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题名复合材料非对称偏置阶梯圆柱壳振动特性研究
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作者
赵欣阳
梅志远
王硕
张展
安舒悦
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机构
中国人民解放军海军工程大学舰船与海洋学院
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出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第20期94-105,共12页
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文摘
针对非对称偏置阶梯圆柱壳的振动预测问题,该研究提出了一种考虑中性面修正的动力学分析模型。基于一阶剪切变形理论,通过域分解方法将非对称偏置结构划分为轴向连续子域,提出刚度-几何耦合修正策略消除局部几何偏置影响。采用虚拟弹簧技术实现任意边界条件与子域间位移协调,通过强制相邻壳段在全局中性面位置建立界面连接,满足交界面位移协调及内力平衡条件。利用Jacobi-Ritz法求解系统固有频率,收敛性分析确定了弹簧刚度阈值、子域划分数数量和雅可比参数等,验证结果显示与文献解误差小于0.60%,有限元对比误差低于0.72%。研究发现:当周向半波数n≥5时,边界效应呈现显著衰减特征,且低阶模态对轴向约束具有较高敏感性,阶梯位置偏移仅引发频率的有限波动。随着长径比的增大,结构固有频率呈现下降趋势,径厚比对高阶振动模态的影响更为显著。采用中段薄构型可有效提升低阶固有频率,而中段厚构型虽然能够抑制高阶振动,但存在刚度增益的临界阈值。值得注意的是,角度参数敏感性与振型特征呈现显著关联特性,周向振动峰值角度因构型差异产生偏移。
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关键词
非对称偏置阶梯圆柱壳
中性面修正
域分解方法
一阶剪切变形理论
雅可比里兹法
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Keywords
asymmetric offset stepped cylindrical shells
neutral surface modification
domain decomposition method
first order shear deformation theory
Jacobi-Ritz method
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分类号
TB535
[理学—声学]
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