论文壳体结构动力特性数值分析是关于壳体结构方面的论文题目、论文提纲、壳体结构有哪些论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
摘 要：为研究壳体结构的动力特性,介绍结构振动微分方程进行特征值即固有频率的方法,并通过大型有限元计算软件对某壳体建立结构模型,并对该壳体模型进行了动力特性数值分析,通过分析得到了该壳体结构的自振频率以及主振型等动力特性.所得结论可为壳体结构的设计以及动力响应研究提供参考.
关键词：壳体结构；频率；主振型
壳体结构由于受力分散均匀,易于成型等优势,被广泛应用于大跨结构当中.壳体结构在受到外界荷载的时候,通过壳形将荷载均匀分散在表面,可以在顶部承受较大的荷载.由于其受力特征,有较多的大跨建筑结构均使用了壳体结构,例如北京的国家大剧院就是使用了蛋形的壳体结构,北京火车站的大厅采用了双曲扁壳.针对壳体结构的承载能力设计已经有了一定的研究,但是对于此类结构地震响应以及风振响应等的动力响应的研究在国内还不够系统,而对结构进行动力响应分析首先因对其进行动力特性分析,因此研究壳体结构的动力特性是十分有必要的.
1 动力理论
壳体结构属于多自由度结构,其自振情况下的运动微分方程如式1
根据式1可以看出,多自由度的振动微分方程是一个二阶常系数微分方程,影响的主要因素是结构的质量,阻尼以及刚度.在实际工程中,由于材料的均值特性,其阻尼矩阵的值通常较小,因此常常忽略阻尼的影响将振动微分方程写成式2的形式
将式2进一步进行化简,将壳体结构自振微分方程写成式3的形式
2 有限元模型
运用ansys对某壳体进行有限元分析,模型采用单元库的Shell 63单元,该单元是四节点单元,可以很好的模拟模型.壳体的前开后为直径10m的半圆弧,壳体纵长10m,后开口为直角,壳厚0.1m.设定弹性模量为Es等于210GPa,泊松比μ等于0.3,密度Ds等于7800kg/m3.
对于两壳边实现固结全约束,对结构施加重力荷载.壳体结构的有限元计算模型如图1所示
运用ansys进行结构动力特性分析的时候,主要是通过模态分析将壳体结构的振动微分方程进行解耦,将其物理坐标转化为模态坐标,求解模态方程组得到模态参数.
3 分析结果
Ansys中对结构进行模态分析有多种方法,本例采用subspace的办法计算壳体结构的前10阶计算模态,其中结构的模态频率随着阶数增长的趋势如图2所示,其中取用典型的第一阶以及第十阶模态主振型如图3所示.
通过图2可以看出,壳体结构的动力微分方程的主特征值较大,且自振频率随着模态阶数的增长不断增大,在第四阶频率升至第五阶频率的过程中出现了较大幅度的跳跃.对比第一阶模态以及第十阶模态的振型图,两者出现变形的最大值均是在壳边处,第一阶模态变形的最大值较第十阶模态变形稍大,由于结构具有对称性,因此模态变形也是对称的.第一阶模态发生的总体变形较小,第十阶模态的壳体出现多重翘曲变形.
4 结语
运用ansys过对壳体结构进行有限元模态分析,得到了壳体结构的动力特性参数.壳体结构的第一阶模态频率是2140.4Hz,有较高的模态频率,不易发生振动破坏.在发生自振的时候壳体结构主要出现边界的位移,随着模态阶数的提升,壳体结构壳身出现多重的翘曲变形.
参考文献
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总结:该文是关于壳体结构论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
参考文献：
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