结构的厚度；步骤
S400
：根据阻尼材料的属性，确定阻尼材料的模型；步骤
S500
：根据阻尼材料的模型以及旋转变截面结构的厚度，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的能量表达式；步骤
S600
：根据附有阻尼材料的旋转变截面结构的能量表达式，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的动力学方程；步骤
S700
：根据附有阻尼材料的旋转变截面结构的动力学方程，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的各阶模态的固有频率
、
损耗因子
、
振型向量以及动力学响应；步骤
S800
：根据附有阻尼材料的旋转变截面结构的各阶模态的固有频率
、
损耗因子
、
振型向量以及动力学响应，确定附有阻尼材料的旋转变截面结构的减振效率
。
根据本申请实施例提供的方法，可以准确地确定旋转变截面结构的减振效率
。
[0018]在一些实施例中，旋转变截面结构可以为图2所示出的旋转变截面圆柱壳
1。
[0019]在一些实施例中，变截面结构的壁的厚度至少小于该结构其他部分的尺寸的
1/8
倍
。
图2所示出的旋转变截面圆柱壳的壁
11
的厚度较小，其厚度小于旋转变截本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于确定旋转变截面结构的减振效率的方法，其中，在所述旋转变截面上设置有阻尼材料，所述旋转变截面结构是指该结构能够
360
°
旋转，并且在与其转轴的垂直方向的截面具有不同的尺寸，其特征在于，该方法包含以下步骤：建立全局坐标系和与所述变截面结构对应的旋转坐标系；根据所述全局坐标系以及所述旋转坐标系，确定所述旋转变截面结构在所述全局坐标系内的坐标以及在所述旋转坐标系内的坐标；基于所述旋转变截面结构的坐标，确定所述旋转变截面结构的厚度；根据所述阻尼材料的属性，确定所述阻尼材料的模型；根据所述阻尼材料的模型以及所述旋转变截面结构的厚度，确定附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的能量表达式；根据附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的能量表达式，确定附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的动力学方程；根据附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的动力学方程，确定附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的各阶模态的固有频率
、
损耗因子
、
振型向量以及动力学响应；根据附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的各阶模态的固有频率
、
损耗因子
、
振型向量以及动力学响应，确定附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的减振效率
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变截面结构的壁的厚度至少小于该结构其他部分的尺寸的
1/8
倍
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述全局坐标系和所述旋转坐标系为直角坐标系
、
柱坐标系或球坐标系之一，所述旋转坐标系的原点位于所述变截面结构的旋转中心
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述全局坐标系和所述旋转坐标系
(r,
θ
,x)
为柱坐标系，所述全局坐标系
、
所述旋转坐标系以及所述变截面结构的转速，满足如下关系式：其中
Ω
(
τ
)
为
τ
时刻的所述变截面结构的转速，
t
为从0时刻开始旋转的时间，
r
为所述变截面结构的任一点的径向坐标，
x
为所述变截面结构的任一点的轴向坐标，为所述变截面结构的任一点的全局坐标系周向坐标，
θ
为所述变截面结构的任一点的旋转坐标系周向坐标
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述旋转变截面结构的坐标确定所述旋转变截面结构的厚度的步骤中，所述变截面结构的厚度分布函数为
h(S(r,
θ
,x))
，
S(r,
θ
,x)
为变截面结构中面上任意一点，所述
h(S(r,
θ
,x))
为定义在所述变截面结构中面上的连续函数，所述变截面结构的厚度符合如下条件：其主体部分厚度一致，设为
h
main
，其他部分厚度均小于
h
main
，且所述厚度分布函数
h(S(r,
θ
,x))
存在一个或多个极小值点
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述阻尼材料为粘弹性材料自由阻尼层
、
粘弹性材料约束阻尼层
、
压电涂层或硬涂层之一；所述阻尼材料设置在
h(S(r,
θ
,x))
极小值点及其周围的位置
。
7.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述阻尼材料的属性确定所述阻尼材料的模型的步骤中，其模型为：
E
*
(
ω
)
＝
E'(
ω
)+iE”(
ω
),
其中
ω
为所述变截面结构的频率变量，
i
为虚数单位，
E
*
(
ω
)
为复弹性模量，
E'(
ω
)
与
E”(
ω
)
分别为其实部和虚部，当
E'(
ω
)
与
E”(
ω
)
均为常数时，该模型为常数模型，否则为频变模型
。8.
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的能量表达式，确定附有所述阻尼材料的旋转变截面结构的动力学方程的步骤中，基于附有所述阻尼材料的旋转变截面...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦朝烨，朱润泽，韩勤锴，褚福磊，张学宁，张生光，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：