【摘 要】
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论文研究了对边简支部分浸液轴向运动薄板的固有特性以及非线性振动特性。它在轴向方向受到拉力,上端支撑处存在周期性激振位移,并且受到垂直于板面的气刀力作用。 首先建立
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论文研究了对边简支部分浸液轴向运动薄板的固有特性以及非线性振动特性。它在轴向方向受到拉力,上端支撑处存在周期性激振位移,并且受到垂直于板面的气刀力作用。 首先建立了对边简支板的齐次线性振动微分方程,在流体里建立了拉普拉斯方程。根据简支板以及流体的边界条件,采用分离变量法求解该拉普拉斯方程,得到流体对板的作用力的表达形式,从表达式可以看出流体对板的作用力等效于在板上的附加质量。这样,我们就可以把对边简支部分浸液板看成是质量面密度在液面处发生突变,而刚度、弹性模量、波松比都不变的变特性板。引入奇异函数的理论,通过拉普拉斯变换得到振动微分方程的通解形式。利用板在液面处的位移、转角、弯矩、分布剪力连续以及简支边处位移、弯矩为零的条件得到特征值方程,从而求解固有频率和精确的振型表达式。计算的结果与Ansys的计算结果对比一致。 其次建立对边简支部分浸液板的非线性振动微分方程,考虑了几何非线性和非线性气刀力。由于前几阶固有频率接近,为了能够更真实地反映系统的非线性特性,选取前三阶模态,采用伽辽金法将其离散到模态坐标下,得到耦合的模态方程组。对模态方程组进行平均化处理,得到非线性代数方程组,从而求得非线性振动特性。通过改变不同的阻尼、轴向运动速度以及激振位移幅值,讨论这些参数对系统的非线性特性的影响。最后讨论了周期解的稳定性。 通过研究我们得到了以下结论:附加质量的引入使得系统的固有频率降低;对比考虑和不考虑气刀力时的幅频特性曲线,可以发现气刀力的引入使得系统固有频率升高,这是由于对气刀力的表达式进行泰勒展开时含有一次项,一次项的作用相当于一个气体弹簧,等效于增加了薄板的刚度;激振位移幅值越大、阻尼越小、速度越大时,响应幅值越大,共振区间越大。通过与数值解的比较,也得到了同样的结论。
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