各向异性板的导纳研究

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导纳反映了结构在外部激励作用下的速度响应,它是用于求解结构中振动传播和能量传递问题的一个重要工具。目前在工程上各向异性结构中的振动和能量问题越来越多,然而对各向异性结构导纳的研究还不充分,而各向异性加筋板作为一个典型的结构单元,其导纳研究也有待完善。因此,本文基于理论计算和数值分析深入研究了各向异性板的弹性常数、边界条件以及加筋状态等对其导纳的影响。首先,归纳了现有的关于导纳的理论计算,介绍了各向同性板和各向异性板的波动方程,并基于此给出了各向同性板的点、面导纳以及正交各向异性无限板点导纳的计算公式。然后,建立了各向异性板导纳研究的有限元模型,研究了板的尺寸、激励面积、边界条件和板的不同弹性常数对结构导纳的影响。研究发现增加激励面积和减小板的弹性模量都会使点、面导纳差异变大,正交各向异性板的剪切模量对板振动特性的影响远小于弹性模量,加大板的面积有利于缩减导纳的波动范围,边界条件对板减振性能的影响较小。最后,建立了各向异性加筋板导纳研究的有限元模型,研究了加筋方向、加筋位置、筋截面尺寸以及加筋数量对结构导纳的影响。研究结果表明加筋方向对点导纳影响较小,对面导纳影响较大,具体影响视板在加筋方向的弹性模量与筋的弹性模量之比而定;距离加筋位置越远的区域受加筋效果影响越小;筋截面的高度比宽度对加筋板振动特性的影响更大;相比于单加筋,平行双加筋可以进一步提升结构的减振性能,而交叉双加筋只能在高频阶段降低结构的面导纳。本文的研究成果为各向异性加筋板的工程设计提供了参考,为进一步研究各向异性板的振动特性打下了坚实的基础。
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