复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法技术方案

本发明专利技术公开了复合材料层合壳‑腔耦合系统的声振特性分析方法：建立复合材料层合圆柱壳的理论分析模型和层合圆柱壳‑腔声振耦合系统分析模型，根据虚拟弹簧构建层合圆柱壳的任意边界条件；建立复合材料层合圆柱壳的位移容许函数和封闭声腔内声压容许函数；引入壳‑声腔的耦合势能，得到整个耦合系统的总能量泛函；求解总能量泛函，获得声振特性；在验证模型的收敛性与正确性后，分析重要参数对声振动特性的影响，并将通过引入内部点力和点声源激励，对耦合系统进行稳态响应分析；本发明专利技术仅需要改变边界弹簧的数目，刚度参数即可实现不同的边界约束，且仅需要改变几何尺寸和材料的参数即可建立不同的模型，无需重新建模，能够减少计算成本，提高效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工程力学和振动工程领域，具体涉及复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法。

技术介绍

1、加筋圆柱壳结构在船舶、机械工程以及航空航天等领域都有着广泛应用，而加筋圆柱壳结构在受到激励产生振动的过程中会不可避免的与周围的流体介质相互作用，从而出现加筋圆柱壳与声腔组成的声振耦合系统。耦合系统的声振特性对结构设计、安全性和可靠性具有重要的指导意义。

2、对壳与声腔耦合系统的研究大多集中在各向同性材料壳体结构与声腔耦合系统.对复合材料层合加筋圆柱壳与声腔耦合系统的声振特性的研究尚未见文献报道。因此建立起适用于任意边界条件和复合材料的层合加筋圆柱壳与声腔耦合系统的声振分析方法，具有重要的理论意义和工程应用价值。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法。

2、为了实现本专利技术的目的，本专利技术将采用如下所述的技术方案加以实施。

3、复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】

1.复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，其特征在于，所述的人工虚拟弹簧技术中引入的人工虚拟弹簧有五组，三组分别沿u，v，w方向的线性弹簧ku，kv，kw和两组扭转弹簧Kr，Kθ；当模拟固支边界条件时弹簧刚度设置为无穷大；当模拟弹性边界条件时刚度在区间(0，1012)内取值。

3.根据权利要求1所述的复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，其特征在于，所述位移容许函数和封闭声腔内声压容许函数表示为传统傅里叶级数加辅助函数的形式，其中，所述辅助函数能够使传...

【技术特征摘要】

1.复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，其特征在于，所述的人工虚拟弹簧技术中引入的人工虚拟弹簧有五组，三组分别沿u，v，w方向的线性弹簧ku，kv，kw和两组扭转弹簧kr，kθ；当模拟固支边界条件时弹簧刚度设置为无穷大；当模拟弹性边界条件时刚度在区间(0，1012)内取值。

3.根据权利要求1所述的复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，其特征在于，所述位移容许函数和封闭声腔内声压容许函数表示为传统傅里叶级数加辅助函数的形式，其中，所述辅助函数能够使传统的傅里叶级数和相应的导数避免在边界位置处不存在或者跳跃现象的产生。

4.根据权利要求3所述的复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，其特征在于，所述辅助函数包括勒让得多项式、级数多项式或完全级数法。

5.根据权利要求1所述的复合材料层合壳-腔耦合系统的声振特性分析方法，其特征在于，所述复合材料层合圆柱壳和层合曲梁上任意一点的法向应变和剪切应变用中表面应变和曲率变化来定义，根据胡克定律得到层合圆柱壳和层合曲梁在中表面层k对应的应力应变关系，再通过对平面上的应力对厚度进行积分得到层合圆柱壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红，丁轶群，杨昌润，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：