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被动约束层阻尼板壳结构振动建模及特性研究
| 论文题名： | 被动约束层阻尼板壳结构振动建模及特性研究 |
| 关键词： | 船舶结构;被动约束层阻尼板壳;振动特性;阻尼特性 |
| 摘要： | 被动约束层阻尼(Passive Constrained Layer Damping，PCLD)板壳具有结构简单、成本较低、高效可靠和鲁棒性强等优点，被广泛应用在船舶结构的振动控制中。国内外学者已对PCLD结构进行了细致的研究，有限元法计算精度不够且效率较低，传统解析法所适用的边界条件与结构有限，且理论计算十分复杂。 本文以经典板壳理论和剪切变形理论为基础，以PCLD板和壳为研究对象，采用基于能量原理的Rayleigh-Ritz法结合改进的傅里叶级数建立满足任意边界条件并快速收敛的振动分析模型。在基层和约束层引入复合材料层合结构，对其振动特性和参数影响规律进行了深入分析。主要研究内容如下: 建立曲线坐标系下的弹性壳模型，以三维弹性理论为基础建立曲壳基本力学关系，采用改进的傅里叶级数构建曲壳结构的容许方程，采用基于能量的Rayleigh-Ritz法求解结构频率和振型。并定义板壳结构的拉梅(Lamé)常数，用以将曲线坐标系下的弹性壳模型转换为相应坐标系下的板和壳模型。进一步定义与建立了应用于全文的经典边界条件和弹性边界条件。 以曲壳模型为基础，分别推导出基于经典板壳理论和剪切变形理论的PCLD薄板模型和中厚板振动分析模型。在一些具有较厚粘弹性阻尼层PCLD结构的工程应用中，前者不再适用，而后者由于考虑横向剪应力引起的弯曲效应因而适用范围更广。首先通过对比文献数据确定了本模型的准确性，并进一步详尽探讨结构的振动和阻尼特性。其中考虑经典和弹性边界条件、阻尼层和约束层厚度、不同宽厚比、材料参数和复合材料纤维角等对结构振动的影响。 建立基于经典板壳理论和剪切变形理论的PCLD薄圆柱壳模型和中厚圆柱壳振动分析模型。通过对比文献数据验证本模型的正确性，进而探究边界条件、结构特性和材料参数等对PCLD圆柱壳振动的影响。通过大量算例，分析了多种边界条件和任意边界弹簧刚度、阻尼层和约束层厚度、剪切参数以及层合结构的层合方式等因素对结构振动和阻尼特性的影响。 |
| 作者： | 徐尧 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 靳国永 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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